人工挖孔灌注樁施工工藝研究的論文
【摘要】人工挖孔灌注樁是橋梁施工中常用的一種施工工藝，文章結合工程實(shí)例，對該工藝進(jìn)行了較為詳細的介紹。
【關(guān)鍵詞】挖孔；鋼筋籠制作；灌注混凝土
一、概述
人工挖孔灌注樁是一種通過(guò)人工開(kāi)挖而形成井筒的灌注樁成孔工藝，適用于旱地或少水且較密實(shí)的土質(zhì)或巖石地層，因其占施工用場(chǎng)地少、成本較低、工藝簡(jiǎn)單、易于控制質(zhì)量且施工時(shí)不易產(chǎn)生污染等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應用于橋梁樁基工程的施工中。
河南省道S226翟陽(yáng)線(xiàn)馬家莊至東巖段改建工程為河南省2004年路網(wǎng)建設重點(diǎn)項目，全長(cháng)54.445公里。項目位于河南省北部林州境內，西倚太行山，地形多呈丘陵、盆地和河谷地形，起伏較大，基巖裸露，有稀疏植被，土質(zhì)多為黃褐色、棕褐色亞粘土和灰黃色黃土，地下水主要靠大氣降水供給，水位較低。沿線(xiàn)橋梁設計均為灌注樁基礎，樁徑有120cm和140cm兩種。在灌注樁的施工中全部采用了人工挖孔灌注樁的施工工藝，取得了理想的效果，現筆者結合本工程對人工挖孔灌注樁施工工藝進(jìn)行詳細介紹，希望能對其他類(lèi)似工程的施工提供借鑒。
二、挖孔及護壁
人工挖孔灌注樁需要進(jìn)行人工開(kāi)挖、擴壁、土石方外運和護壁，是與其他灌注樁類(lèi)型最大的區別之處。
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挖孔前應按施工圖紙準確放線(xiàn)，確定樁位中心位置，并向樁心位置四周引出四個(gè)控制點(diǎn)，以控制樁心。開(kāi)挖應自上而下分層進(jìn)行，每一層土方開(kāi)挖區的形狀呈上小下大圓臺體形狀，厚度為100cm，上底和下底的口徑分別大于設計樁徑20cm和40cm。自上而下分步進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖區的側壁要求做到光滑平整，底面要水平，挖出的土方要及時(shí)運送到地面并外運，不得堆放在孔邊。
在挖孔過(guò)程中施工人員必須熟悉所挖孔的地質(zhì)情況，井上和井下之間應保持良好的聯(lián)絡(luò )信號。要勤檢查，注意土層的變化，當遇到流沙、大量地下水等影響挖土安全時(shí)，要立即采取有效防護措施后，才能繼續施工。
人工挖孔比較容易組織，一般以三到四名工人為一組，井下工人使用短把鐵鍬、羊鎬等工具開(kāi)挖，井上工人使用轆轤將井下工人裝到料斗中的土方絞上來(lái)，并用手推車(chē)推到指定的地方。如果井下沒(méi)有巖層，人工開(kāi)挖一個(gè)12m深的井筒大約需要6～8天。就單個(gè)井筒而言，人工挖孔的速度不如鉆孔，但人工挖孔可以幾個(gè)甚至十幾個(gè)工作面同時(shí)開(kāi)展施工作業(yè)，從而大大加快了施工進(jìn)度。
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為防止塌孔，每一層土方開(kāi)挖后應進(jìn)行護壁。
�。保o壁鋼筋籠。護壁鋼筋籠的形狀為一個(gè)圓臺體的側表面，由6道φ8環(huán)形鋼筋及8道φ8母線(xiàn)鋼筋焊接而成，環(huán)形鋼筋間距為20cm，自上而下排列，其頂部和底部環(huán)向鋼筋的直徑分別大于設計樁徑10cm和30cm，其余環(huán)向鋼筋的直徑按線(xiàn)性變化的規律自上而下遞增。
第一層開(kāi)挖位于地表，可將其開(kāi)口適當加大，以使護壁鋼筋籠在場(chǎng)地上制作好后直接放入其中，對于第二層及以下各層而言由于護壁鋼筋籠底部直徑大于頂部鋼筋直徑，所以護壁鋼筋籠不能直接放入，只能在井下制作完成。
�。玻o壁模板。澆鑄護壁的模板相應也呈圓臺體形狀，其上口的直徑等于設計樁徑，下口的直徑大于設計樁徑20cm，高100cm，由3塊呈曲面扇形的薄鋼板制作而成，背后焊接三角鐵作為骨架起支撐作用，相鄰兩塊模板拼縫要預留2cm間隙。拼接時(shí)用螺栓將相鄰模板從拼縫處固定，并用木條填塞預留縫隙，以方便拆卸。拆模的`方法是：卸掉拼縫處固定的螺栓，向內側敲打填塞的木條，使各塊模板松動(dòng)、分離后逐一取下。
�。常疂茶T護壁混凝土。護壁混凝土按C20設計，在混凝土內應摻一定數量速凝劑，以盡快達到強度要求。澆鑄護壁時(shí)，為了防止模板產(chǎn)生偏移，應對稱(chēng)下料，用敲擊模板或木棒插實(shí)的方法振搗，由于護壁混凝土在地面以下，濕度、溫度對護壁混凝土強度的形成和增長(cháng)非常有利，一般1天強度就能達到10Mpa左右，半天就可以拆模。如拆模后發(fā)現護壁有蜂窩、漏水現象，要及時(shí)加以堵塞和導流，保證護壁混凝土強度及安全。
�。矗畮r體中的開(kāi)挖。當開(kāi)挖的時(shí)候遇到巖體時(shí)，應采用爆破的方法進(jìn)行。
本項目馬家莊中橋共有18根挖孔灌注樁，這些挖孔灌注樁的直徑為120cm，長(cháng)度為12m，在挖至9～10m深度時(shí)遇到了石灰巖層，采取了爆破的方法進(jìn)行施工。每一次爆破的厚度大約為60～80cm，以井筒的中軸線(xiàn)為圓心，分別以20cm和60cm為半徑，各以相等的間距打兩圈80cm深的垂直炮孔。其中里圈炮孔為4個(gè)，外圈炮孔為8個(gè)，每個(gè)炮孔裝藥約300g，里圈的裝藥先爆炸，300毫秒后，外圈的裝藥再爆炸。這樣，里圈的四個(gè)藥包將爆碎的巖體向上拋起，外圈的8個(gè)藥包對爆破部位的殘存巖體實(shí)施光面爆破，以形成垂直的井壁，效果十分理想。經(jīng)過(guò)清孔后，再進(jìn)行相同程序的爆破，直至樁底標高。爆破后形成的井壁不需要進(jìn)行混凝土護壁，但爆破時(shí)的飛石有可能會(huì )使上面土體中護壁遭到破壞，所以每次爆破后，應逐一進(jìn)行檢查，將受到破壞的護壁進(jìn)行加固處理，以免發(fā)生安全事故。（下轉第40頁(yè)）
三、鋼筋籠的制作與安裝
鋼筋籠骨架在加工場(chǎng)地分段制作，分段長(cháng)度視起吊設備的高度和鋼筋主筋規格而定，一般為6m左右，如12m長(cháng)的鋼筋籠可分為兩段。為使鋼筋籠骨架有足夠的剛度，每隔2.5m應在主筋外側設置一道18加強箍筋，以保證在運輸和吊放過(guò)程中不產(chǎn)生變形。將鋼筋籠運至現場(chǎng)后，用吊車(chē)起吊，第一段放入孔內后用鋼管或型鋼臨時(shí)擱支在護壁上，再起吊第二節鋼筋籠，對正位置焊接，焊接應采用搭接焊法，要注意搭接應滿(mǎn)足規范的要求，焊接后逐段放入孔內至設計標高。安放前需再檢查孔內的情況，以確定孔內無(wú)塌方和沉渣，安放要對準孔位，扶穩、緩慢、順直，避免碰撞孔壁，嚴禁墩籠、扭籠。放入后應反復校正設計標高并用工藝筋固定，防止鋼筋籠下沉或上浮。
四、灌注混凝土
當鋼筋籠在井筒中就位以后，便可灌注混凝土，混凝土坍落度宜控制在7～9cm，拌和時(shí)間不得少于90秒。在井口的上方搭起支架，將溜槽和串筒接上，串筒宜距混凝土面2m以?xún)葹橐�，隨著(zhù)混凝土表面不斷上升逐步減少串筒數量。嚴禁在井口向井下拋鏟或傾倒混凝土料，以免產(chǎn)生離析現象，影響混凝土整體強度。每次灌注高度不得大于60cm，由井下工人用插入式振動(dòng)器搗振，插入形式為垂直式，插點(diǎn)間距約40～50cm，應做到“快插滿(mǎn)拔”，以保證混凝土的密實(shí)度�？變鹊幕炷帘仨氁淮芜B續灌注完成，不留施工縫。挖孔灌注樁的混凝土質(zhì)量容易保證，在制作承臺時(shí)，無(wú)需打掉樁頭，只需將其頂面鑿毛即可。
通過(guò)對本工程完成的挖孔灌注樁進(jìn)行試塊強度試驗和樁身動(dòng)檢證明，I類(lèi)樁達到95％以上，取得了預期的效果。
五、注意事項
第一，挖孔達到設計深度后，應及時(shí)進(jìn)行孔底處理，必須做到無(wú)松渣、淤泥等擾動(dòng)軟土層，使孔底情況滿(mǎn)足設計要求；
第二，嵌入承臺的錨固鋼筋長(cháng)度不得低于規范規定的最小錨固長(cháng)度要求；
第三，混凝土的原材料和混凝土強度必須符合設計要求和施工規范的規定，且樁芯灌注混凝土量不得小于計算體積；
第四，鉆孔灌注樁人工勞動(dòng)強度大，風(fēng)險也較大，應嚴格按照《公路工程施工安全技術(shù)規范》執行各項安全措施，施工中應由專(zhuān)人負責安全問(wèn)題，防止塌孔、有毒氣體侵害等危及人員安全的事故發(fā)生。
【參考文獻】
[1]公路工程質(zhì)量檢驗評定標準JTJ071-2003，[S]北京：人民交通出版社，2003.
[2]公路橋涵施工技術(shù)規范JTJ041-2000[S]．北京：人民交通出版社，2000.
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