基于高速公路施工的人工挖孔灌注桩技术运用探析

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摘要： 人工挖孔灌注桩是高速公路施工中的一种常用技术，随着建设难度的增加，对其施工工艺提出了更高的要求。在此结合实际案例，从准备阶段、挖孔、护壁、制作钢筋、灌注混凝土几个方面对该技术的应用进行了分析。

Abstract： The manual hole digging filling pile technology is a kind of commonly used technology in expressway construction. With the increase of construction difficulty， the higher requests of the construction technology are put forward. Combined with practical cases， this paper analyzes the application of this technology from several aspects such as preparation stage， hole digging， wall protecting， steel production and concrete pouring.

关键词： 高速公路建设;人工挖孔灌注桩;安全措施

Key words： expressway construction;manual hole digging filling pile;safety measures

中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）04-0094-02

0 引言

公路建设关乎国家经济发展，随着交通运输量的增加，高速公路建设越来越重要，目前国内的高速公路总里程已突破10万公里。作为路桥工程的基础，桩基直接决定着整体质量，若桩基不稳，则上部结构很容易发生倾斜、沉降等现象，进而导致路桥坍塌。所以，要提升建设质量，首先应打好桩基础，灌注桩是一种在指定位置挖孔，然后置入钢筋笼并灌注混凝土的方法，强度和质量较有保障，在高速公路中有着广泛应用。成孔是关键环节，有很多种方法，在此主要介绍人工挖孔灌注桩法。

1 实际案例分析

A高速公路是连接M、N两城市的交通要道，总长96km，共设置有两个服务区。采用4车道的标准模式，设计速度为100km/h，工期为40个月，初步预算总投资达25.4亿元。其中第十五合同段长12km，桩段标号为K124 +460―K136+460，路宽32m，涉及桥涵构造物40座。工程共需桩基600根，桩长为15m―20m，桩径有150cm和180cm两种。工程于2009年9月开始，且分段进行施工，考虑到冬季温差大、施工较为困难，所以要在12月底之前结束桩基工程。

从现场的地质勘察结果中发现，该地的岩石以尖岩和次尖岩为主，地质土层则主要有粉砂岩、角砾、和粉质粘土。而且桩基设计的深度范围内含水量较少，回旋钻和旋挖钻等挖孔方式均不太适合。如果使用冲击钻，效率可以保障，但需要太多设备，成本昂贵，而且桥涵构造物多是中小桥，附近电源供电不方便。加上冲击钻的成孔率较低，所以最终决定选择人工挖孔灌注桩法。这种方法大致要经过场地平整、测量放样、安装提升架、人工成孔、拔出设备、放置钢筋笼、灌注混凝土多道程序。整个过程较为复杂，有诸多变动因素，稍有不慎，便会影响到施工质量。所以必须严格按照规定标准进行每一项操作。

2 准备工作

将施工现场的杂物清除干净，并夯实场地，确保场地的平整。桩位比原地面高40cm―50cm，同时做好排水工作，以免有地表水流入孔内;利用高精度测量仪器准确测量有关信息，以此为依据合理设计施工方案，确定挖孔位置，用水泥钉固定。监理工程师检查许可后，开始埋设十字护桩，并用砂浆加固处理。准备好所用的施工机械，包括潜水泵、手动绞车、十字镐、空气压缩机、弧形模板等，并进行调试，确保各项设备都处于正常状态。因部分孔内有较为坚硬的岩石，需进行爆破，所以也准备有爆破设施。

3 挖孔护壁施工

3.1 挖孔

使用铁镐、铁锹等工具从上到下逐层开挖，遇到大块岩石和硬土块，用锤、钎破碎，或爆破碎裂后继续开挖，先挖中间再挖周围，按设计桩径加20cm控制截面大小。将挖出的土装入吊桶，并通过自动提升设备运至地面指定处，以免污染环境或影响施工。挖孔过程中，孔位、孔深和孔径极为关键，必须合理控制，孔深以孔壁边缘为准，开挖时测绳可能会乱动，所以要及时对其深度标志进行复核，发现有偏差要及时调整;护筒埋设必须保证在正确的位置，孔位的在平面上的偏差不得超过5cm，倾斜度也应控制在1%以内;为减少孔径误差，提前制作有验孔器，并随时观察孔内的开挖下沉进度，同时也可排除掉孔壁上的突石或缩孔。需要爆破的地方，采取浅眼爆破法，根据实际需要确定炸药用量，并做好支护工作，防止孔壁在爆破时被震塌。孔内通风排烟要通畅，开挖到设计深度后，要将爆破留下的残渣和杂物彻底清理。

3.2 护壁

挖孔过程中必须保证孔壁安全，如果孔壁坍塌，所有工作都徒劳无功。当土层透水性低、硬度较大时，开挖不会对其造成很大影响，可以省去护壁工作。其他情况下，尽量要采取护壁措施，该工程使用混凝土护壁形式。护壁呈圆形，高出地面30cm左右，以免地表有液体或其他物体进入孔内。每往下挖1m，就要立模灌注混凝土护壁，节与节之间留有15cm的间距，平均厚度为13cm。混凝土质量要符合要求，工程采用滚筒搅拌机进行配比拌制。使用厚度为5mm的钢模板，用U形卡连接，上下设有槽钢圈顶紧。

3.3 安全防护

安全施工是前提，在挖孔过程中，须做好各方面的安全防范。作业人员需佩戴好安全帽、安全绳，钢丝绳和吊桶长时间运土，可能会导致性能下降，所以要及时检查，确保其承受能力没有问题;挖孔时跟踪监测，当孔深超过10m时，CO2含量增加，需做好通风设置;地面孔周围要设置防护圈栏，周围2m内不得有重车经过，也不能堆放大量土石，对于已经完成的孔，需设置牢固的活动盖板;相邻的孔桩浇筑混凝土时，尽量暂停挖孔，以免因侧压力过大而破坏土体的稳定。

4 钢筋制作和安装

钢筋在各种试验均符合要求的前提下，才允许批量进场，制作的钢筋笼钢筋型号、根数、长度必须严格符合设计要求;钢筋间距，钢筋的绑扎与焊接质量按相关标准设计。对于较短的桩基，钢筋笼宜制作成整体，一次吊装就位。对于孔深较大的桩基，钢筋笼需要现场焊接的，钢筋笼分段长度不宜少于13m，以减少现场焊接工作量。现场焊接须采用单面帮条焊接。钢筋笼主筋接头采用双面搭接焊，每一截面上接头数量不超过50%，加强箍筋与主筋连接全部焊接。钢筋笼的材料、加工、接头和安装符合要求。

钢筋笼制作完成后，骨架安装采用汽车吊，为了保证骨架起吊时不变形，对于长骨架，起吊前应在加强骨架内焊接三角支撑，以加强其刚度。采用两点吊装时，第一吊点设在骨架的下部，第二点设在骨架长度的中点到上三分点之间。骨架最上端定位，必须由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，并反复核对无误后再焊接定位。在钢筋笼上拉上十字线，找出钢筋笼中心，根据护桩找出桩位中心，钢筋笼定位时使钢筋笼中心与桩位中心重合。然后在定位钢筋骨架顶端的顶吊圈下面插入两根平行的工字钢或槽钢，在护筒两侧放两根平行的枕木，并将整个定位骨架支托于枕木上。

5 灌注混凝土

钢筋笼置入安好后可开始混凝土的灌注，此环节也极为重要，直接关系着桩基质量。拌合时间为2-3分钟，坍落度在8cm-10cm之间。搭好支架后连接串筒和溜槽，随着混凝土表面的升高，串筒数量逐渐减少，不得直接往下倾填混凝土，否则容易因为离析而导致混凝土的强度有所降低。灌注时将高度控制在50cm以内，且尽量连续完成，中途没有停顿。振捣工作同时进行，该工程使用插入式振捣器振捣时保持垂直，把握好振捣速度和时间，直至密实度达到要求。灌注工作结束后，还需对其进行护养，最后采用超声波透射法对桩基质量加以检测，测量结果显示，全部为I类桩。

6 结束语

灌注桩是保证桩基稳定的重要技术，在高速公路建设中发挥着积极作用，越来越受关注。人工挖孔是其中一种成孔方法，有着广泛应用。在实际施工中，应制定正确的施工流程，按照规定进行每一个环节的操作，进而保证整体质量。

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作者简介：上官学海（1965-），男，河南渑池人，本科，研究方向为交通工程。