对人工挖孔桩施工技术方案的探讨

洪华瑞

身份证号码：44098219870417xxxx

摘要：人工挖孔灌注桩是指桩孔采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼，浇注混凝土而成的桩。桩的上面设置承台，再用承台梁拉结、连续起来，使各个桩的受力均匀分布，用以支承整个建筑物。本文主要介绍本方案桩基包含黄龙带特大桥、佛公顶大桥、良口流溪河1号桥桩基，根据地质资料来看，此部分桩基地质条件较好，地质情况依次为粉质粘土、全风化粗粒花岗岩、强风化粗粒花岗岩和中风化粗粒花岗岩；同时，这部分桩位距离黄龙带水库有一定距离，渗水影响小，具备挖孔桩施工条件，保证了挖孔的质量。

关键词：人工挖孔桩；基桩开挖；孔内爆破；施工技术

一、工程概况

1.1、概述

本标段起止里程为ZK137+400-ZK140+540.5，全长3140.5m。设计为双向六车道高速公路，设计时速100Km/h，主桥宽度为2×20.5m。包括新建黄龙带特大桥、佛公顶大桥、黄龙带隧道、350m长路基及部分良口流溪河1号桥。合同计划工期为22个月。其中黄龙带特大桥及黄龙带隧道为关键性工程。

1.2、地质情况

桥区地表覆盖层为第四系坡残积层（Qdl+el)，下伏基岩为燕山三期侵入岩体--粗粒花岗岩(γ52-3)。

1.3、方案简介

本方案桩基包含黄龙带特大桥、佛公顶大桥、良口流溪河1号桥桩基，一共78根。此部分桩基均位于山势陡峭位置，不利于修筑便道和大型机械设备施工。根据地质资料来看，此部分桩基地质条件较好，地质情况依次为粉质粘土、全风化粗粒花岗岩、强风化粗粒花岗岩和中风化粗粒花岗岩；同时，这部分桩位距离黄龙带水库有一定距离，渗水影响小，具备挖孔桩施工条件。

二、施工工艺

2.1、施工工艺流程图

2.2、桩基开挖

根据现场实际地质情况，初步确定桩基长度40m的桩基可以适用挖孔桩施工。

2.2.1、挖掘方法

采用全站仪按设计进行放样，并在桩位外设置纵横向十字线控制桩位，确保孔口平面位置与设计桩位偏差小于5cm。同时在孔口四周做好排水设施，以利排除地表水。孔口周围用砼孔口护壁予以围护，孔口护壁高出地面不小于30cm，防止土、石、杂物滚入孔内伤人。孔口处理完毕后才能进行桩基开挖，对于土层采用人工用铁锹开挖，对于强风化层采用人工手持风镐开挖，对于中风化层采用毫秒雷管微差预裂爆破法开挖，在孔口架设三脚架，用卷扬机提升挖掘出的土石。

桩基首节开挖（锁口）一般采用人工铁锹开挖，开挖深度为2.0米，孔口外直径在桩基直径的基础上加大1.2m，通过锁口托住护壁，锁口厚度30cm，宽度60cm，首节护壁厚度25cm。施工完首节后每次挖深1.0m，而后浇砼护壁，拆模后待砼强度达到10MPa以后继续开挖1.0m，浇砼护壁，依此循环，直至达到设计标高。

2.2.2、护壁施工

护壁砼采用现场机械拌和，强度等级使用C30（与桩基砼同等级），必须振捣施工，保证密实，施工时可适当添加外加剂（如高效减水剂）以缩短护壁混凝土的拆模时间。护壁挖成梯形，梯形上宽20cm，下宽15cm。护壁竖向钢筋采用Φ12螺纹钢，钢筋间距约为25cm，横向采用Φ8钢筋作为箍筋，间距15cm，箍筋与主筋通过扎丝绑扎，当挖至中风化岩质层时，护壁支护参数可相应调整。护壁模板采用根据桩径大小定制的四扇钢模板通过螺栓拼装而成，模板内可增加钢管支撑，保证模板不变形。

2.2.3、挖掘的工艺要求

⑴桩孔开挖时，应先开挖桩孔中间部分的土方，然后向周边扩挖。桩孔开挖的范围应为设计桩径加护壁厚度。不必将孔壁修成光面，要使孔壁凹凸不平，以增加桩的摩擦力。

⑵在挖孔过程中，须经常检查桩孔尺寸和平面位置，桩位误差不得大于50mm，倾斜度不超过0.5%，孔径、孔深必须符合设计要求。桩孔直径采用卷尺进行测量，每隔1m、进行一次测量，每断面至少测量两次。垂直度采取测锤进行测量，通过辅桩对准桩中心，在桩中心悬挂测锤，使用卷尺测量，通过计算确定垂直度。

⑶挖孔时如有水渗入，应及时支撑孔壁，防止水在孔壁浸泡流淌，造成塌孔，渗水应设法排除（如用井点法降水或抽水泵排水）

⑷桩孔挖掘及支撑护壁两道工序必须连续作业，当天开挖当天支护，不宜中途停顿，以防塌孔。出渣时卷扬机应慢速提升。

⑸挖孔如遇到涌水量较大的潜水层承压水时，可采用水泥砂浆压灌卵石，或其它有效的措施。

⑹挖孔达到设计标高后，须进行孔底处理。桩底最后0.3m深度范围内应采用风镐开挖至底。

⑺桩顶安装护栏围避，高度不小于1.2m，保证人员安全，并设置护罩，在不作业时盖上，防止人员坠落。

⑻桩基挖掘过程中，要做好每天施工日志，对每班施工信息进行记录，包括每班进尺、浇筑护壁时间；

⑼现有水文地质情况符合人工挖孔桩施工条件，施工随时留意实际地质情况的变化，如有特殊情况，则考虑施工工艺是否需进行调整。

2.2.4、孔内爆破施工

⑴爆破方法的确定

采用常规直井掘进，浅眼中内掏槽多段微差非电松动爆破法。

⑵桩基掘进工作为确保施工安全，提高生产效率，孔内爆破施工应注意以下事项：

须打眼放炮，严禁裸露药包。对于软岩石炮眼深度不超过0.8m，对于硬岩大广高速S26合同段石炮眼深度不超过0.5m。炮眼数目、位置和斜插方向，应按岩层断面方向来定，中间一组集中掏心，四周斜插挖边。打眼过程中，应注意四周岩层变化情况，打眼及作业时必须有专人在井口监控。

严格控制用药量，以松动为主。一般中间炮眼装硝铵炸药1/2节，边眼装药1/3节~1/4节。炮孔内起爆药包用非电微差雷管，簇联式联接，用电雷管在起爆站引爆。

有水眼孔要用防水炸药，尽量避免瞎炮。如有瞎炮要按安全规程处理。

炮眼附近的支撑应加固或设防护措施，以免支撑炸坏引起塌孔。

孔内放炮后须迅速排烟，用高压风管或电动鼓风机放入孔底吹风等措施。当孔深大于12m时，每次放炮后立即测定孔内有毒气体浓度，确保安全后人员方可下孔施工。

一个孔内进行爆破作业，其它孔内的施工人员也必须到地面安全处躲避。

2.2.5、排水（含潜水层）处理

除挖掘顺序中述及的有关排水要求外，还要注意下列事项：

除在地表墩台位置四周挖截水沟外，并应对从孔内排出孔外的水妥善引流远离桩孔。

孔内渗水量不大时，可用铁皮桶盛水，人工提引排走，渗水量大时，可用小水泵排走。孔深小于水泵吸程时，水泵可设在孔外；倘孔深大于水泵吸程，须将水泵吊入孔内抽水。

在灌注混凝土时，若数桩孔均只有小量渗水，应采取措施同时灌注，以免将水集中一孔增加困难。若多孔渗水量均大，影响灌注质量时，则应于一孔集中抽水，降低其它各孔水位，此孔最后用水下灌注混凝土施工。

挖孔时如果遇到涌水量较大（90立方/小时以内）的潜水层承压水（水头9m，压力90kpa），可采用水泥砂浆压灌卵石环圈将潜水层进行封闭处理。

首先用水泵将井孔内水排尽；然后把潜水面沿孔壁周边完全挖出来；再在孔壁设计半径外面开挖环形槽。

在孔底干铺20cm厚卵石层，其上安设5mm厚、高度稍大于潜水层的钢板圈，其内径等于桩径。在钢板圈内卵石层上设置2根直径25mm压浆钢管，其中1根作为（当另一根堵塞时）备用。压浆管埋入混凝土顶盖处焊一钢板，以利定位及防止压入的水泥浆沿管壁上流。

钢板隔离与孔壁之间填充卵石，其孔隙率要求在40%左右。

为了省工、省料，便于继续开挖，在隔离圈内填充装泥麻包（草包），要求填密实，减少孔隙。

灌筑水下混凝土顶盖，强度等级C30，厚50cm。

压浆：同一压浆管按材料分的给进程序为：先压泥浆，将钢板圈内的空隙用泥浆填充，以节省水泥；次压纯水泥浆，因其流动性好，裂缝很小亦可压浆；最后压进水泥砂浆，其配合质量比为1：1。砂浆中可掺入合适的早强剂，各种压浆均以稠度来控制。稠度用砂浆流动度测定器来测定，以s表示。泥浆稠度要求2s~6s，稠水泥浆或水泥砂浆稠度要求2s~10s。压浆机具可用灰浆泵，压力0.3MPa~0.4MPa。

封闭完成继续开挖：封闭完成48h以后可将水抽尽，水位不上升，即可用风镐将沸腾顶盖凿去孔径范围之内的部分，并吊出装泥麻包，拆除钢板圈，继续进行挖孔工作。

三、钢筋笼骨架制作及安装

钢筋笼骨架在钢筋场制作，而后运至现场使用吊车等机械来下放钢筋笼大广高速S26合同段人工挖孔桩施工方案第12页，共25页钢筋笼按JTJ041-2011规范的有关要求，在钢筋制作棚内按图纸要求放样制作主筋、加强箍筋、螺旋箍筋，并绑扎、焊接。钢筋骨架的保护层通过在螺旋筋上穿入中心开孔的水泥块对称穿入，2m一层，每层布置4个。

钢筋笼安装时为保证不变形采用两吊点起吊。钢筋笼竖直后，检查骨架是否垂直，如有弯曲变形加以纠正。骨架进入孔口后，应将其扶正徐徐下放，严禁摆动碰撞孔壁，当最后一道加劲箍筋接近孔口时，用钢钎从钢筋下方穿过，将骨架支承在孔口，再吊起第二节骨架，使他们在同一竖直轴线上，进行套筒连接。接头接好后，稍提骨架，抽去支承钢钎，下放骨架，如此循环，使骨架下至设计标高为止。最后将骨架固定在临时设于孔口的井字架上，并位于孔口中心，钢筋骨架底面高程控制在±5cm以内。

四、混凝土的浇筑

混凝土灌注分两种：

一是直接浇筑，即干浇混凝土。采用搅拌车运输砼，吊机吊送，串筒导料，插入式振捣施工。

二是水下浇筑混凝土，当孔内积水较多，进水量>0.3L/s时，采用水下浇筑。采用搅拌车运输砼，吊机吊送。具体步骤为：安设导管→设混凝土球使之与导管内面贴紧并用铁线悬吊在导管下口→灌注首批混凝土→拔掉混凝土球→连续灌注混凝土，提升导管。

结语

随着我国桥梁建设事业的发展，通过工程实践，介绍了人工挖孔桩的施工工艺流程，介绍了钢筋笼骨架制作及安装及混凝土的浇筑，对于工程的安全和质量等方面都有很大的影响，从而确保工程施工的顺利竣工。

参考资料

[1]《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）

[2]《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）

[3]《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）