蓋昆侖

(山西運(yùn)城路橋有限責(zé)任公司，山西運(yùn)城 044000)

1 公路施工中人工挖孔樁的原理

人工挖孔樁是指利用人工在巖石地基中直接挖(鉆)成所需要的基坑，然后將鋼筋骨架和混凝土直接澆筑于巖石基坑內(nèi)而形成的基礎(chǔ)。利用混凝土直接與坑壁結(jié)合，使基礎(chǔ)增加了與地基的粘合力，增強(qiáng)了基礎(chǔ)的下壓支撐力，加大了基礎(chǔ)的抗拔強(qiáng)度，并不用支模(基礎(chǔ)外露部分除外)和二次回填的一種基礎(chǔ)施工形式。坑口直徑和坑底直徑均符合設(shè)計(jì)要求尺寸，坑壁平直，保持原土原石。經(jīng)檢驗(yàn)基坑直徑符合設(shè)計(jì)要求后方可直接進(jìn)行混凝土澆灌，并用經(jīng)緯儀、塔尺、鋼尺等校正好底腳螺栓方位及距離，其余施工方法和普通混凝土基礎(chǔ)施工方法相同。人工挖孔樁施工流程圖如圖1所示。

圖1 人工挖孔樁施工流程圖

2 挖孔前準(zhǔn)備

1)基坑開挖施工以前，測量人員必須對線路進(jìn)行認(rèn)真復(fù)測，并認(rèn)真記錄復(fù)測數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)的中心樁需經(jīng)檢驗(yàn)核準(zhǔn)后方可進(jìn)行分坑。2)根據(jù)基礎(chǔ)施工圖紙及有關(guān)資料了解現(xiàn)場實(shí)際情況，核對現(xiàn)場平面尺寸，掌握設(shè)計(jì)內(nèi)容及各項(xiàng)技術(shù)要求，熟悉土層地質(zhì)。3)為便于施工及有利于基坑邊坡穩(wěn)定，土方開挖前先做好定位放樣工作，做好邊坡距離的控制。4)按施工方案要求，備齊挖孔施工機(jī)具、氣體檢測儀、模板、通風(fēng)機(jī)、水泵、照明及動(dòng)力電器以及鋼筋混凝土工程的施工機(jī)具等，并檢驗(yàn)各種機(jī)具的安全使用性能。5)原材料堆放在基礎(chǔ)施工場地邊，堆放點(diǎn)以不影響施工正常進(jìn)行為原則，堆放前鋪設(shè)好彩條布，并設(shè)標(biāo)示牌，水泥做好防雨、防潮措施。6)現(xiàn)場施工范圍劃分:放樣分坑后，確認(rèn)施工范圍。棄土不得直接丟棄在塔基下坡方向，不得影響塔位的正常排水。施工現(xiàn)場四周圍設(shè)三角圍旗，設(shè)置進(jìn)出施工場地的施工便道。7)施工場地清理及基坑開挖，應(yīng)保留塔位中心樁，作為校驗(yàn)柱頂標(biāo)高、基礎(chǔ)埋深的參照標(biāo)志，若不能保留，應(yīng)將塔位中心樁引出，做好并保存數(shù)據(jù)記錄。

3 基坑開挖順序

1)挖孔樁分坑需要復(fù)測線路方向和前后檔距無誤。沿對角線方向，按照設(shè)計(jì)所給半對角線尺寸，利用勾股定理，釘出樁孔中心樁O′;以基坑中心樁為圓心，樁孔半徑長度為半徑畫出基坑邊沿。沿對角線方向，在樁孔遠(yuǎn)近邊沿各2 m左右位置處分別釘輔助樁A和B。計(jì)算并記錄遠(yuǎn)點(diǎn)輔助樁A到塔位中心樁的距離OA;基坑開挖過程中，需找樁孔中心和校核挖孔的垂直度時(shí)，在輔助樁A和B間的樁釘上掛魚線，從輔助樁A向塔位中心方向在魚線上量取OA與OO′的差值，即可在魚線上畫出基坑中心，繼而根據(jù)樁孔半徑校核樁孔垂直度。挖孔樁分坑如圖2所示。2)基坑開挖采用自上而下的方法，挖土順序?yàn)橄戎虚g后四周，沿基礎(chǔ)外輪廓線開挖。擴(kuò)底部分采取先挖樁身圓柱體，再按擴(kuò)底尺寸從上到下進(jìn)行削土成型。挖孔施工時(shí)，必須找正基礎(chǔ)中心，保證挖孔垂直度(樁孔垂直度偏差小于1%)。3)基坑開挖程序:①復(fù)測分坑→②單基策劃→③人員、工器具、機(jī)械進(jìn)場→④基坑開挖→⑤校正尺寸→⑥制作護(hù)壁→循環(huán)④⑤⑥作業(yè)開挖至設(shè)計(jì)深度→⑦測量樁深→⑧擴(kuò)底清渣。

圖2 挖孔樁分坑圖

4 基坑開挖工作中的要點(diǎn)分析

1)基坑開挖后，若發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)描述不符，應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)工代。

2)人工開挖基坑時(shí)，應(yīng)事先清除坑口附近的浮土，向坑外拋擲土石時(shí)，應(yīng)防止土石回落傷人;當(dāng)基坑開挖出現(xiàn)片狀巖時(shí)，應(yīng)及時(shí)自上而下清除已斷裂的片狀巖塊，防止片狀巖塊掉落傷人。

3)基坑開挖應(yīng)設(shè)專人檢查基坑的深度，防止出現(xiàn)超深或欠挖現(xiàn)象。

4)當(dāng)挖坑坑深超過1.5 m時(shí)，上下必須采用梯子;基坑超過3 m時(shí)，上下基坑采用軟梯，同時(shí)必須設(shè)一根φ14的尼龍繩作為應(yīng)急爬梯繩(繩子每間隔0.5 m打一防滑結(jié)，作業(yè)期間爬梯繩應(yīng)始終懸于坑內(nèi))，軟梯和尼龍繩上端必須設(shè)置可靠的固定措施。軟梯固定方法:可在距樁坑邊沿1 m外鉆兩個(gè)間距600 mm、深600 mm～800 mm的φ36錨孔(錨孔布置范圍和深度可視地形和地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)整，且不能阻礙混凝土運(yùn)輸和下料)，錨孔向坑中心反方向傾斜，與地面夾角約60°。錨孔內(nèi)打一根Φ32的螺紋鋼(其露出地面高度不小于200 mm)，用Φ18的圓鋼彎成半圓狀，兩端施焊于錨筋端頭處，用于固定軟梯和尼龍繩。搭設(shè)軟梯時(shí)，須在坑口用固定好的擋土板將軟梯架空離開坑壁，以便于作業(yè)人員上下攀爬。

5)深度超過1.7 m時(shí)，坑內(nèi)開挖產(chǎn)生的土石方應(yīng)裝入提土筐內(nèi)，由專人向坑外提土。提土人員須站在墊板上，墊板兩端必須超出孔口不小于1 m，寬度不小于0.3 m，板厚不小于0.05 m。孔口徑大于1 m時(shí)，孔上作業(yè)人員應(yīng)系安全帶(安全繩可固定在錨樁上)。在提土的過程中，坑底的施工人員嚴(yán)禁施工。土石方提升可通過人工機(jī)械裝置提土或吊機(jī)提土，如圖3所示。

6)吊機(jī)參數(shù)和提土注意事項(xiàng):a.吊機(jī)起吊最大起吊重量500 kg，提升速度32 m/min，吊繩采用φ9鋼絲繩，提升電機(jī)額定電壓380 V;b.吊機(jī)擺放平穩(wěn)，錨固可靠，防止傾倒;c.起吊時(shí)應(yīng)垂直提升，保持平穩(wěn)勻速，提土桶嚴(yán)格控制提土量，不得高于提土桶上沿，防止提升過程桶身傾斜土石墜落傷人;d.與吊機(jī)配套的發(fā)電機(jī)、電源箱應(yīng)可靠接地，電纜絕緣良好，電源箱使用漏電保護(hù)裝置。

7)當(dāng)坑深超過2.5 m時(shí)，坑上安全監(jiān)護(hù)人應(yīng)密切注意坑下作業(yè)人員，并預(yù)設(shè)通風(fēng)設(shè)施，現(xiàn)場施工可采用一臺(tái)1.5 kW鼓風(fēng)機(jī)(每孔一臺(tái))向坑內(nèi)送風(fēng)，現(xiàn)場同時(shí)備有急救供氧設(shè)備，防止坑下作業(yè)人員因缺氧而發(fā)生休克現(xiàn)象;基坑較深時(shí)，每次下坑開挖前及每次爆破作業(yè)后必須采取強(qiáng)制通風(fēng)措施;同時(shí)應(yīng)該定時(shí)更換基坑開挖作業(yè)人員，采取坑上坑下輪換作業(yè)的方式，輪換間隔最好不要超過4 h;應(yīng)配備空氣檢測設(shè)備，及時(shí)掌控坑內(nèi)空氣質(zhì)量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)坑內(nèi)人員有異常狀況時(shí)，根據(jù)具體情況及時(shí)開展搶救工作。

8)在坑口四周2 m范圍內(nèi)嚴(yán)禁堆積土石及任何雜物，防止掉落坑內(nèi)傷人。

9)坑身開挖直徑要一次完成，后期擴(kuò)挖既危險(xiǎn)又難以施工，坑底擴(kuò)挖部分，對高度低且進(jìn)深大的擴(kuò)挖施工應(yīng)隨坑深同步開挖，避免后期施工困難，坑底擴(kuò)挖部分應(yīng)采用人工開挖，不宜另外爆破開挖，在擴(kuò)挖施工前檢查孔壁巖塊的完整性，對于巖壁裂縫較多段可先用水泥砂漿做好護(hù)面保護(hù)。

10)土石方開挖應(yīng)減少破壞施工作業(yè)需要以外的地面，注意保護(hù)環(huán)境原狀和自然植被。

11)基坑開挖過程中或開挖后，因雨水天氣產(chǎn)生積水現(xiàn)象，應(yīng)使用排水泵及時(shí)對基坑積水進(jìn)行抽排，防止積水浸泡基坑和邊坡，影響基礎(chǔ)澆制作業(yè)、基坑和邊坡穩(wěn)定;基坑開挖過程中發(fā)現(xiàn)地面有滲水，可及時(shí)利用水泵進(jìn)行抽排;若地下水位較高，嚴(yán)重影響施工作業(yè)，則應(yīng)及時(shí)將詳實(shí)情況匯報(bào)到技術(shù)部門，嚴(yán)禁在樁孔中邊抽水邊開挖。積水及滲水較少時(shí)，用人工提水排除。

12)深度過深及天氣陰暗時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致基坑內(nèi)采光不足，施工人員無法正常進(jìn)行作業(yè)。因此，必須視坑口直徑和掏挖深度采取必要的照明措施，如采用礦燈照明。

13)對地質(zhì)有橫向裂隙或夾層時(shí)，掏挖基礎(chǔ)底部擴(kuò)孔易引起立柱底部周圍坍塌，應(yīng)用角鋼等支撐，角鋼可直接澆入混凝土中。

14)人工挖孔樁基礎(chǔ)以人工開挖為主，對于風(fēng)化巖或較堅(jiān)硬的巖石可采用松動(dòng)爆破與人工開挖相結(jié)合，但應(yīng)保持坑壁完整，巖渣及松石必須清除干凈;爆破時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制用藥量，不得造成邊坡松動(dòng)或垮塌。

15)對于非巖石類基坑或強(qiáng)化成破碎狀的基巖，挖孔存在坑壁裂縫、坍塌、浮土(石)掉落等危及坑內(nèi)施工人員的安全隱患時(shí)，經(jīng)項(xiàng)目部現(xiàn)場勘察確認(rèn)，增加使用安全防護(hù)罩進(jìn)行作業(yè)。防護(hù)罩采用φ32螺紋鋼和φ18圓鋼焊接成“鳥籠狀”;頂部φ18鋼箍直徑0.8 m，覆蓋3 mm厚鐵板頂蓋;底部φ18鋼箍直徑0.9 m，不設(shè)底蓋;防護(hù)罩高度1.7 m;頂部和底部箍筋外沿都平均分成14份，焊接12根立筋，留2根不焊，作為操作口;防護(hù)罩頂部引出一根φ30硬橡膠管至地面上，作為應(yīng)急通氣口。坑內(nèi)人員作業(yè)時(shí)站在防護(hù)罩內(nèi)，防止砸傷、擠傷。防護(hù)罩制作如圖4所示。

圖3 坑底提土布置圖

圖4 防護(hù)罩制作示意圖

16)盡量減少已開挖孔壁的暴露時(shí)間，及時(shí)澆筑混凝土，以保證必要的施工安全和成孔質(zhì)量。

17)挖坑完成后，必須經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工三方驗(yàn)槽后，方可進(jìn)行下一道工序。

5 結(jié)語

公路施工中的人工挖孔樁技術(shù)是復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的安全施工方法之一，在實(shí)際施工過程中應(yīng)規(guī)范施工流程，做好各項(xiàng)施工安全保障措施，對施工質(zhì)量嚴(yán)格控制，并針對施工中可能發(fā)生的事故做好預(yù)防和應(yīng)急準(zhǔn)備工作，確保施工順利完成。

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［3］徐琪麟.海島地區(qū)復(fù)雜條件下的大口徑人工挖孔樁的設(shè)計(jì)與施工［J］.建筑施工，2008(4):50-53.