人工挖孔桩施工
翟明++曾文锋
[摘 要]受地形条件的限制，部分山区桥梁下部桩基础成孔方式无法采用既有机械设备，必须人工开挖成孔，此施工工艺难度大，风险极高，鉴于此，本文结合某工程实例，介绍了人工挖孔桩施工安全控制的关键技术，供相关工程参考借鉴。
[关键词]山区桥梁；人工挖孔桩；安全控制；关键技术
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）21-0153-01
0 引言
目前，桥梁桩基础的成孔方式多种多样，有旋挖钻机开孔、冲击钻开孔、回旋钻开孔、人工挖孔等形式。针对不同地质条件，成桩工艺有所取舍，其中，旋挖钻、回旋钻适宜于软弱地基、淤泥、软岩等土质，一般形成摩擦桩基础。冲击钻适宜于土质坚硬的嵌岩桩。以上两种成孔方式均要求具有稳固可靠的施工平台。人工挖孔桩则适宜于机械设备无法到达、地质条件相对较好的地区（多为我国西部山区）。人工挖孔桩成桩效果较好，桩基质量容易保证，但施工风险极大，如何保证施工过程中人员的生命财产安全，是目前亟待解决的问题。本文以某工程实例为依托，详细介绍了人工挖孔桩的安全控制技术，以期为类似工程提供宝贵经验。
1 工程概况
某山区高速公路桥梁桥址区为冲沟、斜坡地形，自然坡度25～40度，局部略陡。地层主要为第四系全新统崩坡积碎石土层及少量角砾土，土层厚度3.10-7.70m，地基承载力低，工程地质条件差。
工程区地貌上属沟谷斜坡地貌，斜坡坡度较陡，下伏岩性为巴东组的粉砂质泥岩为主，粘土矿物富集，岩体破碎，覆盖层与风化层发育，且饱水易软化，失水易干裂。鉴于地理条件约束，桥梁桩基成孔方式采用人工开挖，桩基共计56根，孔径1.2m，最大孔深达30.7m。
2 成孔技术介绍
（1）桩位放样
布设施工测量控制网，经校核无误后，按照设计图纸测定桩位轴线方格控制网和高程基准点。
（2）锁口施工
为防止桩孔周围土石滚入孔内造成安全事故，也为了防止地表水流入桩孔，需在挖孔前浇筑筑井圈锁口，井圈锁口采用C30混凝土浇筑，并预埋插筋与第一圈护壁砼连接。井圈壁厚不少于30cm，顶面高出施工基面30cm以上。
（3）桩基开挖
①人工挖孔桩的开挖遵循“一米一节，分节开挖，分节支护”的原则。
②碎石土层开挖工具选用铁锹、尖镐；强风化层采用风镐配合钢钎凿碎、挖除；中风化硬质岩层采用松动取芯机开挖。
③孔内开挖遵循“为中心后周边”的顺序进行，桩径允许误差30mm。
（4）垂直运输
①设备选型
本项工程挖孔所使用起重的工具有：卷扬机、钢支架、钢丝绳、铁吊桶等。为了避免在施工过程中发生高处坠落、倾覆等事故，特进行以下验算，确保安全。
②出渣
出土采用电动卷扬机提运出孔外，桶内装渣量不得超过容积的2/3，人工用斗车运至指定堆放地点（距孔口1m范围外），然后由挖机、装载机械外集中运至弃土场。
（5）支模浇筑
①每层挖深1.0m达1m后，绑扎护壁钢筋，安装护壁钢模板后，人工拌制混凝土进行浇筑；
②护壁钢筋绑扎时，上一段护壁坚向钢筋按设计要求伸入下一段护壁内不小于20cm，同时上下节护壁的搭接长度不得小于50mm；
③为加快挖孔桩施工进度，可在护壁砼中加入水泥用量1%～2%的早強剂，对地下水较多的地层，还可加入速凝剂。
3 潜在风险与安全保证措施
（1）潜水层承压水的处理
挖孔时如果遇到涌水量较大，可采用水泥砂浆压灌卵石环圈将潜水层进行封闭处理，效果较好。首先用水泵将孔内的水排尽，然后把潜水面沿孔壁周边完全开挖出来，再在孔壁设计半径外面开挖环形槽，在孔底干铺20cm厚卵石层，其上安设5mm厚、高度稍大于潜水层的钢板圈，其内径等于桩径。在钢板圈内卵石层上设置2根直径25mm的压浆钢管。压浆管埋入混凝土顶盖处焊一钢板，以利定位及防止压入的水泥浆沿管壁上流。钢板隔离圈与孔壁之间填充卵石，其孔隙率要求40%左右。为了省工、省料，便于继续开挖，在隔离圈内填充装泥麻包（草包），要求填塞密实，减少孔隙。灌注水下混凝土顶盖，标号75号，厚50cm。压浆：同一压浆管按材料分的给进程序先压泥浆，将钢板圈内的空隙用泥浆填充，以节省水泥，再压纯水泥浆，最后压进水泥砂浆，其配合重量比1：1。封闭完成继续开挖，封闭完成48小时后可将水抽尽，水位不上升，即可用风镐将混凝土顶盖按孔径要求开挖，并吊出泥装麻包，拆除钢板圈，继续进行挖孔工作。
（2）挖孔遇到溶洞的处理
施工前需仔细查阅详细工程地质勘察报告，并对照里程桩号，对于每个桩位有无溶洞，溶洞位置，溶洞大小等数据要做到准确无误。人工挖孔施工过程中，下挖深度接近地质勘察报告中表示的溶洞位置时，放慢下挖速度，小面积、试探性开挖找出溶洞。溶洞位置确定后，立即采取处理措施，施工人员需在腰间系好安全带，用安全栓连接安全绳的一端，另一端连接孔口附近的构造物上，施工时设专人指挥，随时与孔内施工人员保持联系。溶洞处挖孔先开挖距孔壁50cm四周部分，溶洞填充并筑壁完成后，再下挖中间部分。溶洞处挖孔每次下挖深度不得超过50cm，平整孔底，清除虚土、软泥、淤泥，若溶洞内有泥浆或者水溢出的，需进行抽水。孔底清理完毕后开始处理溶洞，采用砖块沿孔壁四周砌筑砖墙，直径为挖孔直径。上部预留孔隙，以便填充混凝土。砖墙砌筑完毕后，通过预留孔隙，进行混凝土填充，混凝土采用C20混凝土，填筑量按溶洞大小而定。混凝土填筑完成后，停止作业，待混凝土强度达到75%后，才可进行继续作业，施工护壁后按此方法继续进行施工，直至溶洞全部处理完毕，恢复正常人工挖孔施工。
（2）挖孔遇到流沙的处理
人工挖孔桩基开挖时，如遇细砂、粉砂层地质，加上地下水的作用，极易形成流砂，严重时会发生井漏，造成质量事故，流砂情况较轻时，将正常的1m一段，缩短为0.5m，以减少挖层孔壁的暴露时间，及时进行护壁混凝土灌注。当孔壁塌落、有泥砂流入而不能形成桩孔时，可用纺织袋土逐渐堆堵，形成桩孔的外壁，并控制保证内壁满足设计要求。流砂情况较严重时，下放钢套筒，在开挖0.5米左右，即可分片将套筒装入，深入孔底不少于0.2m，插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5m，装好即支模浇注护壁混凝土。若放入套筒后流砂仍上涌，可采取突击挖出后即用混凝土封闭孔底的方法，待混凝土凝结后，将孔心部位的混凝土清凿以形成桩孔。
4 结语
人工挖孔桩风险极高，主观、客观因素均易造成安全事故的发生，快速准确地辨识危险源，建立高效的应急处治联动机制，是类似工程必须认真对待的问题，本文通过工程实例总结，分享了施工过程中安全管控难点与应对措施，以期为相关工程的实施提供参考，“安全无小事”，望各位同仁提高警惕，警钟长鸣。
参考文献
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[2] 薛东起.人工挖孔桩施工技术在高速公路桥梁中的应用[J].交通世界（运输.车辆）.2015.
[3] 唐海生.挖孔桩在桥梁桩基础施工中的应用[J].现代物业（上旬刊）.2014（04）.
