人工挖孔桩施工技术与安全措施

张 宁，於亚露

(1.中交一公局桥隧工程有限公司，保定 074000;2.武汉科技大学城市建设学院，武汉 430065)

延崇高速河北段主体工程ZT1标位于河北省张家口市怀来县境内王家楼回族乡，两隧夹一桥，其中金家口大桥跨金家口村乡道。起点桩号K15+870.085,终点桩号K22+700，标段全长6.829 km。金家口大桥(左幅408.5 m，右幅448.5 m)，桩基72根，墩台32个。钢-砼工字组合梁84片。K20+685金家口大桥(右幅)，孔数孔径为11×40 m，全长448.5 m，K20+693.0金家口大桥(左幅)，孔数孔径为10×40 m，全长408.5 m，设计角度均为90度，上部结构形式均为钢-混凝土工字组合梁，下部结构及基础结构形式均为柱式墩、空心墩、柱式台、桩基础。

该桥位区属山间河流沟谷区，地形起伏较大，上部覆盖层主要为第四系上更新统洪坡积粉土、碎石，局部见黄土状粉土，下伏基岩为燕山期侵入花岗岩、闪长岩，无地下水或少量地下水，为挖孔桩施工提供了良好的地质条件[1]。金家口大桥共有桩基72根，其中38根桩基在半山坡，大型机械无法施工，且最小桩径为180 cm，经专家论证，金家口大桥桩基适合采用人工挖孔桩。

1 人工挖孔桩施工

1.1 施工程序

人工挖孔桩施工工艺流程：桩位测量→埋设十字定位桩→破除覆盖层→安装钢筋网片→支模、矫正孔位→浇捣顶节混凝土→将定位十字桩线标在护圈的顶边上→分段挖孔(开挖或爆破)循环作业→成孔[2]。

1.2 施工方法

1)桩位放样定位 按设计桩位坐标测出桩位中心，打入定位桩，并从桩中心位置向四周引出十字定位桩。

2)孔圈护壁施工 破除桩位处覆盖土，下挖700 mm，施筑第一节护壁。每节护壁按照1 m节段考虑，护壁顶厚15 cm，底厚10 cm。其中第一节孔圈护壁应比下面的护壁厚150 mm，加厚至300 mm，并应高出现场地面0.3 m。孔圈中心线应和桩的轴线重合，其与轴线的偏差不得大于20 mm。

金家口大桥人工挖孔桩详细参数见表1。

表1 人工挖孔桩数量表

1.3 挖土作业

1)采用分段形式挖，以1 m为一施工段，同一段内挖土次序为先中间后周边[3]。为确保安全和质量，相邻两孔不同时开挖或浇筑混凝土，同一坡面上先开挖上位孔后开挖下位孔。

2)挖土由人工自上而下逐段开挖，先用镐和锹进行，遇坚硬土用锤、钎破碎，遇风化基岩用风镐凿岩破碎，当进入岩层时，用风镐等工具无法挖凿，应采用定向井下爆破施工。

3)弃土装入吊桶，由提升设备提升到孔口，再由手推车运出集中堆放，孔口四周作业范围内不得堆积弃土及其他杂物，提升装置必须要有防倒刹车装置。

人工挖孔示意图如图1所示。

4)安全防护 每个井口护壁均应高出地面300 mm，不施工的井口均用φ16钢筋焊制而成的铁栅盖、防护栏板覆盖。高压电线线路侧面和上方采用竹杆和模板搭设隔离墙和防护棚。

5)地质情况对比 挖孔过程中，每隔1 m留取渣样，与地质柱状图对照，如与勘测设计资料不符，及时通知监理工程师及现场设计代表进行确认处理。

1.4 护壁施工

孔桩开挖、护壁分段施工如图2所示。

1)环向布置4根φ12竖向连接筋，绑扎钢筋网片，网片规格为φ6@150×150。竖向钢筋留足连接长度，以便下段钢筋搭接。

2)支护钢模板：高度为1 m，由4块活动钢模板组合而成。支模要校正中心位置、直径及圆度。

3)设置操作平台 在模板顶放置操作平台，用来临时放置混凝土拌合料和浇捣护壁混凝土用。

4)护壁混凝土 护壁混凝土应严格按配合比下料拌制，混凝土浇筑时应分层沿四周入模,用钢钎捣实，施工前应将上节护壁底清理打毛，以便连接牢固。护壁外侧与孔壁间应压实，不密实或有空洞时，应采取措施进行处理。

5)护壁模板拆除 当护壁混凝土养护达到一定强度后，便可拆除模板，通常拆模时间为24 h，再进行下一节施工。

6)成孔检测 确认满足设计和验标要求后，采用笼式检孔器进行成孔检测验收，检孔器长度宜为4～6倍设计桩径。外环箍筋应与桩径相同，并应有足够的刚度和质量，钢筋检孔器吊起时必须垂直。

1.5 钢筋笼制作及安装

钢筋笼以钢筋12 m定尺长度分节，非标准节通过顶节调整。钢筋连接采用单面焊接，接头应设置在钢筋承受应力较小处并应分散布置，接头截面面积不得超过总截面的50%。

钢筋笼应采用逐段吊装逐段下放的方法，上下两段钢筋笼应对中并控制垂直度。声测管安装沿钢筋笼内侧等间距布置。

1.6 混凝土灌注

桩基设计为C30混凝土，水泥的初凝时间不宜早于2.5 h，水泥强度等级不宜低于42.5级，细集料宜采用级配良好的中砂，坍落度宜为180～220 mm。当孔底及孔壁渗入的地下水上升速度较慢或孔内无水时，采用普通串筒浇注法进行灌注。灌注时串筒对准孔中心，孔底积水不得超过5 cm，串筒口距离混凝土面的距离小于2.0 m，灌注速度应尽可能加快，使混凝土对孔壁的侧压力尽快大于渗水压力，以防止孔内渗水。普通混凝土灌注桩必须用插入式振动棒振捣密实，振动棒不得碰撞钢筋笼及预埋的声测管。孔内的混凝土应一次连续灌注完毕，若灌注必须间断时，其间断时间不能超过前次灌注的混凝土的初凝时间或混凝土重塑的时间。混凝土灌至桩顶后，将表面已离析的混合物和水泥浮浆清除干净。

1.7 桩基质量检测

混凝土灌注完成后，桩身混凝土强度达到桩基检测条件后，按设计要求进行超声波无破损法检测。桩基超声波无破损法检测前，先用塑料水管进行冲水检查，若有淤塞，进行不断冲洗，直至孔底。

2 安全措施

1)人工挖孔桩前，应查勘现场孔桩开挖后对邻近建(构)筑物、地下管线、道路、桥梁、高低压电杆线路等有无危及和影响的程度，视情况提出预防方案。

2)挖孔人员下孔作业前，应先用鼓风机将孔内空气排出更换，孔深大于10 m时作业过程中必须保持持续通风。

3)孔周边必须设置安全防护围栏和警示牌，安全围栏高度不低于1.2 m。并在孔口或适当处，设置急救材料储备库。

4)挖孔暂停时或已挖好的成孔，孔口应设置罩盖及标志，夜间设置红灯警示。

5)孔深挖至超过挖孔人身高时，在桩孔口或孔内装设靠周壁略低的半圆防护板(网)，并随着孔深增加而往作业面下引，吊渣桶上下时，孔下作业人员应避于护板(网)下。

6)挖出的土方必须及时运走，井孔口周边2 m范围内，禁止堆放土石方。

7)挖孔人员应是男性青年，并经健康检查和井下、高空、用电、简单机械和吊装等安全培训考核。下孔人员必须戴安全帽和系安全带、安全带扣绳由孔上人员负责随作业面往下松长。上、下孔必须使用软爬梯、严禁用手脚爬踩孔壁或乘吊渣上下，在孔内上下递物和工具时，严禁抛掷和下掉，必须严格用吊索系牢，提升装置必须要有防倒刹车装置。孔上与孔内人员必须随时保持有效的联系。

8)电工必须持证。电器安装后经验收合格才准接通电源使用，孔内作业面照明应采用安全矿灯或12 V的安全电压。

9)孔内挖土人员的头顶部位应设置护盖。取土吊斗升降时，挖土人员应在护盖下面工作。相邻两孔中，一孔进行浇注混凝土时，另一孔的挖孔人员应停止作业，并撤出井孔。

10)工作人员上下桩孔所使用的电葫芦、吊笼必须是合格的机械设备，同时应配备自动卡紧保险装置，以防突然停电。电葫芦宜用按钮式开关，上班前、下班后均应由专人严格检查并且每天加足润滑油，保证开关灵活、准确、链无损、有保险扣且不打死结，钢丝绳无断丝。支承架应加固稳定，使用前必须检查其安全起吊能力。桩孔内必须放爬梯或设置尼龙绳，并随挖孔深度增加放长至工作面，作求急之备用[4,5]。

3 结 语

挖孔桩井下作业条件差，劳动强度大，安全和质量显得尤为重要。施工前应进行人工挖孔桩施工方案的评审工作，并做好应对准备。金家口大桥部分桩基采用人工挖孔桩技术，使桥梁施工顺利进行，降低了施工难度，加快了施工进度。此方案的顺利进行，为以后类似工程提供了借鉴经验。

[1] 杨 青.实施人工挖孔桩专项施工控制[J]. 江苏建筑,2013(4)：59-61.

[2] 张燕燕. 人工挖孔桩施工技术[J].创新科技，2013(11)：80-81.

[3] 王凤存，王 培，艾 磊，等.清水河大桥大直径超长人工挖孔桩施工技术[J].公路,2015,60(8)：78-84.

[4] 许小蓓.人工挖孔桩安全专项施工方案实例[J]. 施工技术,2011,22(12):64-68.

[5] 徐 军. 爆破开挖技术在挖孔桩中的应用[J]. 世界建材,2010,(1):73-75.