高速公路桥梁建设中的人工挖孔桩施工技术要点探讨

王维

湖南省芷铜高速公路建设开发有限公司 湖南怀化 419100

人工挖孔桩施工技术具有操作简单、占地面积小、造价低、节能环保等多种技术优势，并广泛应用于高速公路桥梁建设工程中。为确保高速公路桥梁工程满足新时期的建设要求，对人工挖孔桩施工技术的技术特点和适用范围进行分析，对技术要点进行探讨是极有必要的。

1 人工挖孔桩施工技术特点分析

1.1 技术优势

作为公路、民用建筑工程中广泛应用的一种技术，人工挖孔桩具有以下技术优势：①环境污染小。该技术实施过程中，无需使用大型机械设备，因此不易产生噪音污染，对施工现场周围居民的日常生活影响较小。同时，该技术无需大量使用泥浆，因此更具环保性。②施工设备简便。该技术实施过程中，主要使用风镐、发电机、搅拌机、空压机等基础设备，无需使用大型机械设备。③施工质量好。该技术实施过程中，可对持力层地层结构进行实时观察以及对地基承载力进行实时检测。同时，在灌注施工前，能够将桩孔内泥浆彻底清除，有效避免因混凝土中混入泥浆而导致的断桩问题。因此，该技术施工质量更好。④施工成本较低。相较于钻孔灌注桩技术，人工挖孔桩技术主要采用端成桩方式，桩体配筋率更高，因此整根挖孔桩的成本较低。同时，不使用大型机械设备会进一步降低施工成本[1]。

1.2 技术弊端

人工挖孔桩在实际实施过程中，还存在许多明显的技术弊端，如：①施工环境恶劣、劳动强度大。该技术主要以人工操作铁锹、风镐等机械设备的方式实施。施工过程中往往需要施工人员进行孔内作业，而桩孔内部施工空间狭小，使得人工作业存在劳动强度大、作业消耗时间长等问题。同时，桩孔内部施工环境恶劣、通风较差，对施工作业具有一定的影响。②易发生地表下沉问题。在地下水位较高的地区，挖孔作业过程中桩孔内会积存大量地下水，在抽出桩孔内地下水的过程中，若处理不当极容易引发桩孔附近地表下沉问题。同时，在高地下水位地区进行人工挖孔桩施工时，若未对桩孔实施相应的护壁措施，则极容易发生塌孔事故。③极易发生安全事故。该技术实施过程中，若没有做好地质勘察工作，有效规避不良地质段，则很多容易发生土层内部流沙涌入桩孔的问题，引发严重的施工安全事故[2]。

2 人工挖孔桩施工技术适用范围

人工挖孔桩技术的适用范围为：①桩身直径在800～2000mm之间。②挖孔深度≤40m。③没有地下水或地下水位较低的粉质黏土层、黏土层以及含有少量砂、砂卵石、风化岩、砾石的各类图层，特别适用于黄土层。

以下环境条件则不适合使用人工挖孔桩技术：①桩孔较深、桩径较大等易出事故的孔桩施工。②涌水量较大、含有流沙层的土层。③含水量较大的淤泥质土层或地下水位较高的土层。④溶槽、裂隙、溶洞、溶沟等岩溶地质。⑤春、夏季融化层工作面3m以下有泥煤层、煤层、腐殖质有机物等可能存在有毒有害气体的土层。⑥存在涌水的地质断裂带[3]。

3 高速公路桥梁建设中人工挖孔桩施工技术要点分析

3.1 施工准备环节技术要点

在正式施工前的准备环节，应做好以下技术要点的把控，从而为后续施工的顺利开展以及质量控制提供有力保障：①做好土地整平工作。因人工挖孔桩技术对土质具有一定的要求，因此，需要结合现场土质情况以及相关资料采取针对性的土地整平处理方法。然后，结合施工方案和施工现场平面规划图，实施“三通一平”，彻底清除施工现场杂物，设置地面防护和临时设施，并及时对松散土地、坡面裂缝等问题进行处理，为后续施工奠定良好施工环境条件。②做好桩位放置工作。桩位放置高度对于高速公路的运行具有重要影响。施工技术人员应严格按照施工设计图纸进行桩位测量和选点，确认开孔高程，并利用护桩和灰线标记出桩孔准确位置。同时，按照相关施工规范在桩孔口位置设置高于地面300mm以上的护圈，避免施工时，异物掉入桩孔危害孔下施工人员安全。③做好孔口开设工作。孔口开设包括孔口开挖和孔口混凝土浇筑两个主要工作。开设孔口时，应严格按照设计方案对孔口大小及深度进行测量与核验，并按照相关施工规范的要求，在合理范围内进行孔口混凝土浇筑。孔口开设完毕后，可进行提升支架安装[4]。

3.2 桩孔开挖环节技术要点

桩孔开挖环节应做好以下技术要点控制：①利用全站仪对孔口位置进行复合，确保桩孔位置准确无误。同时，在孔口处设置标高控制点。②对首节井圈护壁进行检查，确保护壁高出地面300mm以上且壁厚大于下方井壁150mm。③桩孔开挖过程中，若桩距小于桩径的2倍，则可以使用“跳挖法”进行施工。利用“跳挖法”施工时，相邻两个桩的开挖深度差应控制在4～6m。④对于深度较大的桩孔，必须在其护壁混凝土实际强度大于设计强度的80%后，才允许进行周围桩孔的开挖施工。桩孔开挖应遵循“先中心后四周”的基本施工原则。⑤扩孔部分，应先进行桩身圆柱体开挖，再进行扩底。对于松散土层，可通过人工使用镐、铲等工具作用的方式开挖；对于强风化层，可使用风镐开挖。⑥分节开挖时，每节施工完毕后都需要检查桩孔位置及直径，确认桩孔位置未发生偏离且桩径符合设计标准后，方可开展下个施工环节。为确保施工安全性，在进行下一节桩孔开挖施工前，应在土内打入长度为1.2m、直径为20mm的钢筋，以判断下一节土层中是否存有流沙和淤泥。⑦首节开挖至0.8m后，需要进行钢模板护壁安装并浇筑护壁混凝土。此后，每完成一节开挖施工都需要进行同样的护壁处理。当桩孔深度≥5m后，则需要进行通风设备安装，确保孔下持续通风。⑧为提高施工安全性，一方面要及时清除孔下废渣并将渣土运输到孔外指定地点；另一方面要及时遮盖无人作业桩孔。从而有效避免土渣掉落伤人、人员意外坠入桩孔等安全事故的发生[5]。

3.3 护壁施工关节技术要点

护壁施工是确保施工作业安全、稳定开展，保障孔下施工人员生命安全的重要措施，因此要给予高度关注。在进行护壁施工时应做好以下技术要点的把控：①护壁钢筋需进行现场加工并在孔下进行绑扎。为便于钢筋搭接，加工时应预留出足够的搭接长度。②护壁钢模板主要采用钢板插口连接，因此在支模施工时应细致检查模具的几何尺寸。同时，上下级模板应采用梯形模式进行搭建。③当开挖至透水层后，为给桩孔排水工作提供便利条件，需要设置泄水孔并在混凝土浇筑施工前进行封堵。④若遇到疏松土层或透水性较强的土层，应使用刚度更大的钢筒取代传统钢筋混凝土结构进行桩孔支护。⑤在进行护壁混凝土浇筑施工时，应确保护壁混凝土与桩芯混凝土强度完全一致。在此基础上，根据设计配合比要求进行混合料适配并严格按照4～6cm标准进行坍落度控制。为保证护壁混凝土的早期强度，可适量掺入早强剂。⑥桩孔每进尺0.9～1.2m就需要进行护壁施工且需要保证护壁混凝土厚度≥15cm。若挖孔过程中出现渗水现象，应立即进行支护处理。若桩孔内水量较大且土质松软，应采用对角开挖的形式。⑦支护混凝土浇筑施工前，应将上节混凝土护壁底部清理干净并做凿毛处理，以提升护壁间的连接牢固度。在施工过程中，应分层沿桩孔周边入模，同时将其振捣至密实状态。为保证桩身垂直度符合设计要求和国家规范，每进行3节桩孔施工，就要对桩芯位置及几何位置进行一次核查与校正[6]。

3.4 钢筋笼安装环节技术要点

在人工挖孔桩施工过程中，桩身钢筋笼需要现场制作及安装。通常会在孔口位置架设吊装支架，利用支架完成钢筋笼下放及安装。在钢筋笼安装环节应注意以下技术要点：①根据桩基设计方案、桩孔实际深度、现场施工条件等因素，确定钢筋笼的加工长度，做好钢筋配料、加工工作。尤其是纵向筋与加劲箍筋，必须要严格按照设计图纸以及工艺规范标准，进行下料和加工。②进行孔下钢筋绑扎作业时，首先将箍筋附在护壁小台阶上，然后逐根绑扎纵向筋，最后进行平箍焊接。钢筋笼加工成型后，每4节护壁为一组在小台阶处对钢筋进行焊接加固，从而避免钢筋笼中心位置发生偏移，确保桩身保护层厚度符合设计标准。③进行钢筋笼下放施工时，要对吊装支架、钢丝绳、手拉葫芦的牢固度，主筋及加强箍筋的焊接牢固度，钢筋对接套管安装情况进行细致检查，确保下放施工的安全性。钢筋笼吊装点应设在主筋与加强箍筋的对称位置，下放时必须对钢筋笼垂直度、高程以及平面位置进行严格控制[7]。

3.5 混凝土灌注环节技术要点

人工挖孔桩施工技术中包含干灌注和水下灌注两种混凝土灌注方法。当桩孔内地下水上升速度＜6mm/min时，宜采用串筒干灌的方式进行混凝土灌注；当桩孔内地下水上升速度≥6mm/min时，宜采用水下灌注方法。

采用干灌注方法时，应注意以下技术要点：应将混凝土坍落度控制在7～9cm间[8]。作业时，以混凝土从导管式串筒中自由滑落的方式进行灌注，灌注施工应连续进行，且保证单次灌注高度≤0.5m，分层振捣厚度≤0.3m。

采用水下灌注方法时，应注意以下技术要点：①混凝土坍落度应控制在8～12cm间，并根据实际情况，从直接灌注或地泵泵送灌注中选择最适宜的灌注方式。②应采用Ф300螺纹接口管作为灌注导管。灌注前应严格按照《公路桥涵施工技术规范》中的技术要求，进行长度测量标码、接头抗拉和水密承压试验等工作，试验结果均符合标准后方可下放灌注导管。同时，保证灌注导管底口与桩孔底端间距处于0.2～0.4m之间。③首次灌注量应满足灌注导管首次埋置深度以及填充导管底部需要，并根据不同施工条件及不同桩长，利用《公路桥涵施工技术规范》中提供的公式，计算出具体的首次灌注量。首批灌注深度符合要求后方可进行后续灌注施工[9]。

4 结语

在高速公路桥梁工程建设过程中，使用人工挖孔桩施工技术能够有效降低施工成本、提升施工质量。施工单位应在准确把握人工挖孔桩技术特征和适用范围的基础上，做好施工准备、桩孔开挖、护壁施工、钢筋笼施工、混凝土灌注等关键环节的技术要点把控工作，从而最大程度提升人工挖孔桩施工的质量性和安全性，促进高速公路桥梁工程整体建设质量的提升。