磐新公路夹溪特大桥大直径人工挖孔桩基施工技术

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　　 [摘要]：人工挖孔施工桩基础是在山区地形崎岖、地质复杂的施工条件下有效的施工方案。夹溪特大桥横跨V型峡谷，桥墩全部位于50º-65º的边坡上，地形陡峭、崎岖，且最大桩基直径达300cm ,无法进行机械施工，只适合人工挖孔施工桩基础。本文以夹溪特大桥人工挖孔桩基施工的有关方案及注意要点进行说明，仅供参考。
　　 概述
　　 人工挖孔桩历史悠久。古代人们由地面挖饮用水时，边挖边用砖砌一护圈，涤荡侧向土压至到井底。从工艺顺序及受力机理而言，这与当今的人工挖孔桩别无二样。差别仅是选用的施工机具（凿岩机、水泵、起重吊具等）及材料（混凝土护壁、炸药）的不同。在现代桥梁工程施工中，人工挖孔成桩具有以下优点：
　　 1、设备简单操作方便。仅需水泵、凿岩设备、手动葫芦、炸药等小型工具及材料。二到三人一组即可负责一根桩的施工。
　　 2、人工挖土（石），施工情况一目了然，施工质量容易保证。
　　 3、成本较便宜，无泥浆排放，对环境影响较小。
　　 4、场地要求不高。尤其适用在山区、地形崎岖、施工场地狭小、大型机械设备无法到达的地方施工。
　　 但同时人工挖孔也有它的局限性。地质复杂，地层存在砂、砾石等强透水层时，护壁不及时或强度不够，易发生孔壁坍塌引起安全事故。孔深较大时，地层中往往含有瓦斯、一氧化碳等有毒气体，对工人在井底施工是一种威胁。因此，在施工中要根据实际情况，避免一些事故的发生。
　　 磐安至新昌公路夹溪特大桥横跨V型峡谷，4个桥墩全部位于50º-65º的边坡上，地形陡峭、崎岖，大型机械设备无法到达施工场地。根据设计地质勘察，桥位处地表上覆浅层碎石亚粘土残积层，其下为中风化、弱风化凝灰岩，岩层工程地质性质良好。易采用人工挖孔成桩。
　　 主桥桥墩高94m，桩基呈群桩分布，直径分别有D=200cm、D=250cm和D=300cm三种孔径。根据地质情况最浅桩基深14m（D=200cm），最深的30m（D=300cm）。桩径大、桩长深，施工中技术难度较大，其中深30米，直径300cm的人工挖孔桩在全国桥梁施工中极为罕见。
　　 施工工艺
　　 一、施工准备
　　材料及主要机具：
　　 符合设计要求的水泥，砂，石子，钢筋等。
　　 同时准备三木搭 、卷扬机组或电动葫芦、 手推车或翻斗车、 镐、 锹 、手铲、 钎 、线坠 、定滑轮组、 导向滑轮组、 混凝土搅拌机、 吊桶、 溜槽、 导管、 振捣棒、 插钎 、粗麻绳 、钢丝绳 、安全活动盖板、 防水照明灯（低压36V、100W）,电焊机、通风及供氧设备、扬程水泵 、手动葫芦、活动爬梯、安全帽、安全带等工具.
　　 摸板：组合式钢模,弧行工具式钢模四块（或八块）拼装.卡具、挂钩和领配件.木板、木方,8号或12号槽钢等.
　　施工流程（图-2）
　　
　　
　　 二、施工方法
　　 挖孔方法:
　　 (1)群桩施工时，为保证相邻桩基护壁安全一般要求对角线施工，相邻桩基间隔深度爆破施工。本桥每个墩位都为排桩且桩净距小于2倍桩径,故采用间隔开挖.排桩跳挖的最小施工净距不小于4.5m，相邻桩基爆破断面不小于4米。
　　 (2)挖土（石）由人工从上到下逐层用镐、锹进行,遇坚硬土层用锤、钎破碎.实际挖孔过程中本桥桩位绝大多数位于微风化岩层之中，所以遇到微风化岩层采用控制爆破法施工。
　　 控制爆破最适合人工挖孔桩基础施工。它是通过一定的技术措施，合理的确定炮位位置、距离，严格控制爆破能量和爆破规模，使爆破的声响、振动、破坏区域以及破碎物的散落范围、倾倒方向，控制在规定限度以内。它的基本点就是钻孔较多、较密、装药较少，群炮齐爆，使爆破体达到“破散不抛、就近塌落”，爆破时的声响减弱到允许程度，爆破后的大块率在10%以下，对孔径以外的岩体影像最小。
　　 为保证桩底持力层的承载力，当爆破进入到桩底标高以上1米时，不在爆破进尺，而是采用风镐进尺直到桩底标高。挖土（石）次序为先挖中间部分后到周边,按设计桩直径加2倍护壁厚度控制截面,允许尺寸误差3cm.每节的高度根据土质好坏、操作条件而定,一般以0.5～1.0m 为宜.扩底部分采取先挖桩身圆柱体,再按扩底尺寸从上到下削土修成扩底形.
　　 挖出的土装入专门的吊装桶中，由地面操作人员使用吊具吊出地面弃掉。
　　 护壁施工
　　 人工挖孔施工中，混凝土护壁是是一道关键的环节。护壁的好坏影响到施工安全和桩基的质量。混凝土护壁一般采用倒挂形式（如1图）。本桥桩径较
　　大，护壁厚度30cm,采用c20钢筋混凝土。使用圆弧形钢模板浇筑混凝土，每节护壁100cm。
　　
　　
　　 1．护壁施工采取一节组合式钢模板拼装而成,拆上节,支下节,循环周转使用,模板间用U形卡连接,或用螺栓连接,不另设支撑,以便浇灌混凝土和下一节挖土操作.混凝土用机械搅拌,用吊桶运输人工浇筑.
　　 2．修筑井圈护壁应遵守下列规定:
　　护壁的厚度、拉结钢筋、配筋、混凝土强度均应符合设计要求;
　　上下节护壁的搭接长度不得小于50mm;
　　每节护壁均应在当日连续施工完毕;
　　护壁混凝土必须保证落实,根据土层渗水情况使用速凝剂;
　　护壁模板的拆除宜在24h之后进行;
　　发现护壁有蜂窝、渗水现象时,应及时补强加以堵塞或导流,防止孔外水通过护壁流入桩孔内,以防止造成事故;
　　同一水平面上的井圈任意直径的极差不得大于50mm;
　　灌注护壁混凝土时,可用敲击模板或用竹竿木棒反复插捣;
　　不得在桩孔水淹没模板的情况下灌注护壁混凝土.
　　 桩孔挖至设计标高后，对成孔的孔深、孔径、倾斜率进行检查。
　　 挖孔过程中注意事项:
　　 1．遇到流动性淤泥或流砂时,孔圈护壁的施工可按下列方法进行处理:
　　 减少每节护壁的高度(可取0.3～0.5M),或采用钢护筒施工,采用上述方法后仍无法施工时,应迅速用砂回填桩孔到能控制坍孔为止,并速抱有关技术部门及设计单位处理;
　　对塌方施工段应即挖、即验收、即灌注护壁混凝土;
　　 开挖时流砂严重的桩孔,应先将附近无流砂的桩孔挖深,使其起集水井作用.集水井应先在地下水流的上方.
　　 当抽水影响邻近原有建(构)筑物基础及地面下沉时,应即在原有建(构)筑物附近设立灌水管,或利用已开挖但未完成的桩孔进行灌水,以保证水压平衡与土体稳定.
　　2. 为防止雨水倒灌及井口杂物、石块掉入井中，第一节护壁要高出孔口30厘米。已挖好的桩孔必须用木板或脚手板、钢筋网片盖好,防止土块、杂物、人员坠落.严禁用草袋、塑料布虚掩.
　　 3. 当孔深超过20米时,应做好通风措施; 为预防有害气体或缺氧等中毒,必须对孔内气体抽样检测.凡一次检测有毒含量超过容许值时,应立即停止作业,进行除毒.
　　 4.在挖孔过程中，当地下水渗出较快或雨水流入,抽排水要及时,否则会出现积水.开挖过程中孔底要挖集水坑,及时下泵抽水.如有少量积水,浇筑混凝土时可在首盘采用半干半硬的,大量积水一时有排除困难的情况下,则应用导管水下浇混凝土的方法,确保施工质量.
　　 5.在开挖过程中，每节护壁必须核验垂直度。浇筑护壁混凝土前严格校正护壁模板的中心位置，这样才能保证人工挖孔桩的垂直度。
　　 6.挖孔过程中及时和设计、监理等单位联系，掌控桩基的地质资料，保证桩基础的勘验质量。
　　 7.要经常进行安全教育，挖孔、起吊、护壁、余渣运输等所使用的一切设备、设施、安全装置、工具、配件、材料和个人劳动防护用品等,必须经常检查,做好管、用、养、修、换,确保完好率和安全使用。
　　 灌注混凝土
　　 成孔以后，经监理、设计等单位现场察看岩石及桩底承载力，符合设计要求以后，可按灌注桩常规施工方法制作桩基钢筋笼（用吊车（索道）配合井下钢筋笼的安装）。灌注时，一般采用干灌法。即使用导管灌注，要求翻浆，混凝土表面无水压，但是必须每50cm使用插入式振捣棒均匀振捣，这样才能保证桩基础混凝土的密实。
　　 结语
　　 人工挖孔桩历史悠久，施工工艺较成熟，且成本低，施工简单。但是在施工过程中须严格按照安全规程施工，否则易出安全事故。成孔质量上，要严格控制开挖尺寸、竖直度。又爆破时，要严格控制用药量及爆破规模，要保护好孔径以外岩石整体性和完好性。只有这样施工完成的人工挖孔桩才是一根合格的桩基础。
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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