浅谈山区公路大直径挖孔长桩施工技术

钟高洁

（中国水利水电第八工程局有限公司铁路公司 云南省元阳县 662400）

1 前言

人工挖孔桩施工工艺，是采取人力开挖土石方的作业方式进行桩基成孔的一种施工方法。该方法具有的特点：施工机具简单、易于过程控制，易于进行持力层地质鉴别与孔底沉渣控制，成孔直观，混凝土灌注过程便于控制，有利于成桩质量的保证。

人工挖孔桩适用于山区场地狭隘，地势复杂的作业环境，施工过程中对水、电需求量较少。具有排土少，泥浆污染少，噪声小震动低的特点，对周边环境不易造成影响。但人工挖孔桩施工存在受地质条件限制、人工劳动强度大、危险性高等缺点，特别是井下作业环境多变，具有涌水、涌砂、塌方、毒气、物体打击等安全隐患。

2 工程概况

红河州建水（个旧）至元阳高速公路项目红河特大桥是项目的控制性工程，全桥孔跨布置：7×40m预应力混凝土T梁+6×50m钢混组合梁+700m悬索桥+2×40m预应力混凝土T梁，全长1366m。元阳侧主塔基础为分离式承台，中间采用系梁连接，左右幅承台下各设置9根φ2.8m灌注桩，单根桩长40m，共720m，按照九宫格形式居中布置，横向间距6m，纵向间距6.5m。

红河特大桥元阳侧主塔位于二叠系下统茅口阶（P1m）细晶白云质灰岩分布区，综合地形坡度40～50°之间，覆盖层厚度小于2m，下伏基岩为细晶白云质灰岩，钻探揭露岩体以中风化为主，局部分布有强风化、强溶蚀夹层，浅表部局部溶蚀发育外，深部岩芯上基本未见溶蚀现象，岩溶弱发育，深部中风化岩体呈块状，较为完整，强度高，岩层陡倾坡内，工程地质条件较好。

红河特大桥元阳侧主塔桩基采用人工挖孔施工，含护壁挖孔直径3.1m，桩长40m，属于大直径人工挖孔长桩，怎样确保安全、保证质量是施工的重难点。

3 施工工艺

3.1 工艺流程

人工挖孔桩工艺流程图如1。

3.2 主要工艺控制

3.2.1 测量放样

采用全站仪放出桩孔中心，埋设标记，中心偏差群桩不大于100mm。之后埋设十字护桩，并在锁口施工时采用钢筋头将护桩点转移埋设在锁口混凝土上，确保护桩点稳固。

3.2.2 群桩开挖及浇筑顺序

人工挖孔施工顺序为单个循环、间隔交错开挖。为避免相互影响，邻桩开挖深度相对高差不小于9m。

图1 人工挖孔施工工艺流程图

考虑爆破对相邻桩施工的影响，进行爆破振动安全允许距离验算如下。

爆破为齐发爆破，总装药量计算为：

Q=q×S×L×n

式中：Q——爆破每m3岩石所需的炸药消耗量，kg；

q——单位耗药量kg/m3；

n——炮眼利用率n=0.8～0.95（取0.85）；

L——炮眼深度m，取1.0m；

S——开挖断面积m2；

采用乳化炸药φ32mm药卷，桩径D=2.8m（爆破断面直径D=3.1m），q取0.3kg/m3。

Q=0.3×3.14×3.1×3.1/4×1.0×0.85=1.92kg

根据《爆破安全规程》（GB6722-2014）有关规定，爆破振动安全允许距离公式为：

其中：R——爆破振动安全允许距离，m；

Q——炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大单段药量，kg，按齐发爆破计算，Q=1.92kg；

V——保护对象所在地安全允许质点振速，cm/s，此处取30cm/s；

K，α——与爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，本工程为中硬岩石，K取150，α取1.8。

则爆破允许安全距离为：

则主塔桩基满足邻桩人工开挖要求，但为了避免施工相互影响，采取间隔交错施工，群桩开挖及浇筑顺序为：1#、8#、15#、4#、11#、18#→3#、13#、6#、16#→2#、14#、5#、17#→7#、9#、10#、12#。

图2 红河特大桥元阳岸主塔桩位布置图

3.2.3 锁口及护壁施工

井圈锁口为C35混凝土，与第一节护壁连接，一次浇筑。锁口壁厚45cm，顶面高出地面30cm。护壁上口厚15cm、下口厚10cm，上下节搭接5～10cm。护壁配筋：竖向φ10@150mm，环向φ10@150mm，上下节竖向钢筋搭接长度30cm，端头成弯钩上下钩结形成整体。

护壁模板采用圆台形钢模，由四块组成，模板底与每节段开挖底土层顶靠紧密。拆上节、支下节重复周转使用。浇筑采用吊桶运输，人工入仓，钢钎捣实。塌落度控制在8～10cm，浇筑完毕强度达到2.5MPa时可拆模。吊线检查护壁的内径和垂直度，如不满足要求则立即进行修整，确保同一水平上的护壁任意直径的极限差值不大于50mm。

3.2.4 桩孔开挖

开挖从上到下逐层进行，先挖中间，再向周边扩挖。每节开挖高度控制在1m左右，如遇软弱地层，开挖高度不大于0.5m，每挖完一节，必须吊线修边、使孔壁圆弧保持上下顺直一致。

当孔内为硬质岩，人工开挖困难时，采用爆破开挖。

在桩孔上口架设垂直运输绞架，要求搭设稳定牢固。在安装时，注意使钢丝绳与桩孔中心位置重合，作为直观上控制桩位和护壁支模的中心线。卷扬机具有自锁能力，在突然停电或卷扬机出现故障时，能保持渣桶空间位置不变，以免渣桶突然向孔底下落伤及孔底工人。

3.2.5 孔口及孔内安全防护

第一节护壁完成后，及时安设桩孔外围防护，孔口三方围护，留一方出渣、架设动力照明线路、上下软梯等，围护立杆采用脚手架钢管。孔内不施工时，孔口用钢筋网片（φ20@200×200）覆盖，并设置警示标志，防止人员坠落。在孔口施工的人员穿防滑鞋、戴好安全帽、佩戴安全带并拴于立杆上。

孔深超过4m时，在距井底2.5m处设置一道半圆形防护板，并固定牢靠。在出土及吊运物料时，孔底工人紧贴护壁站立在防护板下，以防落物伤人。防护板的位置随孔底进尺逐节下移。

3.2.6 孔内照明与排水

挖孔深度大于2m后，设置孔内照明系统，使用低压电源、防水带罩安全灯具，电线、电缆外包绝缘胶皮不得破损，绝缘性完好，并设置漏电保护器。

当地下渗水量不大时，随挖随将泥水用吊桶运出。地下渗水量较大时，在孔底挖集水坑，用高扬程水泵抽水，边降水边挖土。

3.2.7 封底

终孔验收后及时封底，防止因不能及时灌注混凝土导致桩底扩大坍塌，封底混凝土最小高度为200～300mm。

3.2.8 钢筋笼制作与安装

钢筋笼在加工厂统一制作，采用滚焊机分节同槽制作，主筋采用剥肋滚轧直螺纹钢筋接头连接，套筒每端严禁有超过一扣的完整螺纹外露。

钢筋笼采用分段吊装，先在加工厂进行试拼对接合格，再分开吊装，保证对接钢筋连接质量。

3.2.9 声测管

所有基桩全部埋设声测管，并进行100%的完整性检测。声测管焊接在钢筋笼内侧，定位等分桩周、互相平行，并埋设至桩底，管口高于桩顶50cm以上。管底封闭，管口加盖，管底、管口及焊接部位要密封，防止混凝土浆液渗漏堵塞声测管。

3.2.10 串筒法混凝土灌注

串筒使用壁厚3mm的钢板卷制，上口φ40cm、下口φ30cm。串筒分段连接，并用钢丝绳串挂连接固定，保证串筒连接紧密、不致掉落。浇筑层厚30cm左右，采用70型插入式高频振捣棒振捣，移位间距为30cm，下料连续，振点均匀，振捣棒快插慢拔，以混凝土停止下沉、不出现气泡、表面呈现浮浆为准。控制串筒底口悬空高度不大于2.0m，以防止离析。一边浇筑一边提升并摘除串筒。

4 主要安全保证措施

（1）孔口设置鼓风机进行孔内通风，风管管口距孔底不大于2m。作业前先进行通风，且爆破后通风排烟时间不少于30min，空气质量检测结果满足要求时再进入孔内作业。

（2）孔口处设置高出地面至少30cm的锁口，防止桩孔周围土石滚入孔内或地表水流入桩孔。孔口防护必须到位，防止坠物伤人，防止人员跌落。

（3）桩孔必须挖一节、浇筑一节护壁，护壁高度一般为1m，严禁不及时浇筑护壁的冒险作业。对软弱地层、涌水涌沙地层，护壁节段高度可减少 0.3～0.5m。

（4）挖孔弃土及时转运，距井口四周1m范围内不得堆积余土杂物；禁止任何车辆在桩孔边3m内行驶。

（5）临爆前，与爆破井相邻的其他桩井作业人员全部撤离到地面安全地点，爆破清渣前检查护壁情况，一旦发现护壁变形或坍塌，要首先排除险情，加固支护。

（6）为防止爆破飞石冲到地表，井口采用木板加砂袋进行覆盖。

（7）卷扬钢丝绳经常检查，发现磨损、断股等现象，及时更换。提放物料和器械时注意挂钩是否牢靠，渣岩装载高度不超过吊桶高度的80%，钎杆和凿岩机分开捆绑结实，雷管和炸药分次用塑料桶吊放，吊放时操作手不得撒手让物料器具凭重力自由下落。

5 结束语

红河特大桥元阳侧主塔大直径人工挖孔长桩施工中，严格做好了安全防护及安全保证措施，未发生安全事故；严格控制工艺流程，所有桩基经第三方检测，均为Ⅰ类桩，质量优良。红河特大桥元阳侧主塔大直径人工挖孔长桩施工的圆满完成，为后续其他类似工程提供了成功经验。