鄭國(guó)徽

1 概述

近年來，隨著國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域內(nèi)投資的大幅度提高，我國(guó)的高速公路通車?yán)锍萄杆僭黾樱咚俟返脑O(shè)計(jì)施工工藝與技術(shù)也取得了日新月異的發(fā)展。本文主要對(duì)橋梁人工挖孔樁施工中成孔工藝方面作一些有益的探索。

重慶江津至四川合江段公路是國(guó)家高速公路成渝環(huán)線的重要組成部分，是重慶市通往貴州赤水、云南昆明的我國(guó)西南重要的公路通道，是重慶市通往亞洲東南亞地區(qū)如緬甸、泰國(guó)等國(guó)家的重要出海通道，同時(shí)也是通往四川、西藏重要公路。本路段位于重慶市主城區(qū)西南部的江津市境內(nèi)，處于成渝、渝黔高速公路之間，是重慶市高等級(jí)公路網(wǎng)的重要組成部分，也是重慶“二環(huán)八射”高速中西南向射向。

根據(jù)工程勘察報(bào)告可知:新橋大橋橋址區(qū)被第四系洪積卵石土，殘坡積低液限粘土覆蓋;下伏基巖為株羅系中統(tǒng)上沙溪廟組的泥巖和砂巖互層。

2 主要成孔工藝

嵌巖部分挖孔施工工藝流程圖見圖1。針對(duì)以上工藝流程，選擇主要施工工藝作如下闡述。

2.1 組織準(zhǔn)備

用挖掘機(jī)修理便道，整平場(chǎng)地，清理樁位雜物。人員到位，機(jī)械設(shè)備入場(chǎng)，水泥、石子、砂等原材料定點(diǎn)存放，炸藥、雷管、導(dǎo)爆管等爆破器材經(jīng)當(dāng)?shù)孛癖鞑墓芾聿块T審批后入庫(kù)統(tǒng)一管理。

2.2 測(cè)量放樣

室內(nèi)計(jì)算出各樁的中心坐標(biāo)，根據(jù)附近原有控制點(diǎn)，用全站儀放出樁位，釘上鐵釘，并在樁位四周打好四個(gè)騎馬樁，兩對(duì)樁連線的交點(diǎn)即為樁基中心，這樣有利于在開挖過程中隨時(shí)檢查孔徑的大小、平面位置及傾斜等情況。之后，在井口周圍用紅磚漿砌成圍圈并高出地面30 cm，防止土、石雜物落入孔內(nèi)傷人。

2.3 爆破開挖

將上部地層主要是殘積土和強(qiáng)風(fēng)化巖，采用十字鎬和風(fēng)鎬進(jìn)行挖掘，進(jìn)入巖層后進(jìn)行爆破。爆破開挖要求不能對(duì)周圍圍巖體的穩(wěn)固性造成大的擾動(dòng)，而降低巖體強(qiáng)度，同時(shí)也不能破壞澆灌的混凝土護(hù)壁，造成挖孔時(shí)的塌方，更不允許有飛石的產(chǎn)生，確保施工附近區(qū)域的安全。

2.3.1 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

1)炮孔深度。

主要根據(jù)樁徑大小、巖石堅(jiān)硬程度及炸藥種類確定。樁徑大、巖石強(qiáng)度低、炸藥威力大，炮孔應(yīng)深些，反之應(yīng)淺些。但炮孔最大深度不大于樁徑的0.75倍為宜。通過施工中的多次試驗(yàn)，并考慮到炮根、巖石裂隙、支護(hù)效果等方面的綜合因素，本工程炮孔深度取0.6倍樁徑。

2)炮孔數(shù)量。

炮孔數(shù)量用經(jīng)驗(yàn)公式N=3.66qS2/3進(jìn)行計(jì)算。其中，q為單位用藥量，一般取1.5 kg/m3;S為開挖斷面積。以樁徑2.0 m為例，則 N=3.66 ×1.5 ×(3.141 59 ×1.02)2/3=11.78≈12。

3)炮孔布置形式。

炮孔布置形式見圖2。以樁徑2.0 m為例，周邊布8孔，中間布4孔，當(dāng)有明顯裂隙分布時(shí)，適當(dāng)變更孔位。中間為掏槽孔，四周為周邊孔。掏槽方式采用斜孔掏槽，操作方便，鉆孔數(shù)量少。周邊孔沿開挖邊線布置，向外傾角為2°～3°，中心孔應(yīng)比邊孔超深15 cm。

4)裝藥量。

干燥炮孔，采用2號(hào)巖石硝銨炸藥。炮孔比較潮濕時(shí)，炸藥外包塑料袋防潮。如果炮孔中有水，采用乳化炸藥。

裝藥量與炸藥種類、炮孔深度和樁徑有關(guān)。

松動(dòng)爆破時(shí)裝藥量可按下式計(jì)算:Q=0.33qπr2h，其中，q為爆破單位體積巖土所需炸藥量，kg/m3;r為樁孔半徑，m;h為炮孔深度，m;Q為每個(gè)樁孔總計(jì)炸藥量，kg。

例如某樁孔直徑d=2.0 m，炮孔深1.2 m，采用一級(jí)乳化炸藥，巖層為砂巖，q=1.5 kg/m3，可計(jì)算出裝藥量 Q=0.33 ×1.5 ×3.141 59 ×1.02×1.2=1.87 kg。

根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，如果用硝銨炸藥，每個(gè)炮孔內(nèi)裝藥長(zhǎng)度一般為孔身的1/3～1/2，最大不能超過孔深的2/3。炸藥量的計(jì)算還應(yīng)通過試爆進(jìn)行修正，并根據(jù)各孔的實(shí)際情況適當(dāng)變更。

2.3.2 爆破施工

1)成孔。

選用空壓機(jī)帶輕型手風(fēng)鉆成孔，鉆孔直徑3.8 cm，鉆孔達(dá)到深度后，將炮孔內(nèi)石粉、泥土清理干凈，暫時(shí)封蓋孔口。

2)裝藥連線。

考慮到施工安全及防水要求，采用乳化炸藥，導(dǎo)爆管起爆，連接方法為“四叉樹”連接。待全部孔完成時(shí)進(jìn)行裝藥，裝藥時(shí)要輕放，不得投擲，用木棍輕輕壓緊，嚴(yán)禁使用鐵器擠壓或撞擊，以防爆炸。堵塞材料可用砂土、砂子或粘性土等，堵塞時(shí)用木棍輕輕搗實(shí)，注意保護(hù)導(dǎo)火線和導(dǎo)爆管。布設(shè)導(dǎo)爆管網(wǎng)路前，應(yīng)對(duì)導(dǎo)爆管進(jìn)行檢查，表面有損傷或管內(nèi)有雜物者不得使用。

3)放炮。

炮孔堵塞完畢后，對(duì)爆破線路進(jìn)行一次全面檢查，并按爆破安全操作的有關(guān)規(guī)程，發(fā)出信號(hào)，待所有人員撤出警戒區(qū)以外，方可指揮放炮。

2.3.3 開挖清孔

爆破之后，應(yīng)及時(shí)用空壓機(jī)向孔內(nèi)送風(fēng)，待污染空氣基本排盡時(shí)，才能安排清孔施工人員進(jìn)入。

當(dāng)孔內(nèi)滲水量不大時(shí)采用挖積水坑，鐵皮桶盛水，卷?yè)P(yáng)機(jī)提升的辦法進(jìn)行排水，如果滲水量較大時(shí)，用潛水泵排水，行之有效。為提高耐磨損性，一般用廢輪胎加工成的橡皮桶來提升石渣。如果爆破效果不理想，孔底巖石破碎不好，可采用風(fēng)鎬進(jìn)行開挖。

2.4 現(xiàn)澆護(hù)壁

為了保證開挖過程中井壁的完整性，確保安全，在樁基開挖進(jìn)入巖層以前，必須進(jìn)行支撐護(hù)壁。

2.4.1 護(hù)壁形式

護(hù)壁形式應(yīng)根據(jù)地質(zhì)水位、滲水情況、施工進(jìn)度、施工條件等確定，一般有磚井圈直筒、預(yù)制混凝土直筒、現(xiàn)澆混凝土直筒和現(xiàn)澆混凝土倒錐體齒形筒等形式，本工程采用最后一種，剖面圖如圖3所示。

2.4.2 護(hù)壁的構(gòu)造要求

護(hù)壁按以下要求設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu):

1)護(hù)壁的尺寸應(yīng)滿足施工澆筑工藝、強(qiáng)度、剛度以及設(shè)計(jì)樁徑的要求;

2)有抗?jié)B要求的護(hù)壁，壁段搭接長(zhǎng)度應(yīng)滿足此要求;

3)分段澆筑護(hù)壁，高度應(yīng)小于短期不坍孔壁的高度。

2.4.3 護(hù)壁的施工

1)模板。

模板是澆筑混凝土護(hù)壁的支撐，直接影響著混凝土的質(zhì)量。故需滿足:

a.有足夠的強(qiáng)度、剛度;

b.靈活好用，便于施工;

c.接縫嚴(yán)密，不漏漿;

d.支撐不影響吊運(yùn)土石。所以，一般按樁徑做成定型剛模，以利多次使用，降低成本。

2)混凝土。

混凝土應(yīng)根據(jù)護(hù)壁強(qiáng)度要求、施工進(jìn)度進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。一般應(yīng)符合強(qiáng)度保證率95%，坍落度為1 cm～3 cm，水灰比0.45～0.55，控制初凝時(shí)間3 h～4 h，并適當(dāng)摻入早強(qiáng)劑，以縮短混凝土養(yǎng)生、脫模時(shí)間。

3)澆筑。

澆筑混凝土?xí)r要對(duì)稱、均勻、連續(xù)，一次澆完，搗固要充分、密實(shí)，防止過振和漏漿。拆模后如發(fā)現(xiàn)有蜂窩時(shí)，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)，防止?jié)B水漏水。

3 優(yōu)點(diǎn)

根據(jù)新橋大橋挖孔樁的實(shí)踐和以往不少的施工經(jīng)驗(yàn)，可總結(jié)出采用人工挖孔施工工藝的諸多優(yōu)點(diǎn)，歸納如下:

1)人工挖孔施工較鉆孔施工經(jīng)濟(jì)得多，成孔一項(xiàng)就比鉆孔節(jié)省費(fèi)用40%以上。

2)施工質(zhì)量好。樁底無沉積，無渣土，樁身四周與原地層密切接觸，其樁底承載力、極限摩阻力均比鉆孔施工的樁高許多，它的樁長(zhǎng)在計(jì)算時(shí)考慮樁的嵌固要求、承載力范圍的高值，可以縮短樁長(zhǎng)。

3)施工速度快。尤其是對(duì)于地質(zhì)條件復(fù)雜、工期較緊的大直徑超深嵌巖樁，可以加大人員設(shè)備投入，全方位展開，速度優(yōu)勢(shì)更加明顯。

［1］ 張振國(guó)，李金祥.淺談人工挖孔樁施工技術(shù)問題處理心得［J］.山西建筑，2010，36(13):113-114.