山區(qū)人工挖孔樁施工工藝研究
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【摘要】結(jié)合朵花特大橋所處地區(qū)峽谷縱橫、溶洞暗河遍布、樁基采用機械成孔存在很大困難的實際情況，圍繞該工程在主墩施工中采用的超長大直徑人工挖孔樁施工技術展開研究，為類似工程的施工提供借鑒和依據(jù)。
1工程概況
朵花特大橋是龍里雞場至朵花道路工程的一座主要橋梁，是本項目的重要控制性工程。朵花特大橋全長1260m，上部結(jié)構(gòu)為3×40m預制T梁+（60m+185m+528m+185m+60m）鋼混疊合梁斜拉橋+（2×41m+40m）預制T梁，其中，5#、6#主墩位于朵花大峽谷兩岸邊坡上，主塔分別高253.8m、243.57m，每個主墩下方設置24根準2.8m的群樁基礎，樁長35～47m，采用縱橋向4行、橫橋向6列行布置。順橋向樁中心距離7m，橫橋向樁中心距離6.4m，樁基均采用人工挖孔成孔工藝。
2施工流程
人工挖孔樁施工工藝流程：放線定樁位及高程→施工準備→樁身開挖→出渣→檢查井壁、繪地質(zhì)圖→綁扎護壁鋼筋→護壁立模→灌注護壁混凝土→樁底達標→綁扎、下放鋼筋籠→灌注樁身混凝土→成樁檢驗。
3施工關鍵技術
該橋樁基均采用人工挖孔輔以淺眼松動爆破施工工藝，混凝土護壁輔助成孔。孔渣利用卷揚機配吊桶出渣；鋼筋籠在加工場分節(jié)綁扎預制，經(jīng)平板車運輸至墩位，現(xiàn)場采用吊車分節(jié)下放至孔口接長；混凝土采用拌和站集中拌制、罐車運輸至孔位，導管送料灌注。
3.1挖孔
根據(jù)本項目樁基地質(zhì)情況，主塔樁基采用淺眼松動毫秒微差控制爆破的施工方法，采用“環(huán)形梅花布孔法”。為保證樁底基巖的完整性，終孔前留1m深，人工鑿進，并清理干凈孔底殘留碎石渣。根據(jù)地勘資料顯示，本項目橋區(qū)存在地下溶洞，需探明溶洞高度、溶洞頂部巖石厚度、溶洞底部地質(zhì)情況，并通知四方現(xiàn)場確認方案后再做處理。樁基開挖應先挖中間部分的土方，然后擴及周邊，挖孔直徑為樁徑加上2倍的護壁厚度。開挖時，要使孔壁稍有凹不平，以增加護壁穩(wěn)定性。護壁外側(cè)與孔壁間應確保填塞密實。如遇到地下水滲入，應停止開挖，探明孔內(nèi)滲水情況及孔壁穩(wěn)定情況，并上報監(jiān)理工程師組織設計方、施工方、監(jiān)理方、業(yè)主方四方現(xiàn)場確認，制定處理方案后再進行開挖。在開挖過程中，每挖深1m，檢查樁孔尺寸和平面位置：樁位群樁偏位誤差應≤10cm，單排樁偏位誤差應≤5cm，傾斜度應≤0.5%【1】，孔徑、孔深必須符合設計要求。開挖過程中及時查看樁孔地質(zhì)情況，做好挖孔記錄，并留取巖樣拍攝影像資料后留存。
3.2爆破施工
孔樁爆破以確保被保護結(jié)構(gòu)安全和不損傷孔壁為設計原則，待護壁強度達到設計強度75%以上時方可爆破作業(yè)。爆破時采用間隔起爆法，相鄰孔不得同時起爆，并采用微差控制每孔爆破時間差，確保安全。孔內(nèi)爆破后及時采用空壓機、鼓風機等設備對孔內(nèi)送風，保證孔內(nèi)有害氣體迅速排出。當孔深＞10m時，孔內(nèi)爆破后用電動鼓風機向孔內(nèi)通風15min以上并用有害氣體檢測儀檢驗，確認安全后人員方可下孔施工【2】。
3.3出渣
待樁基開挖到1m深時，安裝提升設備，采用在孔上口安支架、卷揚機提升系統(tǒng)出渣，出渣所用機架、鋼絲繩、吊渣桶等必須經(jīng)過受力驗算，確保安全。渣土運至地面后由人工用手推車運至指定的臨時堆放場地，并由挖土機或裝載機定期清理，運至指定棄土區(qū)棄置。
3.4孔壁防護
當挖孔進入弱風化巖層以后，根據(jù)具體巖層破碎程度決定是否需要護壁（一般情況，進入中風化巖后可不做護壁），如不需要則縮小開挖半徑，不進行護壁。護壁模板采用1m高的齒口鋼模板，便于混凝土的澆筑和增大樁身摩擦力，單個護壁模板共劃分2～4塊，模板與模板之間用高強螺栓連接，并在周邊采用鋼管或型鋼支撐，避免混凝土澆筑過程中模板移位變形。每挖深1m，應及時施作護壁，防止塌孔。根據(jù)設計要求和分析計算，護壁混凝土采用與樁基同標號的混凝土，壁厚15cm。為加速混凝土凝結(jié)，縮短施工工期，采用早強水泥。首節(jié)護壁高出地面30cm，當作井口的防護設施，避免地表水或雜物掉入孔內(nèi)，影響操作人員安全。護壁形式根據(jù)地質(zhì)情況確定，對于地質(zhì)情況相對較好，孔壁穩(wěn)定段采用素混凝土護壁；對于弱地質(zhì)區(qū)段，出現(xiàn)土層、巖溶裂隙、孔壁滲水嚴重、易坍塌等地段采用鋼筋混凝土護壁。
3.5樁基溶洞處理
由于朵花特大橋所處區(qū)域地質(zhì)情況十分復雜，極有可能遇到巖溶等不良地質(zhì)，特別是6#主墩所處位置溶洞處理不當極有可能影響挖孔人員人身安全及樁基質(zhì)量。遇見有溶洞時，邀請業(yè)主、設計、監(jiān)理、施工單位4方現(xiàn)場查看后，根據(jù)溶洞具體情況確定處理方案。建議處理方案如下：1）當遇到普通的側(cè)向小溶洞，且溶洞內(nèi)無填充物或填充物可以清除時，應在溶洞處填塞并施作鋼筋混凝土護壁。同時，控制該區(qū)域每節(jié)護壁的高度≤50cm。開挖時，比設計孔徑超挖100cm，外側(cè)80cm用C25片石混凝土回填，內(nèi)側(cè)施作20cm厚鋼筋混凝土護壁，護壁與挖孔井壁（C25片石混凝土）應結(jié)合牢固。普通小溶洞處理示意圖如圖1所示。2）若遇到側(cè)向大溶洞（高度＞5m）或串珠溶洞，可采用局部下鋼護筒的方式穿越處理。鋼護筒必須進行專項設計，內(nèi)徑不得小于設計樁徑，長度至少超出溶洞范圍上下各1m左右。3）遇到豎向溶洞時，應先采用地質(zhì)雷達等探明溶洞具體規(guī)模。當溶洞孔徑小且淺時，可對溶洞采用碎石或黏土進行回填密實（回填至溶洞上方2m以上），并由人工重新開挖成孔，不得采用爆破法開挖【3】。4）若遇到有水溶洞，當巖溶水量不大時，優(yōu)先進行疏導，當巖溶水量較大時，應根據(jù)實際情況分別采用帷幕注漿、局部注漿等方式進行堵水。同時，應對施工可能引起水資源漏水程度做出評價，必要時對當?shù)厮Y源采取保護措施。
3.6鋼筋籠制作與安裝
3.6.1鋼筋籠制作鋼筋籠應在鋼筋加工場采用標準臺架法制作，單個臺架需至少滿足2節(jié)鋼筋籠對接需求，樁基鋼筋籠主筋均為準32mm，采用套筒機械連接，制好后的鋼筋骨架必須放置在專用存放支架上，防止變形。3.6.2鋼筋籠安裝鋼筋籠在后場分節(jié)制作好后，經(jīng)平板車運輸至孔位，在運輸過程中應采取措施防止其變形。采用吊車分節(jié)吊裝孔口接長的方式逐漸下放鋼筋籠，吊裝過程中采用的鋼絲繩強度必須滿足要求，并考慮6倍安全系數(shù)。鋼筋籠在吊裝過程中采用專用吊具防止脫焊變形，并對準孔位，扶穩(wěn)緩慢下放，避免碰撞孔壁。第一節(jié)鋼筋籠放入孔內(nèi)，拆除臨時十字加勁撐，采用型鋼架立。吊放第二節(jié)鋼筋籠，按標記的主筋對準后進行機械套筒連接，然后再下放鋼筋籠，稍提鋼筋籠并拆除型鋼架立后緩慢下放，依次完成剩余節(jié)段下放。下放過程中及時檢查并調(diào)整其偏位，確保垂直度和平面位置，滿足設計及規(guī)范要求。鋼筋籠下放到位后，在側(cè)壁四周采用短鋼筋、混凝土墊塊等進行定位固定，避免澆筑混凝土過程中出現(xiàn)鋼筋籠偏移、上浮等現(xiàn)象。
3.7樁基混凝土澆筑
樁基混凝土澆筑分為3種工藝：1）當孔內(nèi)無水或孔底積水在5cm以內(nèi)時，稱之為無水樁，積水可采用人工清凈，采用導管法灌注，并控制混凝土自由落差≤2m；2）當孔底積水大于10cm時，稱為清水樁，混凝土按水下樁灌注工藝采用水下剛性導管法澆筑水下混凝土；3）當孔內(nèi)有大量積水，且水頭能夠保持時，采用水下剛性導管法灌注水下混凝土。樁基施工完成，待混凝土強度達到設計強度后，通知第三方檢測單位進行樁基檢測。經(jīng)對5#主墩24根樁基檢測，所有樁基均為Ⅰ類樁，達到優(yōu)質(zhì)工程標準。
4結(jié)語
人工挖孔樁作為傳統(tǒng)施工工藝，特別是在巖溶裂隙發(fā)育、地形復雜、場地受限的山區(qū)應用較為普遍，成為首選工藝。本文結(jié)合朵花特大橋主墩樁基施工，對山區(qū)超長大直徑人工挖孔樁施工關鍵技術及溶洞處理方案進行簡單介紹，該施工技術相對較成熟，實用性及操作性強，可作為后續(xù)經(jīng)驗資料并推廣應用。
【參考文獻】
【1】JTG/TF50—2011公路橋涵施工技術規(guī)范[S].
【2】CJJ2—2008城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范[S].
【3】楊偉明.大直徑人工挖孔樁的安全技術管理措施[J].工程建設與設計,2007(4):81-84.
作者：崔廣 劉峰峰 單位：中交二公局第五工程有限公司