山区人工挖孔桩施工工艺研究

【摘要】结合朵花特大桥所处地区峡谷纵横、溶洞暗河遍布、桩基采用机械成孔存在很大困难的实际情况，围绕该工程在主墩施工中采用的超长大直径人工挖孔桩施工技术展开研究，为类似工程的施工提供借鉴和依据。

【关键词】山区；大直径；人工挖孔桩

1工程概况

朵花特大桥是龙里鸡场至朵花道路工程的一座主要桥梁，是本项目的重要控制性工程。朵花特大桥全长1260m，上部结构为3×40m预制T梁+（60m+185m+528m+185m+60m）钢混叠合梁斜拉桥+（2×41m+40m）预制T梁，其中，5#、6#主墩位于朵花大峡谷两岸边坡上，主塔分别高253.8m、243.57m，每个主墩下方设置24根准2.8m的群桩基础，桩长35～47m，采用纵桥向4行、横桥向6列行布置。顺桥向桩中心距离7m，横桥向桩中心距离6.4m，桩基均采用人工挖孔成孔工艺。

2施工流程

人工挖孔桩施工工艺流程：放线定桩位及高程→施工准备→桩身开挖→出渣→检查井壁、绘地质图→绑扎护壁钢筋→护壁立模→灌注护壁混凝土→桩底达标→绑扎、下放钢筋笼→灌注桩身混凝土→成桩检验。

3施工关键技术

该桥桩基均采用人工挖孔辅以浅眼松动爆破施工工艺，混凝土护壁辅助成孔。孔渣利用卷扬机配吊桶出渣；钢筋笼在加工场分节绑扎预制，经平板车运输至墩位，现场采用吊车分节下放至孔口接长；混凝土采用拌和站集中拌制、罐车运输至孔位，导管送料灌注。

3.1挖孔

根据本项目桩基地质情况，主塔桩基采用浅眼松动毫秒微差控制爆破的施工方法，采用“环形梅花布孔法”。为保证桩底基岩的完整性，终孔前留1m深，人工凿进，并清理干净孔底残留碎石渣。根据地勘资料显示，本项目桥区存在地下溶洞，需探明溶洞高度、溶洞顶部岩石厚度、溶洞底部地质情况，并通知四方现场确认方案后再做处理。桩基开挖应先挖中间部分的土方，然后扩及周边，挖孔直径为桩径加上2倍的护壁厚度。开挖时，要使孔壁稍有凹不平，以增加护壁稳定性。护壁外侧与孔壁间应确保填塞密实。如遇到地下水渗入，应停止开挖，探明孔内渗水情况及孔壁稳定情况，并上报监理工程师组织设计方、施工方、监理方、业主方四方现场确认，制定处理方案后再进行开挖。在开挖过程中，每挖深1m，检查桩孔尺寸和平面位置：桩位群桩偏位误差应≤10cm，单排桩偏位误差应≤5cm，倾斜度应≤0.5%【1】，孔径、孔深必须符合设计要求。开挖过程中及时查看桩孔地质情况，做好挖孔记录，并留取岩样拍摄影像资料后留存。

3.2爆破施工

孔桩爆破以确保被保护结构安全和不损伤孔壁为设计原则，待护壁强度达到设计强度75%以上时方可爆破作业。爆破时采用间隔起爆法，相邻孔不得同时起爆，并采用微差控制每孔爆破时间差，确保安全。孔内爆破后及时采用空压机、鼓风机等设备对孔内送风，保证孔内有害气体迅速排出。当孔深＞10m时，孔内爆破后用电动鼓风机向孔内通风15min以上并用有害气体检测仪检验，确认安全后人员方可下孔施工【2】。

3.3出渣

待桩基开挖到1m深时，安装提升设备，采用在孔上口安支架、卷扬机提升系统出渣，出渣所用机架、钢丝绳、吊渣桶等必须经过受力验算，确保安全。渣土运至地面后由人工用手推车运至指定的临时堆放场地，并由挖土机或装载机定期清理，运至指定弃土区弃置。

3.4孔壁防护

当挖孔进入弱风化岩层以后，根据具体岩层破碎程度决定是否需要护壁（一般情况，进入中风化岩后可不做护壁），如不需要则缩小开挖半径，不进行护壁。护壁模板采用1m高的齿口钢模板，便于混凝土的浇筑和增大桩身摩擦力，单个护壁模板共划分2～4块，模板与模板之间用高强螺栓连接，并在周边采用钢管或型钢支撑，避免混凝土浇筑过程中模板移位变形。每挖深1m，应及时施作护壁，防止塌孔。根据设计要求和分析计算，护壁混凝土采用与桩基同标号的混凝土，壁厚15cm。为加速混凝土凝结，缩短施工工期，采用早强水泥。首节护壁高出地面30cm，当作井口的防护设施，避免地表水或杂物掉入孔内，影响操作人员安全。护壁形式根据地质情况确定，对于地质情况相对较好，孔壁稳定段采用素混凝土护壁；对于弱地质区段，出现土层、岩溶裂隙、孔壁渗水严重、易坍塌等地段采用钢筋混凝土护壁。

3.5桩基溶洞处理

由于朵花特大桥所处区域地质情况十分复杂，极有可能遇到岩溶等不良地质，特别是6#主墩所处位置溶洞处理不当极有可能影响挖孔人员人身安全及桩基质量。遇见有溶洞时，邀请业主、设计、监理、施工单位4方现场查看后，根据溶洞具体情况确定处理方案。建议处理方案如下：1）当遇到普通的侧向小溶洞，且溶洞内无填充物或填充物可以清除时，应在溶洞处填塞并施作钢筋混凝土护壁。同时，控制该区域每节护壁的高度≤50cm。开挖时，比设计孔径超挖100cm，外侧80cm用C25片石混凝土回填，内侧施作20cm厚钢筋混凝土护壁，护壁与挖孔井壁（C25片石混凝土）应结合牢固。普通小溶洞处理示意图如图1所示。2）若遇到侧向大溶洞（高度＞5m）或串珠溶洞，可采用局部下钢护筒的方式穿越处理。钢护筒必须进行专项设计，内径不得小于设计桩径，长度至少超出溶洞范围上下各1m左右。3）遇到竖向溶洞时，应先采用地质雷达等探明溶洞具体规模。当溶洞孔径小且浅时，可对溶洞采用碎石或黏土进行回填密实（回填至溶洞上方2m以上），并由人工重新开挖成孔，不得采用爆破法开挖【3】。4）若遇到有水溶洞，当岩溶水量不大时，优先进行疏导，当岩溶水量较大时，应根据实际情况分别采用帷幕注浆、局部注浆等方式进行堵水。同时，应对施工可能引起水资源漏水程度做出评价，必要时对当地水资源采取保护措施。

3.6钢筋笼制作与安装

3.6.1钢筋笼制作钢筋笼应在钢筋加工场采用标准台架法制作，单个台架需至少满足2节钢筋笼对接需求，桩基钢筋笼主筋均为准32mm，采用套筒机械连接，制好后的钢筋骨架必须放置在专用存放支架上，防止变形。3.6.2钢筋笼安装钢筋笼在后场分节制作好后，经平板车运输至孔位，在运输过程中应采取措施防止其变形。采用吊车分节吊装孔口接长的方式逐渐下放钢筋笼，吊装过程中采用的钢丝绳强度必须满足要求，并考虑6倍安全系数。钢筋笼在吊装过程中采用专用吊具防止脱焊变形，并对准孔位，扶稳缓慢下放，避免碰撞孔壁。第一节钢筋笼放入孔内，拆除临时十字加劲撑，采用型钢架立。吊放第二节钢筋笼，按标记的主筋对准后进行机械套筒连接，然后再下放钢筋笼，稍提钢筋笼并拆除型钢架立后缓慢下放，依次完成剩余节段下放。下放过程中及时检查并调整其偏位，确保垂直度和平面位置，满足设计及规范要求。钢筋笼下放到位后，在侧壁四周采用短钢筋、混凝土垫块等进行定位固定，避免浇筑混凝土过程中出现钢筋笼偏移、上浮等现象。

3.7桩基混凝土浇筑

桩基混凝土浇筑分为3种工艺：1）当孔内无水或孔底积水在5cm以内时，称之为无水桩，积水可采用人工清净，采用导管法灌注，并控制混凝土自由落差≤2m；2）当孔底积水大于10cm时，称为清水桩，混凝土按水下桩灌注工艺采用水下刚性导管法浇筑水下混凝土；3）当孔内有大量积水，且水头能够保持时，采用水下刚性导管法灌注水下混凝土。桩基施工完成，待混凝土强度达到设计强度后，通知第三方检测单位进行桩基检测。经对5#主墩24根桩基检测，所有桩基均为Ⅰ类桩，达到优质工程标准。

4结语

人工挖孔桩作为传统施工工艺，特别是在岩溶裂隙发育、地形复杂、场地受限的山区应用较为普遍，成为首选工艺。本文结合朵花特大桥主墩桩基施工，对山区超长大直径人工挖孔桩施工关键技术及溶洞处理方案进行简单介绍，该施工技术相对较成熟，实用性及操作性强，可作为后续经验资料并推广应用。

【参考文献】

【1】JTG/TF50—2011公路桥涵施工技术规范[S].

【2】CJJ2—2008城市桥梁工程施工与质量验收规范[S].

【3】杨伟明.大直径人工挖孔桩的安全技术管理措施[J].工程建设与设计,2007(4):81-84.

作者：崔广 刘峰峰 单位：中交二公局第五工程有限公司