孙烈
中铁十一局集团桥梁有限公司
摘要:随着我国经济的快速发展，交通运输事业也更趋向智能化、先进化，对于建设的效率及安全方面均提出了更高的要求。人工挖孔桩技术在桥梁建设项目中的应用可以有效实现短工期内全面施工，进一步降低施工操作难度与复杂度，提高桥梁的承载能力。本文结合实例对此施工技术工艺、施工安全控制的关键技术进行了分析，以供参考。
关键词：人工挖孔桩；护壁；安全控制
一、工程概况
该项目位于湿陷性黄土地区，共设特大桥1座，大桥7座，中桥3座，计543根摩擦基桩，桩径150cm、180cm二种，桩长50m-76m不等。路线区主要通过黄河二级阶地、黄土源及阶地和台源过渡地带。地形起伏变化较大，切割剧烈，多冲沟及陡坎。地势由东向西升降变化较大，陷穴密布，属于黄土重丘区。不适合回旋钻，旋挖钻机和冲击钻等大型机械施工。
二、施工组织
2.1、管理人员及职责
成立以项目经理为组长、总工和生产经理为副组长的桩基施工管理小组，成员包括安质部长、物资设备部长、试验室主任、计划合同部长、工程部长。在施工管理小组的指导下，开展施工生产。具体分工见《施工管理人员一览表》略。
2.2、施工前准备
2.2.1技术准备
2.2.1.1认真熟悉施工图纸，进行定位放线工作
2.2.1.2做好施工前技术交底、施工方案编制工作
2.2.2材料准备
护壁混凝土为现场滚筒式搅拌机拌和，标号C40；灌注桩混凝土采用项目部拌合站集中拌和供应，标号C25。
2.2.3机械准备：《机械使用一览表》略。2.2.4劳动力准备：
2.2.4.1主要作业人员：挖桩操作工人、焊工、电工，各若干人。
2.2.4.2施工机具应由专人负责使用和维护，主要作业人员需经过安全培训，接受施工技术、安全生产技术交底。
三、施工工艺及技术要求
人工挖孔桩施工工艺流程图
3.1场地平整
平整场地、清除杂物、夯打密实。场地四周开挖排水沟，防止地表水流入孔内。
3.2测量放样
施工队技术员配合测量班用全站仪按设计图纸定出孔位，经检查无误后，由施工队埋设十字护桩，十字护桩必须用砂浆或混凝土进行加固保护，以备开挖过程中对桩位进行校正。
3.3桩孔开挖
采用从上到下逐层用镐、锹进行开挖，遇坚硬土或大块孤石采用锤、钎破碎，挖土顺序为先挖周边后挖中间，按设计桩径加30厘米控制截面大小。孔内挖出的土装入吊桶，采用卷扬机提升渣土垂直运输到地面，堆积到指定地点，防止污染环境。注意挖孔过程中，不应将孔壁修成光面，要使孔壁稍有凹凸不平，以增加桩的摩擦力。挖至设计深度后必须对孔底进行处理。做到孔底面无松渣、泥、沉淀土。
3.4护壁施工
护壁的设置根据桩孔距离锁口的深度定为两种型式。
3.4.1护壁拟采用立模现浇注混凝土护壁，混凝土标号C40,要求石子二级级配或三级级配。第一、二节混凝土护壁径向厚度为20cm，高出地面30cm，以阻挡孔口土石或其它物体滚入孔下伤人，并且便于挡水和桩位定位。
施工中每挖掘0.5m深时，即立模灌注混凝土护壁，作为一节护壁。模板不需光滑平整，以利于与桩体混凝土的联结。为了进一步提高柱身砼与护壁的粘结，也为了砼入模方便，护壁方式采用喇叭错台状护壁（见下图），上口径向厚度为15cm，下口径向厚度为10cm。若发现松散地层，为保证护壁砼的整体性，两节护壁间均匀布置作拉结筋，以免脱节下沉。注意上下节拉结筋要相互勾连，弯钩平直段10cm。(现场施工护壁配筋示意如下图)
挖孔桩护壁示意图（cm）
地面以下超过20米深处，护壁内进行配筋。要求每节护壁配箍筋2道，采用直径22的螺纹钢筋。箍筋安装后处于护壁中心线位置。为方便施工，箍筋在加工厂加工为三等分，相互之间搭接长度为30cm，孔内安装时，采用20-30号铁丝绑扎搭接。注意安装箍筋时搭接点上下层相互错开，避免在同一断面上。
要求每节护壁配纵向拉结钢筋20道，采用直径22的螺纹钢筋，沿护壁中心线均匀分布。纵向拉结钢筋每道直线长度60cm，两端135度弯钩，弯曲直径88mm，钩头平直部份长度10cm。
要求每节护壁配锚固土钉20道，采用直径22的螺纹钢筋，沿护壁中心线均匀分布。纵向拉结钢筋每道长度60cm，入土50cm。注意安装时上下层相互错开，避免在同一断面上。
3.4.2混凝土搅拌应采用滚筒搅拌机拌制,坍落度宜为5-7厘米左右。护壁砼的内模拆除，根据气温等情况而定，一般可在24小时以后进行，使砼具有一定强度，起到支撑作用。现场必须留置同条件养护试件。
3.4.3当第一节护壁砼拆模后，即把桩位的护桩引到护壁上，并用水准仪把相对水平标高画记在第一圈护壁内， 作为控制桩孔位置、垂直度、孔深和桩顶标高的依据。
3.4.4施工人员必须熟悉所挖孔的地质情况，并要勤检查，注意土层的变化，当遇到流沙、大量地下水等影响挖土安全时，要立即采取有效防护措施后，并报告项目部技术人员得到允许后，才能继续施工。
3.4.5护壁砼的施工，采取自制的钢模板。钢模板面板的厚度不得小于3mm，由三个三分之一圆圈组成，用螺栓或22号铁丝连接，不另设支撑，以便浇注混凝土和下节挖土操作。每孔使用5套50cm高模板，浇注混凝土时拆上节，支下节，自上而下周转使用。严格要求每天进尺不大于3米。
3.5钢筋笼的制作与吊装：
必须注意：在桩基成孔前，应提前进行钢筋笼的制作，及时存放于桩基附近位置待吊装。
3.5.1钢筋笼制作采用加强筋成型法：首先按设计钢筋笼尺寸计算出钢筋下料长度，并按桩径（扣去保护层厚）做好加强筋圈，标出主筋的位置，把主筋摆在平整的工作台上，标出加强筋的位置，焊接时，使加劲筋上任一主筋的标记对准主筋中部的标记，扶正加强筋，用木制直角板校正加劲筋与主筋的垂直度，然后点焊定位。在一根主筋上先点焊好全部加强筋后，人工转动钢筋笼，将其余主筋逐根照上述方法焊好，特别注意焊接变形影响，必要时先点焊2-3根主筋定位，边焊边校正间距、圆度和垂直度。然后套入盘筋，按设计位置布置好螺旋筋并绑扎于主筋上，焊接保护层钢筋。同时按正三角形布置超声波检测管，两者连接必须牢固，底部和接头分别用钢板和Ф5.7×3.0㎜的钢管焊密封。
3.5.2钢筋笼存放与运输：制作好的钢筋笼应放在平整、干燥的场地上，存放时，每个钢筋笼下都要垫上方木，以免粘上泥土。每组钢筋笼的各节应排好次序，便于使用时按顺序运出。各节挂上标志牌，写上墩号、桩号、节号等。存放的钢筋笼用彩条布遮盖，以防雨防潮防锈。
3.5.3钢筋笼的起吊和就位：在钢筋笼吊放前应及时用"检孔器"对合格的成孔进行孔径、垂直度复测，并经监理工程师认可后方可进行吊装工序。在吊运过程中不得使钢筋笼变形。为了保证钢筋笼起吊时不变形，采用两点吊，主吊点设在每节钢筋笼顶端，另一吊点设在距末端0.3L（钢筋笼长度）处。对于长钢筋笼，起吊前应设置临时支撑。起吊后，检查钢筋笼是否顺直，如有弯曲需整直。当钢筋笼进入孔口后，人工将其扶正徐徐下降，严禁摆动碰撞孔壁，同时解除临时支撑。钢筋笼下降到最后一个加劲筋处时，用型钢穿过加劲筋将钢筋笼临时支撑于孔口平台上。吊来第二个钢筋笼使上下两节位于同一竖直线上，进行焊接。同时用套管密封连接两节钢筋笼的检测管。安装并绑扎好接头部位的螺旋筋，然后稍提钢筋笼，抽出支撑型钢，将其徐徐下降，如此反复，直到全部钢筋笼吊放入孔，就位至设计标高为止。
3.6灌注砼
3.6.1在灌注混凝土前应对孔径、孔深、孔型全部检查并报监理工程师，经检验合格后方可灌注混凝土。
3.6.2混凝土采用集中拌合，自动计量，罐车运输，导管灌注。混凝土的浇筑入模温度不低于+5℃，也不高于+30℃，否则采用经监理工程师批准的相应措施。
3.6.3灌注支架采用移动式,事先拼装好,用时移至孔口。混凝土浇筑采用水下砼灌注工艺，采用导管下料，利用砼自身的冲击能自振捣密实。孔口标高以下3米内，采用插入式振动器辅助振捣。振动时要快插慢拔，不断上下移动振动棒，以便捣实均匀。对每一个振动部位，振动到该部位混凝土密实为止，即混凝土不再冒出气泡。砼超灌量控制在设计桩头标高以上50cm左右。在接桩头前，超灌部分进行凿除浮浆处理，要达到设计桩头标高。
四、安全技术措施
4.1组织管理措施
成立项目安全领导小组，落实责任，确保责任到人，并制定专门的考核办法，定期进行考核。项目安全领导小组组长由项目经理担任，项目副经理或技术负责人、专职安全员担任副组长，各专业工长及专业班组长人组员。
4.2安全技术管理措施
4.2.1进入施工现场作业人员必须戴好安全帽，佩带相应劳动保护用品，特别是井下作业人员，必须穿好长筒绝缘胶靴。井口的作业人员必须拴好安全带，系好保险钩。严禁穿三鞋（拖鞋、高跟鞋、硬平底鞋）和赤脚、赤膊及酒后施工作业。
4.2.2每天上班前及施工中，应配合项目机电人员认真检查提升机的辘轳轴、支架、吊绳、挂钩、保险装置和吊桶（或土筐）、刹车制动等设备和工器具是否完好无损，防护设施是否安置到位，正确牢固可靠，发现问题应及时向机电人员报告，并在修复及设备试运行正常完好后方准许正式使用。
4.2.3浇注第一节砼护壁，应高出井沿300mm，厚度同护壁，主要起保护井口和防止物体滑落井内伤人。
4.2.4井口周边2m范围以内不得堆放杂物，孔内运出的土石料应堆放在离井口2m以外的地方，并及时清理出场，保持作业场所整洁。
4.2.5作业组不得随意变换组员。 井下作业人员以持续作业时间2h为宜，最长不得超过3h。应勤换井下作业人员，轮换下井作业。
4.2.6井下有人作业时，井上作业人员不得擅自离开自己的工作岗位，并应密切注意井下作业人员的工作情况，通过井孔上下可靠的联络信号（深度20M以内，可通过摇动保险绳或喊话等方式每隔15分钟联络一次；深度超过20M，上下可设无线对讲系统）。经常与井下保持联络，发现异常情况，应立即帮助井下作业人员撤离井底，回到地面，并报告项目管理检查处理。
4.2.7作业人员上下井时，必须乘坐自制专用安全乘人吊笼；不得随意攀爬护壁和乘坐吊桶（或土筐）、吊绳等方式上下井，以防造成高处坠落事故。
4.2.8井下作业人员应系好安全带，作业时将安全带拴挂在自井口而下的专用保险绳上，并配备专用软梯于各作业井中，以便出现意外情况时能迅速撤离井底回到地面。
4.2.9在距井底2-2.5m处设置一道半圆形钢筋防护网，并应固定牢靠。在吊运物料时，井下人员应紧贴护壁站在半圆形防护网下，以防落物伤人。半圆形钢筋防护网的设置位置应随进尺深度逐节下移固定，始终保持在设置高度范围内。
4.2.10井下作业人员在作业过程中，应随时注意井内的各种变化情况，如地下水、流砂、流泥、塌方、井圈护壁变形、有害气体、不明物等，发现问题及时回到井上报告项目管理人员采取措施处理解决。
4.2.11井内吊运土方或物料时，应采用稳定性好的双耳圆形吊筐。上料不得超过吊筐容积的80％，重量不得超过40KG，不得使用单耳吊桶或吊筐，大块石头破碎后装运。起吊时应保持垂直平稳、不准斜吊、过急和晃动，以免落物伤人。
4.2.12每节挖孔进尺深度应根据实际土质和地下水位情况确定。一般土质情况较好，无地下水或地下水较少，土质干燥时，以每天进尺深度不超过3m为宜；如地下水位较高，土质较差较软或遇到流砂或流泥时，每次进尺深度不超过0.3M；每天进尺不超过2米。如果地下水压力较大，涌砂、涌泥较多难以进尺时，可用降水方案，并用钢筋沿护壁插下，然后用草袋子或麻布之类的物品先堵住流砂、流泥，然后再清孔绑筋支模浇灌砼护壁。
4.2.13人工挖孔应保证每节护壁砼设计厚度、同心度、直径及垂直度。每挖成一节就应及时绑钢筋支模浇灌砼。护壁砼浇灌要周围同步上升，振捣密实,待砼达到规定强度后方可拆模。挖孔进尺较深，不及时浇灌护壁砼或拆模过早，在动水压力作用下，容易造成塌方和护壁变形。
4.2.14井底抽水时，应在挖孔作业人员上到地面以后，再合闸抽水，抽水后即关闭电源，严禁带电作业。孔内抽水用电设备应采用一机一闸一保险；电缆应采用YHS潜水电机用防水橡皮护套电缆，不得有接头，且应架空敷设，不得承受外力，还应有防磨损、防潮、防断的保护措施。未级电箱应装有可靠的漏电和接零保护；漏电保护器的动作电流的动作时间应选用控制范围为15MA和0.1S的型号。
4.2.15井孔内作业应采用的不大于36V的安全电压，100W防水带罩灯泡，防水绝缘电缆引下进行照明。同时现场应设置发电机，孔内设置安全矿灯或应急灯以备停电应急照明，以便井下人员能及时安全撤回地面。降压变压器应采用隔离变压器，并且设置专门的低压配电箱，每台变压器供应灯数不应超过5盏灯。
4.2.16当挖孔深度超过15m以上时，均应开始用压力风管引至井底进行送风。特别是有臭水、污泥和异味的井孔，下井作业前必须选取对井内送风1h以上，并用气体检测仪进行检测，确认无害后，方可下井作业。作业中不得间断送风，防止有害气体中毒窒息事故发生。地面还须常备氧气瓶等急救用品。
4.2.17挖孔作业中，严禁作业人员在施工现场打闹玩笑。当作业人员下班休息时，井口必须按以下要求制作钢筋网盖盖好，并设置醒目的安全标志。
4.2.18、夜间一般禁止挖孔作业。如遇特殊情况需要夜班作业时，必须经现场负责人同意，并有工长和安全员在现场指挥和进行安全监督检查与技术指导。
五·几点体会
由于人工挖孔桩存在着人的不安全行为，物的不安全状态特别是负的高空作业，使其施工危险增加更大。现在回想起来深有体会。
5,1项目施工现场管理人员责任心一定要强。严格制定岗位责任制及奖罚制度。对于现场操作人员，不遵守安全操作规程的一律劝走。
5．2三级技术交底要全面彻底，特殊的施工方案要针对性强。一，二级交底采用会议室PPT讲解；三级交底必须到现场。交底后，对于交底内容派专人到现场对操作人员进行抽查，做到交底人人心里有底。特别是针对湿陷黄土遇到地下水和流沙后的全手工开挖方案及钢筋混凝土与素混凝土护壁施工方案，必须做到操作娴熟。
5.3安全技术交底要细致入微，深入人心，在管理上要人性化，亲情管理。人工挖孔桩最大的危险源是人的不安全行为和物的不安全状态。针对前者不定期加强安全培训教育，使操作人员做到不伤害别人也不伤害自己，也不要被别人伤害。思想上认识到，行为上做得到。对于后者，要对机械设备各部件列表登记，安排现场施工员每日检查登记。发现苗头及时处理，如钢丝绳出现断丝必须更换，吊环磨损严重必须更换等细目。
5．4安全专职人员，现场值班，随叫随到，做好安全日记。要求每日下孔检查护壁混凝土浇筑情况及相邻护壁连接情况，详细记录，发现问题要求立即停工整改。定期进行防触电，防坠落演练，并制定相应的应急预案。施工现场要做到文明施工。
六、结束语
安全工作至高无上，是一根无形高压线。安全是壹，其他是零。无论是人工挖孔桩的施工，还是其他项目施工，只有把安全工作做好，我们的项目才是完整的和谐的项目，也是我们完美的政绩。
参考文献：
1.1《公路工程桥涵技术规范》（JTG/TF50—2011）
1.2《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1----2004）
1.3《桥梁、涵洞第三册》设计图纸
1.4《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ-88)
1.5《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076—95）
1.6施工现场实际情况
论文作者:孙烈
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/29
标签：作业论文; 钢筋论文; 混凝土论文; 人员论文; 进尺论文; 井下论文; 挖孔论文; 《防护工程》2018年第8期论文;