山地和丘陵地區人工挖孔樁施工技術

顏治國 郭 雷 羅建峰

（中建-大成建筑有限責任公司，北京 100048）

施工人員在東舊寨大橋橋址區初步勘察發現幾處地層空洞和溶洞，項目部又對所有樁基影響范圍進行了補充勘察。項目部原計劃采取鉆孔灌注樁進行橋樁施工，在施工過程中發現鉆孔鉆進困難，護壁泥漿經常無緣無故消失。在高速公路橋梁建設過程中，人工挖孔樁施工技術具有工程造價低、施工質量高、環境影響小、操作便捷、施工機具簡單等優勢，在橋梁基礎施工中被廣泛應用。綜合研究后，項目部將鉆孔灌注樁改為人工挖孔樁施工。

1 工程概況

項目主線位于河北省東北部，總體呈東西走向，位于東經117°59′～119°48′、北緯40°05′～40°29′。地貌類型齊全，有高聳的山地，起伏的丘陵，開闊的平原，四周高、中間低的盆地，還有帶狀的河谷，各種地形交錯分布。

2 地貌與水文地質條件

根據地質構造分析，山區為抬升區，構造特征表現明顯，絕大多數為1 000 m以下。丘陵區屬于山地向平原的過渡地帶，原為構造地貌，長期處于相對穩定階段，在個別地段還殘存第三紀的堆積物。經過剝蝕侵蝕作用，丘陵區構造遭到破壞，構造特征逐漸消失，正向準平原發展，現在的基本特征為高度不大、起伏不平、坡度緩和、分布凌亂、從北向南傾斜，高度均在500 m以下。巖基多為太古界、元古界混合花崗巖、變質閃長巖。土層較薄，土壤多屬褐土性土和淋溶褐土。自然植被除零星分布外，已被栽培植物所覆蓋，為重要農業區。

路線所經地區地下水類型種類比較復雜，為大氣降水滲入為地下水的主要補給方式，排泄方式以地下水、地表水徑流（河水排泄）及人工開采為主。

路線經過的大部分路段為山嶺區，其余路段地形平緩，部分河岸及低洼路段存在少量軟弱土，其余路段基本為砂土、黏性土，無其他不良地質現象，工程地質條件較好。

3 施工工藝及要求

3.1 樁位定線及鎖口施工

（1）樁位定線測量。

測量放樣前，對施工圖紙提供的導線點、水準點進行復核，對樁位的坐標和高程進行復測。根據復核測量成果確定樁位中心，以樁位中心為圓心、樁基半徑為半徑，畫出孔口護圈內徑圓周，撤灰線。引出“十字”護樁，加以固定和保護。上報駐地監理工程師核查、批準，進行下一道工序。

（2）鎖口圈梁施工。

在鎖口圈梁選擇上，工程使用C30混凝土進行澆筑，預埋向下插筋，與第一節護壁混凝土結構連接。

①鎖口圈梁護壁混凝土壁厚度≥25 cm，頂面高度距離地面>30 cm。

②井口四周設置圍欄防護，在明顯的位置懸掛安全警示標志。

③人工挖孔過程中，每下挖2 m，檢測一次中線、垂直度及樁徑。

④硬化鎖口四周1 m范圍的地面，選擇厚度≥100 mm的C30混凝土。

⑤暫停挖孔施工或井下作業無施工人員時，對孔口采取保護措施并加鎖，安排專人看護。

3.2 開挖第一節樁孔土方

根據地層情況、樁孔位置確定開挖第一節樁孔土方。地層土質密實、地下水不大時，可以同時開挖；孔內滲水量較大時，應采取超前開挖和集中抽水措施，降低孔內水位；地下水位較高時，宜采取對角開挖方式。開挖樁孔為梅花形布置，并采取跳樁施工。

3.3 垂直運輸設置

垂直運輸采用廠家定制成品人工挖孔物料提升設備，含配套卷揚機、鋼絲繩、物料桶以及限位裝置、限速裝置等；有產品合格證、出廠檢驗合格證。提升設備安裝必須牢固、穩定，配重、漏電保護、自動斷電、限位、限速、鋼絲繩自動剎車等裝置安裝到位。

井內作業過程中，必須采用安全防護措施；作業人員必須正確佩戴安全帽、安全帶、安全繩，孔內設置逃生軟梯和防護掩體（使用15 mm厚鋼板制作，缺口處作為上下運輸通道）。

3.4 護壁施工

采用外齒式C30混凝土護壁。施工節段高度0.5 m、上下節護壁搭接寬度10 cm、護壁厚度15 cm。模板由分段鋼模板拼合，要求拼縫嚴密、支撐牢固、剛度不變形。模板底部與每節段開挖的底部土層頂靠緊密，保證護壁的支撐強度。

種植土、黃土、碎石土、強風化巖層采用鋼筋混凝土護壁，鋼筋配置規格：

（1）環向鋼筋尺寸為Ф8 mm＠200 mm。

（2）縱向鋼筋尺寸為Ф12 mm＠300 mm。

（3）將上層鋼筋和下層鋼筋的搭接設置為100 mm，巖層以下采用素混凝土護壁。

完成每節護壁施工后，在孔口處使用“十字”線對中，從孔位中心吊線，必須對成型護壁垂直度和內徑進行檢查，確保二者同一水平位置護壁的任意直徑最大極限差<5 cm。

3.5 開挖第二節段樁孔土方

種植土、黃土、黏土、碎石土直接開挖，強風化粗面巖，采用風鎬破碎，中風化粗面巖需要采用爆破開挖，爆破方法采用淺眼松動爆破法，采用電雷管引爆。開挖高度一般0.5 m進行一次護壁，任何情況不得大于1 m。

3.6 爆破施工

（1）委托專業的爆破施工單位進行專項設計和施工，確保爆破作業安全。

（2）本次人工挖孔樁的樁徑為1 300～2 200 mm，根據實際情況采取不同鉆孔爆破方案。設置2～4個掏槽眼、7～13個周邊眼。掏槽眼按錐形布置，傾角為10°～15°；周邊眼多采用垂直孔，均勻布置，距混凝土護壁100～200 mm。

（2）裝藥前，先使用高壓風管將炮眼內的殘渣吹干凈，利用竹制或木質操作工具將裝有雷管的藥卷輕輕送至炮眼底部，使用炮泥填塞好炮孔剩余部分。

（3）爆破后，機械通風15 min，檢查人員需要確保孔內炮煙完全清除，檢查是否存在瞎炮，發現瞎炮時需要及時根據《爆破作業項目管理要求》（GA 991—2012）進行處理。

3.7 通風照明

（1）作業前，為避免中毒現象發生，必須使用氣體檢測儀對井內的有毒、有害氣體進行檢查。

（2）孔深>6 m時，采用機械通風向孔內送風，風管直徑10 cm、風量30 L/s。

（3）工程超過一定深度后，應增加孔內照明。孔內照明系統采用36 V安全礦燈（特別潮濕情況下應使用12 V）。

（4）電線、電纜應有足夠的強度和良好的絕緣性能。

3.8 渣土提升

將開挖出的棄渣裝入吊桶（保證吊桶處于封閉及加蓋狀態），運用電動卷揚機將棄渣提升至地面，棄渣倒入手推車運至現場臨時棄渣堆場，由自卸車集中統一運到棄土場。

3.9 成孔

人工挖孔過程中應做好原始記錄，發現地質情況有異常變化時，立即報告項目部，從施工工藝、安全設施上采取必要的措施。依次逐節向下循環操作，挖至設計標高后，清除孔底的松渣、雜物，檢查實際地質情況是否與設計圖紙相符，基底地質情況與設計不符時，應即時上報監理工程師，并簽署基底驗收記錄。

3.10 鋼筋籠制作與安裝

（1）鋼筋籠制作。

制作鋼筋籠前需要進行圖紙會審和設計交底，項目部應確保完成且記錄技術交底工作；為了確保材料符合施工的標準，需要驗收與復驗鋼筋原材及其焊接工藝的評定工作；及時清理鋼材表面的污垢、銹蝕；半成品加工需要在鋼筋加工廠內完成；樁長較短的鋼筋籠應整體制作，樁長較長的鋼筋籠應分節制作。

（2）鋼筋籠安裝。

采用25 t汽車吊分節安裝鋼筋籠，兩節鋼筋籠縱向鋼筋的接頭采用單面搭接焊連接。為了防止鋼筋籠在運輸、起吊時變形，在加強箍圈內設置三角形鋼筋進行內支撐。樁基樁徑>1.5 m時，安裝4根聲測管；樁徑≤1.5 m時，安裝3根聲測管。鋼筋籠吊至孔底設計標高后，將聲波測試管按設計要求定位。場地橫縱坡較小，便道能夠滿足施工要求。吊車所在位置提前換填碎石土（山皮土），使地基滿足承載力要求。

3.11 樁基混凝土灌注

采用水下灌注混凝土施工工藝，工程不采用商混凝土，混凝土由現場集中拌和站拌制，采用混凝土罐車運輸至孔邊，通過料斗和導管下料。儲料斗容量的計算應滿足首灌混凝土的要求，保證首灌混凝土能使導管初次埋置≥l m，且均勻填充導管底部間隙。開始灌注時，連續將混凝土送入儲料斗。首批混凝土灌注后，測量混凝土面標高。在混凝土灌注過程中，始終保持導管埋深為2～6 m。灌注至樁頂時，適當用吊車提升導管。澆灌到樁頂標高后再加灌0.5～1.0 m，加灌部分在開挖完承臺基坑后鑿除。

3.12 挖孔樁終孔驗收

（1）人工挖孔樁進入強-中風化巖石地層、設計有嵌巖深度要求時，需要保存巖樣，50 cm取一次巖樣。入巖時通知監理單位和設計單位，到現場進行孔底地質情況的確認。

（2）孔深開挖至設計標高時終孔，施工單位進行自檢，確認達到設計規定的樁端持力巖層，樁型、樁徑、樁位等符合要求，樁底松渣清理干凈，平整、無松渣、沉淀物等軟弱層。孔底地質情況與設計圖紙不相符時，立即上報監理工程師，簽署基底驗收記錄。

4 結語

在遵秦高速A2標項目的山地和丘陵地區采取人工挖孔樁施工技術，解決了巖石地層鉆孔灌注樁成孔速度慢、孔內護壁泥漿容易從基巖裂縫或空洞中流失的問題。本文以人工挖孔樁的施工技術為研究對象，以提高人工挖孔樁的施工質量和安全為目的，對相關的施工工藝進行了深入分析和實踐，可以為類似工程提供參考。