人工挖孔桩施工质量与安全控制分析

鲜 臣 （中交二公局第五工程有限公司，陕西 西安 710119）

1 工程概况

本文所述工程为贵州省江口至瓮安高速公路2B合同段，施工图设计有嵌岩挖孔桩168根，桩端持力层为中风化岩层（泥质灰岩、白云岩、灰岩、砂岩、砂质泥岩等），挖孔桩桩径有 φ1.8m、φ2.0m、φ2.2m等 3种，桩长为 13～26m。

2 工程地质情况

2.1 地形地貌

项目所在区域地处黔南山区的东南部，地势呈现东北略高、西南略低，峰林溶蚀谷地、溶蚀缓丘、构造剥蚀-溶蚀中低山、侵蚀河谷等多种地貌类型交错。

2.2 区域地质情况

项目区域内喀斯特地貌特征显著，溶洞遍布，土层厚度较小，出露岩石多为浅变质岩，岩性主要为变质凝灰岩、变质粉砂岩及板岩、浅灰至深灰色变质砂岩等，呈现坚硬而易脆裂的力学特性。

3 施工工艺

3.1 测量放样

桩孔定位的首要工作是建立满足施工要求的测量控制网。桩位放样采用GPS-RTK方法，分别测放出各桩位的设计纵、横轴线，然后将桩位中心向四周引出4个桩心控制点，并采用牢固的钢桩进行标定[1]，便于开孔过程中校核桩位。

挖孔过程中，桩身轴线、高程的控制以孔口设置的控制点为准，采用吊锤环向找圆周的方式控制各阶段护壁施工。挖孔桩作业须由专人负责，并详细记录过程中孔身中轴线、桩径、挖深等信息。

3.2 基桩施工

3.2.1 挖孔

挖孔区域地面整平、桩位测放、监理查验等工作完成后即可开挖。群桩基础需根据实际地质情况、桩位平面布置来确定挖孔平面顺序。依据初步地勘资料显示，本项目所处区域地下水富水等级为贫乏中等，土层也较为紧密，为了避免各桩孔间隔距离太小，同一个基础结构的基桩采取跳挖的方式。

挖孔作业分节段进行，与护壁浇筑、成型交替进行，挖孔宜连续作业。孔壁有渗水现象的孔身应缩短挖孔节段深度，及时施作护壁，避免坍孔。

施工工艺应根据桩孔所处不同风化程度的岩层作针对性调整，具体如下：

①强风化岩层。强风化岩层岩体较破碎、岩芯多沙状、易击碎，且厚度较厚（4.5m及以上），采用风镐破碎开挖的方式。

②微、中风化岩层。微、中风化岩层岩体坚硬、致密，风镐作业困难，先采用浅眼爆破破碎岩体，再进行人工风镐配合开挖。

③在开挖至距桩底设计标高100cm内时，应调整为人工方式开挖，避免扰动基底，使基底承载力减弱。

根据开挖情况，当挖孔进入弱风化岩层以后，根据具体岩层破碎程度决定是否需要护壁，如不需要进行护壁，则缩小开挖孔径，确保孔径不小于基桩直径。

3.2.2 基桩钢筋施工

3.2.2.1 钢筋笼制作

①钢筋进场。进行检测，合格方可使用。钢筋放置在架空0.5m的混凝土条座上，并设置遮雨棚，以防钢筋锈蚀。钢筋加工时先清除其表面油污，弯曲变形的进行调直。依据图纸设计进行下料，弯制加工，并按图纸钢筋编号对钢筋分类编号存放。

②钢筋连接。采用焊接方式时，应先进行试焊，试焊满足设计及规范要求后方可正式施焊。选用连接方式时，直径＞25mm的钢筋应采用直螺纹套筒连接，大跨径连续刚构桥基桩主筋宜采用挤压套筒连接[2]。

③对于长度、直径较大的钢筋骨架，宜在模架上分段制作成型，并挂设标识牌，安装时按照节段顺序依次连接。

④钢筋笼保护层厚度。用于保证钢筋保护层厚度的混凝土垫块在骨架成型后加放，间距要求为竖向≤2m，圆周方向≥4块，并布置成梅花形。

⑤检测管在钢筋加工厂制作成型，于现场绑扎，其位置严格按图纸布置，并进行适当焊接，保证连接牢固。检测管制安过程应实时检查，严禁漏水。

3.2.2.2 钢筋笼安装

①钢筋笼在加工场分节制作成型后，采用平板车运输，入孔过程采用吊车分节下放、接长。

②桩基钢筋骨架运输时，应固定牢固，必要时设置防变形支撑。骨架的顶端应设置吊环。在吊放钢筋笼前，用与桩基直径相同的钢筋笼检孔器检孔，以保证钢筋笼能顺利下放至桩孔内。

2组均于第1、8、15天给予1 000 mg/m2吉西他滨静脉注射，以100 mL 0.9%生理盐水为溶剂配制，每次静脉滴注30 min。联合用药组在此基础上，于第1天给予卡铂5 mg/(mL·min)静脉注射，以250 mL 0.9%生理盐水为溶剂配制，每次静脉滴注2 h。以28天为1个周期。2组均治疗4个周期。

③钢筋笼骨架吊装过程中，应采取有效措施控制垂直度（≤1%）和平面位置（≤5cm）。

3.2.3 灌注混凝土

3.2.3.1 施工准备

①桩孔达到持力层深度要求后，需及时进行清孔作业、桩孔验收工作，避免桩孔放置时间过长。

②溜斗、串筒、混凝土导管的准备。③混凝土拌合站、罐车准备。

④桩身混凝土浇筑须连续作业，因此拌合站应常备发电机，以满足工序连续性要求。

⑤当桩身混凝土浇筑作业＞6h，须掺加缓凝减水剂，但无水灌桩可以加普通减水剂。

①桩身混凝土的浇筑应连续，避免中断。

②混凝土配制通过试验室确定，严格控制混凝土质量，混凝土用拌合站拌制，混凝土罐车运输。

③为保证桩身混凝土浇筑质量，宜采用串筒，串筒底距混凝土面距离≤2m，严禁在孔口抛铲或直接卸料，造成混凝土离析。

④灌注混凝土过程中，须时刻关注地下水渗入情况，否则需将混凝土表面积水用导管抽出后才能继续灌注作业。

3.2.3.3 灌注水下混凝土

①水下混凝土浇筑应采用内径为20～35cm的钢导管，钢导管使用前须进行水密承压和接头抗拉试验，试验压力不应小于桩孔内水深压力的1.3倍。

②为保证混凝土具有良好的和易性及流动性，应严格控制集料含水率和拌合用水量。混凝土出盘坍落度控制在190±30mm，运至现场复核其均匀性和坍落度，不符合要求的不得使用。

③为了确保首次灌注混凝土封底成功，用于浇筑的料斗存储量须满足导管首次埋置深度≥1.3m的要求。

④灌注混凝土过程中，严格控制混凝土质量，随时检测混凝土坍落度，并根据规范要求抽样制作混凝土试件，以检验桩基混凝土质量。

⑤水下混凝土灌注过程中应按照技术规范规定要求控制混凝土的最小落差，尤其是灌注到桩顶附近时，确保混凝土密实。为确保成桩质量，桩顶加灌0.8～1.0m高度，超灌部分在桩身混凝土达到要求后按桩顶高程要求凿除，凿除后的桩顶部位达到桩身混凝土设计强度要求。

3.3 基桩检测

基桩施工过程中，质检人员与现场技术人员配合做好各分项工程的报检工作，及时填写有关记录表格。基桩施工完成且混凝土强度达到检测要求后，质检部联系检测单位进行基桩检测，试验室全程配合桩检。

4 施工质量控制要点

依据《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》（JTGF80/1-2017）桩基成孔质量标准[3]，总结人工挖孔桩施工质量的控制要点。

①中心位置控制。根据项目部现有测量设备精度，点位平面放样最大偏差≤10mm，挖孔过程中采用垂球控制，30m高度最大偏差≤10mm（无风状态下），可保证桩基中心位置满足规范要求。

②倾斜度控制。挖孔施工工艺桩基倾斜度控制质量一般均优于机械成孔方式，可以在挖孔过程中，实时采用吊线锤方式检查桩孔直径、垂直度等情况，如有偏差及时纠正，保证垂直度精度达到规范及施工要求。

③孔深控制。孔深控制可直接采用钢尺量测，偏差最大≤50mm。

④沉淀厚度控制。每根桩基成孔达到设计要求后，项目质检人员下至孔底检测桩底沉渣清理情况，可保证沉淀厚度满足规范要求。

5 施工安全控制要点

挖孔桩施工过程中，严格按照《安全施工组织设计》和《安全文明施工管理规程》中的相关要求组织施工，并着重做好以下安全工作。

①挖孔灌注桩施工作业前，按规定程序进行报批，经总监办审核批准后，方可施工。

②在施工准备阶段对场内高压线、地下管道、通讯电缆等构筑物进行详细调查，做好记录。

③设置安全警示标志，夜间生产配备足够的照明装置。

④对挖孔作业人员进行安全教育及培训考试，合格方可入场作业。

⑤每班前对作业人员进行饮酒情况检查，一经发现及时清退出厂。孔内吸烟、使用明火等易造成安全事故，项目安全员须做好巡检。

⑥每个挖孔桩作业时必须有照灯措施，在孔口挂一盏红色的电灯以证明孔内有施工作业人员。在孔内挂一盏照明灯，以利孔内作业人员照明和地面作业人员观察孔内施工情况。

⑦挖孔桩开挖前必须有高出原地面30cm的护壁，孔口四周设置1.2m高的围栏防护，同时孔口应做好排水措施。

⑧挖孔桩提运石碴的机架和钢丝绳每天作业前必须全面检查，如无异常方可开始作业，毛竹做的摇架坚决不允许使用。

⑨吊装作业必须有专人指挥。

⑩在提运孔碴时，不能装载过满。

6 结语

人工挖孔桩工艺普遍适用于山区桥梁施工，施工全过程主要依靠人工孔内作业，相对于冲击钻、旋挖钻等机械施工，人工挖孔工艺的质量控制、安全管理等都难以达到要求。因此施工管理人员要充分熟悉人工挖孔施工工艺，掌握施工质量和安全控制技术要求，严格执行并落实各项设计与规范要求，从而切实避免出现质量安全事故。