关于采用人工挖孔法进行桩基施工的技术探讨

    林剩芬

    摘要：本文借助广东省某高速公路第三合同段××立交桥采用人工挖孔法进行桩基灌注桩施工的工程实例，较为详细地介绍了该种作业方式的优缺点、施工注意事项及安全保证措施，以便为今后同类型的桩基施工提供一定的参考价值。

    关键词：挖孔桩；作业特点；工艺要求；安全措施

    1人工挖孔法作业方式的优、缺点

    首先，让我们来了解一下人工挖孔桩这种传统作业方式的施工特点。

    1.1挖孔施工的优点：具有机具简单、技术含量不高，易于适时的过程控制和造价低的特点；易于进行持力层地质状况鉴别和孔底沉渣控制，成孔直观，砼灌注质量易控制，有利于成桩质量的保证。必要时桩底可做成扩大头以增加单桩承载力；可不受设备限制，而多个挖孔桩同时开始，作业点多，施工工期短；适用于山区场地狭隘，地势崎岖不平及软基地段或地质复杂等施工环境恶劣条件下进行施工，且在施工中对水、电需求量较小，有利于条件落后地区施工；它还具有排土少，无泥浆污染、无噪音和无震动，对周围建筑物无易造成影响等环保特点。

    1.2挖孔施工的缺点：

    不适于地下水丰富、桩长超过25m或有流塑状泥、砂及溶岩地区的施工；人工劳动强度大、作业环境差、危险性高，容易出现安全事故;工作面广，交叉作业多，管理者要合理组织，精心策划方能充分发挥挖孔桩的优势，对管理人员素质要求高；

    2工程实例建设情况

    广东省某高速公路第三合同段××立交桥，上部结构为25m跨预制预应力砼连续箱梁，下部结构为桩柱式墩台，基础设计为φ1.2～1.5m的钻孔灌注桩基础。该地地质情况较好，地层组成较为简单，大部分地表仅有0~2m为土质复盖层，其下均为花岗岩及风化岩；地下水类型上部为上覆第四系孔隙潜水，基底为花岗岩裂隙水，地下水量较少，对砼没有腐蚀性，且土层密实。为确保工程质量、加快桩基础施工进度和降低成本，经多方分析论证，对该桥大部分较短的桩基础采用了人工挖孔法予以施工，其岩层的开挖采用微差控制爆破方法进行设计与施工，从而达到了较为理想的效果。

    3前期准备工作

    平整施工场地，清理地面乱石、杂草，测量放样出桩位中心的准确位置，施测十字线，放好稳定牢固护桩；在孔口的四周挖排水沟，搭设好孔口活动雨棚，做好防排水工作；安装电动或手动卷扬提升设备；布置好出渣道路；合理堆放材料和机具，使其不增加孔壁压力，不影响施工；孔口周围采用木料制成木质架或用砼予以围护，其高度应高出原地面20cm~30cm，防止土、石、杂物落入孔内伤人。

    4施工注意事项

    4.1人工挖孔

    土质、砂砾层由人工从上向下逐层开挖，每节开挖高度为1.0~1.2m，主要采用镐、锹，先挖中间后挖四周，每节上部直径为1.4m，下部为1.6m，弃渣装入吊篮或吊桶内，用卷扬机提升至孔外。挖掘时，不必将孔壁修成光面，孔壁凹凸不平有利于增加桩壁摩阻力，对于粒径度较大的漂石可用钢钎锤破碎，必要时用风钻在其中心打眼，予以爆破。

    对于岩层开挖，根据井巷掘进原理及以往类似工程施工经验，要采取爆破作业，本工程炮眼设计采用中心掏槽眼、辅助眼、周边眼相结合的布孔方法，利用多个段别毫秒雷管实现微差控制爆破。炮眼布置宜在桩中心布一孔，其余距桩壁40cm，孔距40cm，呈圆形布置。软质岩层孔深不超过90cm，硬质岩石孔深不超过50cm，根据岩石软硬度每个孔点内装1/3~1/2药量，顶部装粘土封严，防止跑气，严格控制装药量，以松动爆破为主。一般中间炮眼装销铵炸药1~2卷，边眼装药不超过1卷，有水眼孔要用防水炸药或用胶袋密封。

    桥桩净径加护壁1.3～1.8m，设计爆破断面面积S=1.57～2.07m2，中心眼：4个，孔深0.9米，药量Q0=350g/孔周边眼：孔数13个，孔深0.9m，药量Q0=250g/孔，总药量Q=4.65kg/m3，设计爆破功效=π=0.8，活环进尺0.72m，实际单耗=q实=3.66kg/m3为防止孔桩底部水导致炸药失效，本设计炸药采用防水性能好的乳胶炸药。爆破网路采用单孔桩内大串联的方法施爆，起爆源使用MFB-200型起爆器。

    4.2浇筑砼护壁

    为防止塌孔，在下挖1.2~1.5m后应停止开挖，在孔中间架设圆形外模，上口内直径为1.0～1.5m，下口内直径为1.2～1.7m，每节长1m，模板中心应与桩中心准确对正，并支设牢固。第一节砼护壁浇注应高出井沿30cm，厚度同护壁，以保护井口和防止物体滑落井内伤人。

    护壁砼的标号不应低于C15，并应掺加适量的早强强剂，砼塌落度控制在7～9cm。砼通过模板上沿与护壁的10cm间隙填入，用钢钎插捣配合手捶击模板捣实。

    人工挖孔应确保每节护壁砼设计强度、厚度、同心度、直径及垂直度符合要求。护壁浇灌24小时后方可拆除模板。石质地段坑壁稳定时，可不进行护壁。

    4.3灌注桩内混凝土

    桩孔挖成并报验后，即要安设钢筋笼，浇灌砼。当孔底及孔壁渗入的地下水上升速度较小时（参考值小于6mm/min）可采用在空气中灌注砼桩的方法，砼塌落度7～9cm为宜。砼可在导管中自由坠落，导管应对准中心。管口与砼距离不得大于2m，开始灌注时孔底水深不宜大于5cm，灌注砼的速度应尽可能快，使砼对孔壁的压力大于渗水压力，以防水渗入孔内。距桩顶底部2m以下灌注的砼，可依靠自由跌捣实，在此线以上灌注的砼应用振捣捣实。砼塌落度控制在3～5cm。

    5安全保证措施

    所有井下作业人员必须佩带安全帽，且每次井下作业持续时间最长不得超过3h，应实行轮换下井作业，以保证井下作业人员的安全和效率。在井下作业3m以下必须有通风设施。井口处要比周围2m范围高50cm，弃土要放在5m以外。井下照明采用矿灯和36V安全电压照明。火药爆破后，必须对孔内进行通风排烟，经检查烟雾排净后，要派有经验的爆破人员须先下井检查有无瞎炮，当确认无瞎炮后应向挖孔作业工长签证交接，挖孔人员方可下井。下井后应先清除护壁上的溅泥土和石渣，并进一步检查护壁的受损情况，确认安全后，方可进行下一道工序作业。爆破后洞内烟尘排完，鼓风机再继续送风，检查无异味，方可下井作业。井内吊运土方或物料时，应采用稳定性好的双耳圆形吊篮，吊篮吊绳要三点绑扎，以防止吊篮倾翻。起吊时应保持垂直平稳、不准斜吊、过急和晃动，以免落物伤人。上料不得超过吊筐容积的80％。

    井下作业人员在作业过程中，应随时注意井内的各种变化情况，如地下水、流砂、流泥、塌方、井圈护壁变形、有害气体、不明物等，发现情况要及时撤离和上报项目管理人员。每工作班至少检查2次安全设施。

    禁止孔内边抽水边作业和夜间挖孔作业。

    结束语

    综上所述，采用人工挖孔法进行部分特殊地质路段的桩基施工，在某种程度上而言，还是比较科学合理的。虽然，在最近几年整个广东省内高速公路工程的建设中，我们在大力地倡导机械化施工，但是，对于一些好的传统作业方式，诸如像人工挖孔法这样的施工方案，我们也不能盲目地、一昧地予以摒弃，相反地，有的时候我们更应该好好地懂得保留，懂得为我们所利用，这样，才是从科学的角度来选择合理的施工方案。

    参考文献

    [1]《桥梁工程》，人民交通出版社出版.

    [2]《交通土建工程爆破工程师手册》张志毅、王中黔主编，人民交通出版社出版.