高速公路橋梁建設中的人工挖孔樁施工技術要點探討

王維

湖南省芷銅高速公路建設開發有限公司 湖南懷化 419100

人工挖孔樁施工技術具有操作簡單、占地面積小、造價低、節能環保等多種技術優勢，并廣泛應用于高速公路橋梁建設工程中。為確保高速公路橋梁工程滿足新時期的建設要求，對人工挖孔樁施工技術的技術特點和適用范圍進行分析，對技術要點進行探討是極有必要的。

1 人工挖孔樁施工技術特點分析

1.1 技術優勢

作為公路、民用建筑工程中廣泛應用的一種技術，人工挖孔樁具有以下技術優勢：①環境污染小。該技術實施過程中，無需使用大型機械設備，因此不易產生噪音污染，對施工現場周圍居民的日常生活影響較小。同時，該技術無需大量使用泥漿，因此更具環保性。②施工設備簡便。該技術實施過程中，主要使用風鎬、發電機、攪拌機、空壓機等基礎設備，無需使用大型機械設備。③施工質量好。該技術實施過程中，可對持力層地層結構進行實時觀察以及對地基承載力進行實時檢測。同時，在灌注施工前，能夠將樁孔內泥漿徹底清除，有效避免因混凝土中混入泥漿而導致的斷樁問題。因此，該技術施工質量更好。④施工成本較低。相較于鉆孔灌注樁技術，人工挖孔樁技術主要采用端成樁方式，樁體配筋率更高，因此整根挖孔樁的成本較低。同時，不使用大型機械設備會進一步降低施工成本[1]。

1.2 技術弊端

人工挖孔樁在實際實施過程中，還存在許多明顯的技術弊端，如：①施工環境惡劣、勞動強度大。該技術主要以人工操作鐵鍬、風鎬等機械設備的方式實施。施工過程中往往需要施工人員進行孔內作業，而樁孔內部施工空間狹小，使得人工作業存在勞動強度大、作業消耗時間長等問題。同時，樁孔內部施工環境惡劣、通風較差，對施工作業具有一定的影響。②易發生地表下沉問題。在地下水位較高的地區，挖孔作業過程中樁孔內會積存大量地下水，在抽出樁孔內地下水的過程中，若處理不當極容易引發樁孔附近地表下沉問題。同時，在高地下水位地區進行人工挖孔樁施工時，若未對樁孔實施相應的護壁措施，則極容易發生塌孔事故。③極易發生安全事故。該技術實施過程中，若沒有做好地質勘察工作，有效規避不良地質段，則很多容易發生土層內部流沙涌入樁孔的問題，引發嚴重的施工安全事故[2]。

2 人工挖孔樁施工技術適用范圍

人工挖孔樁技術的適用范圍為：①樁身直徑在800～2000mm之間。②挖孔深度≤40m。③沒有地下水或地下水位較低的粉質黏土層、黏土層以及含有少量砂、砂卵石、風化巖、礫石的各類圖層，特別適用于黃土層。

以下環境條件則不適合使用人工挖孔樁技術：①樁孔較深、樁徑較大等易出事故的孔樁施工。②涌水量較大、含有流沙層的土層。③含水量較大的淤泥質土層或地下水位較高的土層。④溶槽、裂隙、溶洞、溶溝等巖溶地質。⑤春、夏季融化層工作面3m以下有泥煤層、煤層、腐殖質有機物等可能存在有毒有害氣體的土層。⑥存在涌水的地質斷裂帶[3]。

3 高速公路橋梁建設中人工挖孔樁施工技術要點分析

3.1 施工準備環節技術要點

在正式施工前的準備環節，應做好以下技術要點的把控，從而為后續施工的順利開展以及質量控制提供有力保障：①做好土地整平工作。因人工挖孔樁技術對土質具有一定的要求，因此，需要結合現場土質情況以及相關資料采取針對性的土地整平處理方法。然后，結合施工方案和施工現場平面規劃圖，實施“三通一平”，徹底清除施工現場雜物，設置地面防護和臨時設施，并及時對松散土地、坡面裂縫等問題進行處理，為后續施工奠定良好施工環境條件。②做好樁位放置工作。樁位放置高度對于高速公路的運行具有重要影響。施工技術人員應嚴格按照施工設計圖紙進行樁位測量和選點，確認開孔高程，并利用護樁和灰線標記出樁孔準確位置。同時，按照相關施工規范在樁孔口位置設置高于地面300mm以上的護圈，避免施工時，異物掉入樁孔危害孔下施工人員安全。③做好孔口開設工作。孔口開設包括孔口開挖和孔口混凝土澆筑兩個主要工作。開設孔口時，應嚴格按照設計方案對孔口大小及深度進行測量與核驗，并按照相關施工規范的要求，在合理范圍內進行孔口混凝土澆筑。孔口開設完畢后，可進行提升支架安裝[4]。

3.2 樁孔開挖環節技術要點

樁孔開挖環節應做好以下技術要點控制：①利用全站儀對孔口位置進行復合，確保樁孔位置準確無誤。同時，在孔口處設置標高控制點。②對首節井圈護壁進行檢查，確保護壁高出地面300mm以上且壁厚大于下方井壁150mm。③樁孔開挖過程中，若樁距小于樁徑的2倍，則可以使用“跳挖法”進行施工。利用“跳挖法”施工時，相鄰兩個樁的開挖深度差應控制在4～6m。④對于深度較大的樁孔，必須在其護壁混凝土實際強度大于設計強度的80%后，才允許進行周圍樁孔的開挖施工。樁孔開挖應遵循“先中心后四周”的基本施工原則。⑤擴孔部分，應先進行樁身圓柱體開挖，再進行擴底。對于松散土層，可通過人工使用鎬、鏟等工具作用的方式開挖；對于強風化層，可使用風鎬開挖。⑥分節開挖時，每節施工完畢后都需要檢查樁孔位置及直徑，確認樁孔位置未發生偏離且樁徑符合設計標準后，方可開展下個施工環節。為確保施工安全性，在進行下一節樁孔開挖施工前，應在土內打入長度為1.2m、直徑為20mm的鋼筋，以判斷下一節土層中是否存有流沙和淤泥。⑦首節開挖至0.8m后，需要進行鋼模板護壁安裝并澆筑護壁混凝土。此后，每完成一節開挖施工都需要進行同樣的護壁處理。當樁孔深度≥5m后，則需要進行通風設備安裝，確保孔下持續通風。⑧為提高施工安全性，一方面要及時清除孔下廢渣并將渣土運輸到孔外指定地點；另一方面要及時遮蓋無人作業樁孔。從而有效避免土渣掉落傷人、人員意外墜入樁孔等安全事故的發生[5]。

3.3 護壁施工關節技術要點

護壁施工是確保施工作業安全、穩定開展，保障孔下施工人員生命安全的重要措施，因此要給予高度關注。在進行護壁施工時應做好以下技術要點的把控：①護壁鋼筋需進行現場加工并在孔下進行綁扎。為便于鋼筋搭接，加工時應預留出足夠的搭接長度。②護壁鋼模板主要采用鋼板插口連接，因此在支模施工時應細致檢查模具的幾何尺寸。同時，上下級模板應采用梯形模式進行搭建。③當開挖至透水層后，為給樁孔排水工作提供便利條件，需要設置泄水孔并在混凝土澆筑施工前進行封堵。④若遇到疏松土層或透水性較強的土層，應使用剛度更大的鋼筒取代傳統鋼筋混凝土結構進行樁孔支護。⑤在進行護壁混凝土澆筑施工時，應確保護壁混凝土與樁芯混凝土強度完全一致。在此基礎上，根據設計配合比要求進行混合料適配并嚴格按照4～6cm標準進行坍落度控制。為保證護壁混凝土的早期強度，可適量摻入早強劑。⑥樁孔每進尺0.9～1.2m就需要進行護壁施工且需要保證護壁混凝土厚度≥15cm。若挖孔過程中出現滲水現象，應立即進行支護處理。若樁孔內水量較大且土質松軟，應采用對角開挖的形式。⑦支護混凝土澆筑施工前，應將上節混凝土護壁底部清理干凈并做鑿毛處理，以提升護壁間的連接牢固度。在施工過程中，應分層沿樁孔周邊入模，同時將其振搗至密實狀態。為保證樁身垂直度符合設計要求和國家規范，每進行3節樁孔施工，就要對樁芯位置及幾何位置進行一次核查與校正[6]。

3.4 鋼筋籠安裝環節技術要點

在人工挖孔樁施工過程中，樁身鋼筋籠需要現場制作及安裝。通常會在孔口位置架設吊裝支架，利用支架完成鋼筋籠下放及安裝。在鋼筋籠安裝環節應注意以下技術要點：①根據樁基設計方案、樁孔實際深度、現場施工條件等因素，確定鋼筋籠的加工長度，做好鋼筋配料、加工工作。尤其是縱向筋與加勁箍筋，必須要嚴格按照設計圖紙以及工藝規范標準，進行下料和加工。②進行孔下鋼筋綁扎作業時，首先將箍筋附在護壁小臺階上，然后逐根綁扎縱向筋，最后進行平箍焊接。鋼筋籠加工成型后，每4節護壁為一組在小臺階處對鋼筋進行焊接加固，從而避免鋼筋籠中心位置發生偏移，確保樁身保護層厚度符合設計標準。③進行鋼筋籠下放施工時，要對吊裝支架、鋼絲繩、手拉葫蘆的牢固度，主筋及加強箍筋的焊接牢固度，鋼筋對接套管安裝情況進行細致檢查，確保下放施工的安全性。鋼筋籠吊裝點應設在主筋與加強箍筋的對稱位置，下放時必須對鋼筋籠垂直度、高程以及平面位置進行嚴格控制[7]。

3.5 混凝土灌注環節技術要點

人工挖孔樁施工技術中包含干灌注和水下灌注兩種混凝土灌注方法。當樁孔內地下水上升速度＜6mm/min時，宜采用串筒干灌的方式進行混凝土灌注；當樁孔內地下水上升速度≥6mm/min時，宜采用水下灌注方法。

采用干灌注方法時，應注意以下技術要點：應將混凝土坍落度控制在7～9cm間[8]。作業時，以混凝土從導管式串筒中自由滑落的方式進行灌注，灌注施工應連續進行，且保證單次灌注高度≤0.5m，分層振搗厚度≤0.3m。

采用水下灌注方法時，應注意以下技術要點：①混凝土坍落度應控制在8～12cm間，并根據實際情況，從直接灌注或地泵泵送灌注中選擇最適宜的灌注方式。②應采用Ф300螺紋接口管作為灌注導管。灌注前應嚴格按照《公路橋涵施工技術規范》中的技術要求，進行長度測量標碼、接頭抗拉和水密承壓試驗等工作，試驗結果均符合標準后方可下放灌注導管。同時，保證灌注導管底口與樁孔底端間距處于0.2～0.4m之間。③首次灌注量應滿足灌注導管首次埋置深度以及填充導管底部需要，并根據不同施工條件及不同樁長，利用《公路橋涵施工技術規范》中提供的公式，計算出具體的首次灌注量。首批灌注深度符合要求后方可進行后續灌注施工[9]。

4 結語

在高速公路橋梁工程建設過程中，使用人工挖孔樁施工技術能夠有效降低施工成本、提升施工質量。施工單位應在準確把握人工挖孔樁技術特征和適用范圍的基礎上，做好施工準備、樁孔開挖、護壁施工、鋼筋籠施工、混凝土灌注等關鍵環節的技術要點把控工作，從而最大程度提升人工挖孔樁施工的質量性和安全性，促進高速公路橋梁工程整體建設質量的提升。