桥梁工程人工挖孔桩施工关键技术探讨

邹炜

摘要：相较其他成孔工艺而言，人工挖孔桩无需大型机械设备且兼具施工便捷、可多桩同步开挖、对周边影响小等众多优势，但该工艺为人工于井内实施作业，故危险性高、安全管控难度大。鉴于此，文章结合实例就人工挖孔桩施工关键技术予以全面探讨，以期对类似工程的安全、顺利开展有所裨益。

关键词：桥梁工程;人工挖孔桩;施工关键技术

中图分类号：TU753文献标识码：A文章编号：2096-6903（2021）12-0034-03

1项目概况

某桥梁工程全长约263.5m，桥梁结构采用砼预应力箱梁，该桥梁工程位于无地下水及有地下水的黏土层及岩层，桥梁桩基础共10根，其中，桩长长度分别为50m、42m、38m，桩长为50m的2根，桩长为42m的4根，桩长38m的4根，桩基直径均为3.6m。该桩基施工中，采用人工与机械配合开挖成孔，砼灌注成桩，即采用人工挖孔桩进行桩基施工。该项目施工中，地质较差地段采用钢筋砼护壁，地质较好地段采用素砼护壁，护壁砼采用与桩身标号相同的C30砼实施浇筑。

2施工前期准备

2.1技术准备

（1）于正式进场施工前，应由项目总工、施工技术及管理人员共同进行图纸会审，并结合桥梁工程项目实际编制针对性的作业方案。（2）加强施工现场前期勘察，熟悉现场地质条件、水文条件，并根据勘察资料选择合理可行的桩基施工技术，熟悉了解相应的施工规范、技术要求及质量标准。（3）对项目全体作业人员进行三级技术、安全交底，交底内容主要包括图纸、规范、安全、技术等，并针对关键工序、施工要求、质量标准、安全规程等开展岗前培训，保证全体参建人员均能掌握施工相关要求。

2.2现场准备

（1）场地平整。正式施工前，应对场地内的地表杂物、石块、杂草等进行清理，做好场地的平整与硬化处理，保证现场水通、电通以及道路通畅。同时，事先对桩孔开挖位置的地下障碍物进行勘探，并将影响开挖施工的障碍物予以清除。（2）现场放样。根据设计图纸的桩位点、水准点资料，采用全站仪对桩位方格控制网及高程点进行测量，明确各个桩孔的中心点，并以桩心为圆心，以桩孔半径+护壁厚为半径作圆，将圆周作为桩孔边线并用石灰进行标记。在完成桩孔边线的定位后，根据桩基施工要求，从圆心引四点埋设护桩，以为后期桩孔垂直度、孔径的校核提供依据。（3）井口施工。在桩孔位置搭设工作平台，安装卷扬机提升设备，布置好渣土外运道路以及材料、机具堆放场地，渣土堆放场地应与孔口保持一定距离，以免渣土荷载使孔壁受力出现塌孔。井口周围按要求进行排水沟开挖，以便于地表水的疏排。

3施工关键技术

3.1锁口施工

（1）完成现场的“三通一平”与测量放样作业后，先确定出各个桩位的孔桩中心点位置，然后结合挖孔桩设计桩径，将桩孔的开挖边界线用石灰线在现场进行放样。（2）采用专用的厚度为3mm的弧形钢模板支模，在孔口用C30砼进行孔桩锁口浇筑。锁口相对于地面高出约30cm，锁口砼浇筑施工中，应提前将一对φ16U型钢筋挂梯环进行预埋，以便于悬挂上下爬梯。（3）完成锁口砼的浇筑后，在锁口砼面放出孔桩中心十字控制线，并使用红漆进行标识。然后将标高控制点引放至井圈顶部，以为后期桩孔深度及垂直度控制提供依据。完成点位的标记后，将桩孔周围地面约3m范围内浇筑厚度约10cm的砼进行硬化处理。（4）在进行开挖周边地形陡峭的桩孔时，为防止上方物体滚落造成人身伤害，可在桩孔四周设置挡板，挡板高度为1.2m、宽度为3m，从而挡住滚落的物体，避免对孔内施工人员的安全造成影响。（5）桩孔四周需安设安全防护围栏，防护栏三面固定、一面活动，以方便作业人员进出，利于排渣。防护栏高度为1.2m，桩孔上方设置盖板，盖板采用翻板防护钢筋网片，在每日完工后盖住盖板并关闭护栏，以防止人员误闯而造成安全事故。

3.2人工挖孔

（1）开挖顺序。人工挖孔桩施工时，由人工按要求“由上至下”逐层进行挖土作业，并从桩孔中心向四周进行逐步扩挖，每完成一节的开挖后须按要求及时支设模板，并对开挖后的孔壁浇筑C30砼进行护壁。（2）开挖高度。桩孔开挖时，每节桩孔的开挖高度，应根据桥梁桩基的地质条件予以综合确定，主要分为以下几种情况：其一，在地质条件较好的岩土层，每节开挖高度应控制在1.0m左右;其二，在地质条件较差的软弱土质、砂质土以及涌水段，每节开挖高度应控制在0.3～0.5m。（3）开挖方式。针对开挖过程中的不同地质条件，所采用的开挖方法也存在一定差异，主要分为以下几种情况：其一，在粉质粘土、粘性土质等容易开挖的地段，可人工手持锹、镐直接实施开挖;其二，在厚度较小的强风化岩层，岩体破碎且风化裂隙较为发育，可人工手持风镐实施开挖;其三，在岩层坚硬、致密的弱风化岩层，用干钻、风镐难度大、效率低，可通过爆破+人工风镐辅助的方式实施开挖。人工开挖过程中，应确保桩孔孔位中心、直径、倾斜度等满足允许的偏差要求。（4）爆破开挖。人工挖孔桩采用爆破开挖时，为防止爆破扰动对孔桩护壁、底部等造成破坏，通常采用浅眼微差爆破的方式，并由具备爆破操作证的人员实施，对爆破开挖的效果进行控制。炮孔设置时应遵循“多钻眼、少装药”的原则，每次引爆后均应对桩孔内进行通风处理，以免桩孔内炮烟粉尘、有毒有害气体等对作业人员健康造成威胁。同时，应注意采用爆破开挖时，在开挖接近孔底时改为人工采用风镐开挖，防止爆破扰动而影响桩孔基底的承载性能[1]。

3.3孔内出渣

（1）桩孔内开挖出的渣土在孔底装入吊桶内，然后采用电动葫芦提升设备，将吊桶提升并外运至指定位置，吊桶内渣土不得装满，装土量不得超过吊桶容量的90%，以免吊桶内的渣土岩块溢出掉落伤及孔内作业人员。（2）该项目渣土外运环节，吊桶及提升用起重设备根据桩孔深度在如下两种组合中依实际情况科学选定：一是，在桩孔深度<20m时，吊桶行程较短，出渣较快，循环周期短，出渣时采用φ50cm×60cm小规格吊桶+电动葫芦完成出渣，吊桶起吊应慢起慢落;二是，在桩孔深度>20m时，吊桶行程较长，出渣较慢，循环周期长，为提高出渣效率，缩短出渣时间，保证施工安全，多采用φ140cm×80cm大規格吊桶+25t汽车吊出渣，以提高出渣效率。（3）待提升设备安装完成后，应检查其稳定性，确保支架牢稳后方可进行渣土吊运。另外，提升设备与钢丝绳应按要求进行每日检查，对于提升设备存在异常，或钢丝绳存在磨损、断丝超标的，应及时进行设备维养或更换钢丝绳，进而有效保证桩孔内作业人员的安全。（4）提升至孔外的渣土，应统一用推车运至场地指定的堆土位置，并用挖掘机在现场进行集中堆放，保证施工现场的作业环境，桩孔周围约5m范围不得堆土承重，以免造成孔壁失稳塌孔;最后，将开挖出的渣土统一装至渣土运输车，并集中外运至场外弃土场。

3.4桩孔护壁

（1）桩孔开挖施工中，桩孔护壁采用C30速凝砼，每节护壁高度按照1m为一节段，对于流砂、软弱等易失稳的地段，可结合开挖的实际地质条件，合理设置护壁高度，进而有效保证作业人员的人身安全。（2）由于施工现场场地有限，桩孔护壁所用钢筋应在现场统一制作加工，加工完成后的钢筋在桩孔内进行绑扎，钢筋绑扎时应预留足够的长度，以为后续护壁钢筋搭接绑扎提供方便。（3）桩孔护壁所用模板采用组合式钢模，模板连接采用插口的方式，且护壁所用模板為可以循环重复使用的钢模板，上节护壁施工完成并拆除后，将拆除的模板清理干净后用于下节护壁的模板安装。模板间通过卡具与扣件进行固定，模板背立面采用φ16钢筋共4根对模板横向、竖向进行加固，进而有效保证模板的强度与刚度，避免后期桩身砼浇筑时造成模板变形。（4）桩孔护壁砼浇筑时，应首先检查砼的坍落度，确保护壁砼坍落度满足要求，且具有良好的流动性、和易性，然后将砼沿护壁钢模四周边缘浇筑入模，并用钢钎将砼振捣密实，每节护壁砼须在同一天内完成浇筑。（5）完成护壁砼的浇筑作业后，应按要求进行养护，在速凝砼终凝8h且砼强度≥1.2MPa时，即可将护壁钢模板拆除。下节护壁砼浇筑前，应先将上节护壁砼底部清理干净并凿毛，进而促使上节与下节护壁砼的良好粘结[2]。

3.5特殊情况处理

（1）人工挖孔桩开挖施工中，对处于流砂等软弱地质条件时，应结合实际地质条件缩短孔桩护壁高度，速凝砼可选择快硬速凝砼，保证护壁砼浇筑后能够在最短时间内凝固成型;另外，对于流砂情况较为严重的，可将护壁钢模板改为钢套筒护壁，缩短模板支设的时间，减少开挖土层暴露时间，进而有效防止流砂地层发生失稳。（2）开挖时，若遇到溶洞等不良地质时，应采用钢钎探明溶洞大小及走向，并根据插探结果采取有效的处理对策。较为常见的溶洞处理方式有：抛填法、静压化学灌浆法、钢套筒护壁等，通过应用适宜方法对溶洞进行封闭处理，使成孔后的桩基免受溶洞影响。（3）对于开挖施工中渗水、涌水等地质条件下，若渗水量不大可将挖出的渣土与泥水一起外运，若渗水量较大则应先进行引排水，将涌出的水用高扬程潜水泵抽排，采用速凝砼护壁并封堵导水孔。（4）开挖孔深>10m或存在有毒、有害气体时，应按要求向孔内送风，降低孔内有害气体浓度，确保作业人员的供氧需要。

3.6钢筋笼安装

（1）终孔检查。人工开挖桩施工中，在开挖至与孔底间距离约20～50cm时，应组织现场设计、技术、监理等人员，对桩孔开挖的入岩深度予以查验，然后由第三方检测机构对桩孔底部的下方约5m范围内的地质情况进行勘察，如若勘察发现地质条件达标，则可由人工继续开挖至桩身的设计标高，并对孔底沉渣进行清理，无需对桩长进行变更。完成桩孔直径、深度的验收且满足要求后，方可进行钢筋笼的吊放。（2）钢筋笼制作。一是质量检查。钢筋进场时，应分批次对其等级、规格、钢种予以检查验收，确保钢筋笼制作用材料、力学及性能均满足相关规范要求，且质量验收合格后方可用于钢筋笼制作，完成验收后的钢筋应根据不同类别分类堆放并做好标识，钢筋贮存场地应按要求做好防潮、防水等措施，且放置在地面上时应按要求设置垫木;二是加工制作。钢筋笼制作采用现场加工，加工前应对钢筋表面锈蚀、油污进行清理，主筋进行调直，该项目由于现场场地有限，故采用分段制作钢筋笼，钢筋笼接头采用机械连接、对接焊接、搭接焊接等方式;三是对于圆柱形桩身多采用胎具成型法焊接成钢筋笼骨架，制作过程中钢筋笼主筋与箍筋采用铅丝按照梅花状进行绑扎成型，然后依照设计图纸点焊进行固定连接，焊接时应防止咬伤主筋。（3）钢筋笼吊装。钢筋笼安装采用汽车吊吊装入孔，吊装过程中应确保钢筋笼保持垂直，在钢筋笼对准孔位中心后缓缓下放，避免与孔壁发生碰撞，钢筋笼下放过程中如若遇到障碍物而难以下放时，应查明具体原因并处理后再继续下放，严禁强行加压实施下放。钢筋笼下放深度及位置，应满足桩基设计要求，在钢筋笼下放完成且质量验收满足要求后，将吊筋与孔口板予以固定牢靠，确保钢筋笼定位精准，防止后期砼浇筑时发生上浮。

3.7砼灌注施工

（1）桩基砼采用拌制站集中拌制、统一供应，砼运输采用搅拌运输车，输送泵进行泵送灌注，灌注用砼的坍落度应控制在18～20cm。其中，对于桩孔内无地下水或渗水量较小时，可采用明浇法进行桩身砼灌注，对于桩孔内地下水位较高或渗水量较大时，则须采用导管法水下灌注。（2）桩基砼灌注施工前，应对桩孔深度、桩孔直径以及孔底沉渣进行检查，对于沉渣厚度>2cm时，应采用二次清孔对孔底沉渣进行清理，清孔完成后应再次对孔底沉渣进行检查，确保质量检查合格后方可进行桩身砼的灌注作业。（3）桩身砼灌注时，应确保料斗首盘砼灌注后导管埋深≥1.0m，后续灌注过程中应控制导管埋深为2～6m，灌注速度应控制不超过5～20m/h，保证砼灌注的连续性，并控制砼灌注的间歇时间<30min，以免间歇时间过久砼初凝而造成埋管。砼灌注至与桩顶距离<5m时，在此过程中灌注可不提升导管，直至砼灌注至满足标高要求后，将导管一次性拔出，拔出导管时应上下反复拔插，进而有效确保桩身砼灌注的密实性。需要注意的是，为保证桩顶灌注的质量，灌注时应比设计标高加灌约50～100cm，高出部分在接桩前进行凿除[3]。

4结语

人工挖孔桩作为常见桥梁桩基成孔方式，其作业环境往往较为复杂、安全风险极大。因此，应紧抓作业施工全程的施工管控不放松，做好三级技术、安全交底，抓好施工重点与关键，以为人工挖孔桩施工的安全、顺利、优质完成奠定基础。

参考文献

[1]罗文.人工挖孔桩水磨钻施工技术研究[J].交通世界，2021（9）：94-95.

[2]吕程.人工挖孔桩施工质量控制要点分析[J].工程技术研究，2020，5（24）：150-151.

[3]谢福勇，王稳，贾进.平塘特大桥主塔人工挖孔桩施工关键技术[J].公路，2019，64（9）：95-97.

DiscussiononKeyTechnologyofManualHoleDiggingPileConstructioninBridgeEngineering

ZOUWei

（SouthwestHeadquartersofChinaElectricPowerConstructionGroupCo.，Ltd.，ChengduSichuan610000）Abstract：Comparedwithotherholeformingprocesses，manualholediggingpiledoesnotneedlarge-scalemechanicalequipment，andhasmanyadvantages，suchasconvenientconstruction，simultaneousexcavationofmultiplepiles，andlittleimpactonthesurroundingarea.However，thisprocessiscarriedoutmanuallyinthewell，soitisdangerousanddifficulttocontrolsafety.Inviewofthis，combinedwithexamples，thispapercomprehensivelydiscussesthekeytechnologyofmanualholediggingpileconstructionforreference.Keywords：bridgeengineering;manualholediggingpile;keyconstructiontechnology