山区桥梁桩基施工中人工挖孔技术的应用

卢瑞峰

（张家口路桥建设集团有限公司，河北 张家口 075000）

某桥梁工程位于坡洪积斜坡和山间沟谷亚区，软土层厚度在2m～4m之间，地层岩性从下往上依次为中风化悬凝质灰粉砂岩、黏性土碎石、砾石粉质黏土、填料土，所在地层承载力基本符合设计要求，能够充当桥梁桩基持力层。桥梁分布分散，施工任务重，施工便道环境差，原设计为钻孔灌注桩，限于基岩条件和地势等原因，决定全部改为人工挖孔施工。

一、人工挖孔适用性分析

根据项目组分析和比较类似工程设计方案及已有经验，人工挖孔施工技术比其余成孔施工技术成桩速度更快、质量也更有保证，但是更适用于无水或少水、密实性土体或岩石地层，所要求的孔径一般至少要达到1.2m及以上，孔深则应当控制在30m以内。如遇地下水位较高其土体含水量大，不利于人工挖孔的地质区域，或是由于孔壁支护过程过于复杂而不利于工期控制等情况，均不适合采用人工挖孔技术[1]。此外，对于成孔深度有较大要求或孔径较小的情形，缺乏便利的上下提土条件，很难提升工效。同时，孔底因缺乏空气流通，容易引发安全事故，也不利于采用人工挖孔施工技术。考虑到该山区桥梁桩基直径250cm、孔深不超出13m，结合工程地形条件及项目所在地灌溉机井水位量测结果，地下水位较低，且远低于桩基底部，十分有利于人工挖孔桩施工。

二、人工挖孔技术要点

（一）现场清理及井口防护

结合该桥梁工程地质条件，通过C30混凝土护壁，待场地平整后将坡面危石浮土清除，在坡面存在裂缝或坍塌迹象的区域增设保护，进行墩台十字线施测及桩孔定位，设置护桩后检查校核；孔口周围还应开挖排水沟，在孔口搭设雨棚，保证施工材料及机具合理堆放，避免增加孔壁压力。

采用C30 混凝土材料在井口周围设置高出地面20cm～30cm、厚度至少为20cm的围圈，避免施工过程中土石、杂物等滚入孔内。围圈结构应和首层护壁一起浇筑，首层护壁结构厚度为80cm～100cm；待完成围圈浇筑后，应在混凝土初凝前埋设4颗50mm铁钉，钉尖朝下，埋设位置应在任意两根垂直的直径延长线上，以通过其连线交点进行孔壁圆顺度和垂直度检查。

（二）挖孔

按照三班制连续开挖，两人一组，其中1人在井下，另外1人在井口借助电动葫芦提升，并视土层性质和桩孔设置情况确定挖掘次序。如遇土层密实，同时相对应的地下水位也不高的情况，可同步开挖基础内全部桩孔，确保施工进度，在此过程中如果遇到渗水量较大的孔，必须超前开挖并集中性做抽排水处理，从而快速降低水位，为人工开挖创造良好的条件；对于土层较为松软并且地下水水位高、流量大的情况，必须对角实施人工开挖。就开挖过程而言，先开挖桩孔中间土方，再向周边不断扩挖，根据土质情况确定开挖节段高度：土质较好区域，开挖节段高度应控制在1m左右；而对于土质坚硬的区域，开挖节段高度可增大至1.5m；对于土质松散或含水率较大的黏土，开挖节段高度应缩减至0.4m～0.8m。上孔口直径应为设计桩径加17cm，并按圆台形设置，防止因孔间间隔层过薄而引发塌孔。挖孔施工的操作过程中，技术人员应当按照设计要求频繁检查桩孔实际尺寸及平面桩位置，将检查结果和设计要求实施比较发现误差，将所得出的误差值严格控制在5cm范围内，并且等每一层孔位和孔径值均达到设计要求后，按照设计要求设置模板，同时加强控制确保桩基护壁厚度及垂直度均满足要求。

开挖、吊运第二节段桩孔土方的过程中利用提升设备运土，具体如图1所示。待桩孔开挖至设计深度后，通过拖线板检查井壁圆弧度和孔直径，并保证桩孔开挖和护壁支撑两个工序连续开展[2]，避免发生塌孔。

图1 人工挖孔桩作业示意图

开挖过程中如遇岩层，必须使用2#岩石乳化炸药，孔内岩层采用浅孔松动爆破开挖技术，挖孔桩爆破则通过导爆管雷管起爆，本文中桥梁工程人工挖孔桩开挖期间，孔内岩层浅孔松动爆破炮孔深度为0.8m～1m、炮孔孔径38mm～45mm，按照圆环形布置，孔距0.4m～0.5m；考虑到地质条件复杂，必须根据岩层实际确定炸药用量，装药深度应控制在孔深的1/4～1/3。

（三）现浇混凝土护壁段施工

在开挖施工期间因为孔壁局部地层土质较差等原因引发局部渗水现象，如不及时处理则很容易引发滑塌、掉块等问题，因此必须采取有效措施开展孔壁支护工作。

（四）灌注混凝土

通过导管灌注水下混凝土，导管使用前必须开展气密性试验，并按设计要求安装顶丝和胶圈，保证密封不漏水。混凝土灌注前还应全面检查水泥、粗细集料等材料质量和数量，检查拌和设备及计量系统，同时检测集料含水率以调整和控制拌和用水量，严格按照实验室提供的配合比拌和，混凝土出料塌落度应不超出18cm～22cm。该桥梁桩基人工挖孔施工期间环境温度较低，应采用罐车将拌和站集中拌和的混凝土运输至现场，在吊车、吊斗的配合下灌注施工，混合料运输期间必须采取保温措施，并将灌注温度控制在5℃～10℃。

在首批混凝土灌注过程中，应保证导管下方管口和孔底之间的距离不超出25cm～40cm的范围，储料斗容量也应合理确定，从而使首批混凝土量完全填充导管底间隙之外，还能将导管埋设至少1m的深度。

三、挖孔灌注桩质量控制

为保证该桥梁桩基人工挖孔施工质量，必须在施工前全面检查原材料、施工工序、工艺流程等；施工期间必须严格遵循规范及设计要求，严格控制成孔、清孔、钢筋笼安装、混凝土灌注等，并加强孔底地质条件勘验；人工挖孔桩施工质量必须同时符合《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）行业标准，具体如表1所示。

表1 人工挖孔桩施工质量控制标准

四、结语

综上所述，人工挖孔作为传统且应用广泛的桥梁桩基施工手段，在山区风化岩桥梁桩基施工中十分适用，通过使用先进合理的挖孔设备，既能降低工程造价，体现文明施工管理理念，又有助于加快施工进度，提升工程质量，获取显著的经济效益和社会效益。