人工挖孔樁基礎(chǔ)施工技術(shù)研究——以草埔園樞紐互通主線1#橋施工為例

趙小忠

(福建省第一公路工程公司第四分公司)

人工挖孔樁基礎(chǔ)施工技術(shù)研究
——以草埔園樞紐互通主線1#橋施工為例

趙小忠

(福建省第一公路工程公司第四分公司)

以草埔園樞紐互通主線1#橋人工挖孔樁基礎(chǔ)施工為例，分別在施工準(zhǔn)備階段、人工挖孔施工、鋼筋籠的制作安裝以及混凝土灌注等幾方面，詳細(xì)論述了人工挖孔樁基礎(chǔ)施工技術(shù)。

人工挖孔樁;地質(zhì)條件;安全;施工

0 引言

人工挖孔樁由于在施工過(guò)程中不需要大型的機(jī)械設(shè)備，相比于鉆孔灌注樁基礎(chǔ)能夠有效的降低工程造價(jià)，而且施工技術(shù)方便簡(jiǎn)單，因此在橋梁工程施工中得到了廣泛的應(yīng)用。人工挖孔樁主要適用于施工作業(yè)區(qū)域地下水位較低、地質(zhì)條件相對(duì)良好、區(qū)域地層土體較為密實(shí)以及樁長(zhǎng)較短而樁徑相對(duì)較大的樁基礎(chǔ)施工作業(yè)。但是由于人工挖孔樁施工作業(yè)的條件較差、人工勞動(dòng)強(qiáng)度較高，因此，確保人工挖孔樁施工作業(yè)安全，提高工程施工質(zhì)量以及工程施工效率，已經(jīng)成為人工挖孔樁施工管理的關(guān)鍵內(nèi)容，這對(duì)于樁基礎(chǔ)施工作業(yè)的順利開展也具有重要的意義。本文將以草埔園樞紐互通主線1#橋樁基礎(chǔ)施工作業(yè)管理為例，具體論述人工挖孔樁施工作業(yè)技術(shù)。

1 工程項(xiàng)目概況

草埔園樞紐互通主線1#橋橋梁全長(zhǎng)520.5 m。橋梁下部0橋臺(tái)設(shè)計(jì)為群樁、肋式臺(tái)，20#臺(tái)為柱式臺(tái);柱式墩、樁基礎(chǔ)。本橋設(shè)計(jì)樁基嵌巖樁135根，長(zhǎng)度10～29 m不等，樁基直徑 1.5 m、1.6 m、1.2 m 三種，樁基主要采取人工挖孔的方式進(jìn)行樁基礎(chǔ)的開挖。

2 人工挖孔樁基礎(chǔ)施工準(zhǔn)備

(1)施工場(chǎng)地的布置。在人工挖孔樁施工作業(yè)之前，必須要完成施工作業(yè)場(chǎng)地的平整以及壓實(shí)處理工作，并在人工挖孔樁的外側(cè)挖設(shè)排水溝，以確保排水順暢。同時(shí)做好施工作業(yè)場(chǎng)地施工便道的規(guī)劃建設(shè)，為施工機(jī)械、工具的進(jìn)場(chǎng)與停放安置提供場(chǎng)地，同時(shí)完成施工現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量放樣工作。

(2)施工材料以及機(jī)具的準(zhǔn)備。用于混凝土拌制的水泥一般選用普通硅酸鹽水泥，為了提高混凝土的強(qiáng)度可以采用標(biāo)號(hào)為425的水泥。砂可以選擇中粗砂，同時(shí)嚴(yán)格控制含泥量不超過(guò)5%。骨料一般使用粒徑為0.5～3.2 cm的卵石或者碎石，控制用于樁身混凝土的粒徑不超過(guò)5 cm，含泥量不超過(guò)2%。施工的機(jī)具設(shè)備主要包括卷?yè)P(yáng)機(jī)組或電動(dòng)葫蘆、手推車或翻斗車、混凝土攪拌機(jī)、電焊機(jī)、通風(fēng)及供氧設(shè)備、揚(yáng)程水泵等設(shè)備。

(3)施工作業(yè)條件的準(zhǔn)備。井壁支護(hù)方式應(yīng)該按照施工區(qū)域的土質(zhì)特點(diǎn)、地下水分布情況，進(jìn)行井壁支護(hù)的計(jì)算和設(shè)計(jì)。一般采取混凝土護(hù)壁施工，局部特殊地質(zhì)如流沙層可采用沉管法。在全面開展人工挖孔樁施工作業(yè)之前，應(yīng)該有針對(duì)性的選擇部分區(qū)域開挖試驗(yàn)樁孔，分析土質(zhì)、水文等為原施工方案的調(diào)整提供依據(jù)。

3 人工挖孔樁的土方開挖施工

(1)測(cè)量放樣。在完成人工挖孔樁施工作業(yè)場(chǎng)地的三通一平之后，應(yīng)該按照測(cè)量控制網(wǎng)的資料以及樁基礎(chǔ)平面布置圖，測(cè)定好樁位中心，以中點(diǎn)為圓心，按照樁身半徑加護(hù)壁厚度為半徑，采用撒石灰線標(biāo)示處人工挖孔樁孔開挖尺寸線。在完成人工挖孔樁的樁基定位之后，應(yīng)該及時(shí)的進(jìn)行檢查，確保測(cè)量放樣準(zhǔn)確無(wú)誤之后方可進(jìn)行開挖。

(2)第一節(jié)土方的開挖施工。對(duì)于第一節(jié)樁孔土方的開挖，應(yīng)該按照從上到下的順序逐層進(jìn)行開挖，每一節(jié)的開挖高度應(yīng)該按照施工作業(yè)區(qū)域的地質(zhì)條件確定，一般控制在0.9～1.2 m左右。為了避免人工挖孔作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)孔壁坍塌的事故發(fā)生，對(duì)于成孔應(yīng)該及時(shí)的設(shè)置井圈，井圈類型可以結(jié)合地質(zhì)條件選擇使用素混凝土和鋼筋混凝土，現(xiàn)澆鋼筋混凝土井圈的穩(wěn)定性與整體性能較好，應(yīng)該作為優(yōu)先選用措施。一般情況下第一節(jié)護(hù)壁應(yīng)該高出地面600 mm，以便于發(fā)揮擋土、擋水的作用，護(hù)壁厚度一般控制在100～150 mm左右。在第一節(jié)土方開挖施工之后，應(yīng)該及時(shí)的檢查樁位(中心)軸線及標(biāo)高，確保開挖質(zhì)量滿足技術(shù)要求。

(3)施工機(jī)具設(shè)備的安裝。在第一節(jié)樁孔成孔以后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)在樁孔上口架設(shè)垂直運(yùn)輸支架、電動(dòng)葫蘆或卷?yè)P(yáng)機(jī)、水泵、通風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備。對(duì)于垂直運(yùn)輸支架必須確保安裝的穩(wěn)定以及牢固，水泵和通風(fēng)機(jī)主要是為了及時(shí)的排出人工挖孔樁開挖作業(yè)過(guò)程中的地下滲水以及輸送氧氣，這些也是確保人工挖孔樁施工作業(yè)安全順利開展的關(guān)鍵。

(4)人工挖孔樁后續(xù)節(jié)段土方的開挖。從人工挖孔樁的第二節(jié)開始，就應(yīng)該利用垂直運(yùn)輸支架以及提升設(shè)備運(yùn)土，為了確保施工作業(yè)的安全，在這一階段，應(yīng)該要求施工作業(yè)人員佩戴各種勞動(dòng)安全防護(hù)用品。在樁孔挖至規(guī)定的深度后，用支桿檢查樁孔的直徑及井壁圓弧度，上下應(yīng)垂直平順，修整孔壁。在挖土工作結(jié)束之后，應(yīng)該及時(shí)的澆筑護(hù)壁混凝土，這一階段的混凝土一般采取人工澆筑的方式。之后逐節(jié)校測(cè)樁位平面軸線位置、樁徑尺寸、傾斜度情況及標(biāo)高。在土方開挖過(guò)程中，如果遇堅(jiān)硬狀障礙物或巖層時(shí)，可以采取風(fēng)鎬掘進(jìn)的作業(yè)方式。同時(shí)為了保證卵石層順利掘進(jìn)，避免流砂現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)該在施工場(chǎng)地內(nèi)布置幾個(gè)降水井，降低地下水位，保證含水層開挖時(shí)無(wú)水或水量較小。如果開挖過(guò)程中遇到堅(jiān)硬的巖層，應(yīng)采用淺眼松動(dòng)爆破的方式進(jìn)行掘進(jìn)，最后300 mm深度范圍應(yīng)采用風(fēng)鎬開挖至孔底。

(5)成孔的清理以及成孔質(zhì)量檢查。人工開挖到樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高之后，在經(jīng)過(guò)監(jiān)理工程師確認(rèn)標(biāo)高及地質(zhì)條件與勘察設(shè)計(jì)資料一致后，方可終孔。當(dāng)確認(rèn)終孔后應(yīng)對(duì)孔底進(jìn)行清理，并對(duì)樁身直徑、擴(kuò)頭尺寸、孔底標(biāo)高、樁位中線、井壁垂直、虛土厚度進(jìn)行全面測(cè)定，確保各項(xiàng)指標(biāo)滿足技術(shù)指標(biāo)要求。

4 人工挖孔樁基礎(chǔ)鋼筋籠吊裝以及混凝土澆筑

(1)鋼筋籠的制作。在本工程項(xiàng)目之中，鋼筋籠在鋼筋加工場(chǎng)進(jìn)行加工制作，在鋼筋籠的加工過(guò)程中，嚴(yán)格控制鋼筋的質(zhì)量、搭接方法等，確保鋼筋加工接長(zhǎng)符合設(shè)計(jì)和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。對(duì)于鋼筋的焊接，嚴(yán)格按照按設(shè)計(jì)要求焊接方式進(jìn)行焊接時(shí)，均采用雙面焊，應(yīng)確保骨架無(wú)漏焊、開焊。鋼筋籠制作完成后，應(yīng)及時(shí)報(bào)經(jīng)監(jiān)理工程師檢查驗(yàn)收，方可進(jìn)行下一道安裝工序，鋼筋制作質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收如下表所示:

鋼筋籠加工的允許偏差

(2)鋼筋籠的吊裝。在完成鋼筋籠加工制作后，應(yīng)該采用吊車分節(jié)吊裝和焊接，鋼筋籠的吊裝采用十字吊架進(jìn)行多點(diǎn)吊裝，以防止鋼筋籠變形。首先將第一節(jié)鋼筋籠吊放入孔中，并橫穿鋼管將鋼筋籠固定于孔口，再將下節(jié)鋼筋籠吊起與第一節(jié)對(duì)準(zhǔn)后應(yīng)對(duì)主鋼筋進(jìn)行機(jī)械連接或焊接連接，依此順序進(jìn)行。鋼筋籠就位后利用彎鉤的短鋼筋將鋼筋籠掛在孔口的鋼管上，并焊接固定在孔口，防止鋼筋籠下沉、移動(dòng)或灌注混凝土?xí)r上浮。

(3)樁身混凝土的澆筑。樁身混凝土可使用粒徑不大于40 mm的石子，坍落度控制在80～100 mm，機(jī)械攪拌方式生產(chǎn)。使用溜槽加串桶向樁孔內(nèi)澆筑混凝土。混凝土的澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，分層振搗密實(shí)。采用插入式振動(dòng)器振搗，振搗應(yīng)以“快插慢拔”，直到表面平坦不在泛漿為止，一般情況下分層高度控制在50 cm左右。混凝土澆筑到樁頂時(shí)，應(yīng)適當(dāng)超過(guò)樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，以保證在剔除浮漿后，確保樁頂標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。在施工過(guò)程中，應(yīng)該確保灌注樁的原材料和混凝土強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范的規(guī)定。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著施工技術(shù)的不斷改進(jìn)完善，人工挖孔樁基礎(chǔ)的使用范圍也不斷拓展，在造價(jià)以及技術(shù)方面的技術(shù)優(yōu)越性更加明顯。為了確保人工挖孔樁基礎(chǔ)施工作業(yè)高質(zhì)量的完成，必須提前做好施工作業(yè)前的地質(zhì)勘探，并嚴(yán)格按照相關(guān)施工組織規(guī)劃進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理，確保施工過(guò)程中各項(xiàng)工序滿足工程施工質(zhì)量要求，為橋梁工程施工提供安全堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］楊永康，張季超.人工挖孔樁、水泥土攪拌樁復(fù)合支護(hù)的應(yīng)用［J］.地下空間與工程學(xué)報(bào)，2010，(S1).

［2］蔡來(lái)炳，李永盛，施峰.花崗巖殘積土持力層人工挖孔樁承載力研究［J］.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2006，(1)

［3］福建省高速公路建設(shè)總指揮部.福建省高速公路施工標(biāo)準(zhǔn)化管理指南(橋梁)［J］.人民交通出版社，2010，(4).

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