王 剛 黃紀(jì)祥 王珍福

（中國建筑土木建設(shè)有限公司，北京 100070）

1 引言

在平原地區(qū)，人工挖孔樁技術(shù)被廣泛應(yīng)用，主要原因是：施工設(shè)備簡單，污染小，施工過程不產(chǎn)生泥漿，噪音也比較?。皇┕み^程中能及時觀察地層結(jié)構(gòu)，檢測地基的承載力，沒有泥漿混入混凝土，施工質(zhì)量易于控制；施工成本低，人工挖孔樁常用端承樁，配筋率低，材料和人工成本都較鉆孔灌注樁要低。但是，人工挖孔樁的工作量和工作強度都相對較大，且施工條件較差，特別是高原地區(qū)高邊坡部位人工挖孔樁施工具有海拔高、邊坡陡峭（坡度大于60°）、巖石風(fēng)化嚴(yán)重等特點，存在氣壓低、氧含量低、人員上下高邊坡耗費體力嚴(yán)重且危險性較大、機械材料運輸困難、環(huán)境脆弱、棄渣不便、地層巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育、地下可能存在有毒有害氣體等問題，對人工挖孔樁的施工安全及施工效率均有極大影響。

本文著重對以上問題開展科研技術(shù)攻關(guān)，舍棄原有山間小路作為人員上下、材料運輸通道的方案，通過設(shè)置人員上下通道、材料運輸通道、施工廢料和土方運輸通道，在樁基開挖位置上方清理危巖、設(shè)置防護網(wǎng)等方式，有效解決了上述問題，特別是實現(xiàn)了零刷坡施工（對原邊坡地貌零破壞），提高了高原險坡人工挖孔樁的施工效率及安全系數(shù)，總結(jié)形成了高原險坡人工挖孔樁施工方法。該方法關(guān)鍵技術(shù)成功應(yīng)用于高原地區(qū)某項目邊坡防護工程，極大提高了施工安全和施工質(zhì)量，有效保障了施工進度，并取得良好的經(jīng)濟效益，對類似工程的施工具有重要的參考價值。

2 方法特點、適用范圍及工藝原理

2.1 方法特點

通過搭設(shè)腳手架設(shè)置人員上下通道、安裝電動爬梯作為材料運輸通道、設(shè)置溜槽作為施工廢料和土方運輸通道。

在樁基開挖上方清理危巖、設(shè)置防護網(wǎng)，并安裝高邊坡太陽能自動監(jiān)測系統(tǒng)、樁基開挖過程中向開挖部位輸送氧氣、定時對開挖面進行有毒有害氣體監(jiān)測。

2.2 適用范圍

該方法已成功應(yīng)用于高原地區(qū)某項目兩處邊坡施工，方法趨于成熟，適用于施工安全風(fēng)險高且環(huán)保要求嚴(yán)格的高陡邊坡人工挖孔樁施工。

2.3 工藝原理

高原地區(qū)高陡邊坡人工挖孔樁施工制約施工質(zhì)量、成本、安全、進度的主要因素為：人員上下不便、材料運輸困難、挖土方和施工廢料轉(zhuǎn)運困難；陡坡存在危巖、落石等自然災(zāi)害，開挖面氧氣不足易導(dǎo)致作業(yè)面人員缺氧、設(shè)備動力不足等問題，開挖過程中開挖面易產(chǎn)生瓦斯、CO等有毒有害氣體。本方法通過設(shè)置人員通道、材料運輸通道、施工廢料和土方轉(zhuǎn)運溜槽等方式極大地減輕施工成本，加快施工進度，有效保障施工質(zhì)量；通過在作業(yè)平臺上方設(shè)置防護網(wǎng)，開挖面持續(xù)注入氧氣、定時對開挖面有毒有害氣體進行監(jiān)測等方式有效保障人員施工安全。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程如圖1所示。

圖1 施工工藝流程圖

3.2 操作要求

（1）施工準(zhǔn)備。①掌握施工場所的地質(zhì)情況、施工設(shè)備的技術(shù)參數(shù)、原材料的質(zhì)檢結(jié)果等。②對邊坡進行清理，清除雜草、破碎巖石等，對通道、爬梯、孔口進行測量放樣。

（2）人員通道搭設(shè)。采用腳手架搭設(shè)、踏步安裝的方式設(shè)置人員上下通道，具體要求如下：①地基處理采用C30混凝土澆筑，厚度為30cm。②支架通過與鋼管、地面、山體連接，地面及山體搭設(shè)長2.5m、直徑42mm的錨桿孔，在錨桿孔內(nèi)填滿錨固劑并及時放置直徑25mm的錨桿，錨桿頂部與直徑48mm的鋼管焊接，焊接長度不小于25cm。③腳手架立桿采用雙排布置，立桿縱距1.2m，橫距0.9m，立桿頂端高出結(jié)構(gòu)1.5m，立桿接頭采用對接扣件連接，立桿與橫桿采用直角扣件連接。④大橫桿置于立桿內(nèi)側(cè)，在腳手架高度方向間距為1.5～1.8m，并懸掛安全網(wǎng)；小橫桿設(shè)置于立桿與大橫桿交點以及大橫桿跨中位置。⑤剪刀撐每5跨設(shè)置一道；斜撐每3m設(shè)置一道。⑥腳踏板使用1cm厚層合板鋪設(shè)，采用螺絲釘與鋼管連接，臺階邊緣設(shè)置防滑條。

（3）電動爬梯安裝。①在地面及山體搭設(shè)錨桿與行走軌道骨架焊接。②在行走軌道兩側(cè)每隔2m設(shè)置一道斜撐，如圖2所示。

圖2 電動爬梯

（4）作業(yè)平臺搭設(shè)。①人工挖孔樁施工位置平整場地，場地外緣通過設(shè)置腳手架上鋪1cm厚層合板接長。②于作業(yè)平臺上方2m處設(shè)置環(huán)形排水溝，上方4m處架設(shè)臨時柔性防護網(wǎng)防止落石傷人，下方1m處架設(shè)臨時柔性防護網(wǎng)防止人員掉落。③山頂安裝高邊坡太陽能自動監(jiān)測系統(tǒng)實時監(jiān)測山坡沉降，對開挖面施工振動等引發(fā)山體滑坡災(zāi)害起到預(yù)警功能，避免造成人員傷亡。

（5）溜槽安裝。①溜槽截面尺寸如圖3所示，底板采用長100cm、寬60cm、厚1cm的層合板搭接而成。②溜槽兩側(cè)用鋼板條固定，鋼板每隔1m設(shè)置一道，插入地下80cm。

圖3 溜槽

（6）鎖口設(shè)置。鎖口采用C30混凝土現(xiàn)場拌制澆筑，鎖口標(biāo)高高出孔口，標(biāo)高不小于30cm，厚度大于30cm。同時，對孔口周邊1m范圍內(nèi)進行環(huán)形硬化，在鎖口外側(cè)設(shè)排水溝，防止孔口雜物掉入孔內(nèi)傷人、地表水流入孔內(nèi)。

（7）人工挖孔。①挖孔樁須隔樁開挖，小吊桶出渣時裝渣體不超過70%，嚴(yán)禁超裝。在相鄰樁混凝土達(dá)到設(shè)計強度的50%后再開挖。②開挖過程中持續(xù)向作業(yè)面輸入氧氣，每節(jié)開挖不得超過2m，并及時進行有毒有害氣體檢測。③土層段采用風(fēng)鎬配合鐵鍬開挖。④強風(fēng)化巖層受周邊環(huán)境限制時，需采用人工水鉆施工工藝成孔。鉆取四周巖石：沿樁基孔壁布置取芯點，取芯直徑為150mm，取芯圓與鎖口內(nèi)壁相切，取芯圓之間的距離為130mm。依次鉆取外周的巖芯，取出的巖芯高約500mm，將外周巖芯取完后樁芯體巖外圍便形成一個環(huán)形臨空面。鉆取中間巖石：沿樁半徑鉆取巖芯，將樁芯巖體分成3等份，每份占樁芯巖體的1/3，以便于巖體破裂。手電鉆打孔：用手電鉆在樁芯巖體上鉆孔，再將樁巖石分成4～6等份。插入鋼楔、擊打鋼楔分裂巖石：在沿樁基徑向手電鉆鉆出的孔內(nèi)打入鋼楔，用大錘錘擊鋼楔使巖體獲得一個水平的沖擊力，在水平?jīng)_擊力作用下巖石沿鉛錘面被拉裂，底部會發(fā)生水平剪切破裂。依次分裂巖體，直至該層樁芯巖體全部破裂。⑤渣土不得隨意堆放、丟棄，及時通過溜槽運輸至坡腳平面，然后，集中轉(zhuǎn)運至棄渣場。

（8）護壁設(shè)置。每節(jié)開挖結(jié)束后要及時設(shè)置護臂，采用現(xiàn)場拌制的混凝土進行澆筑，避免在土石變化處和滑動面處分節(jié)，待上一節(jié)混凝土終凝后再進行下一節(jié)開挖，24h后拆除護臂模板。

（9）成孔檢測。成孔檢測其中心位置、垂直度、樁底標(biāo)高等。

（10）鋼筋籠安裝。在鋼筋加工廠集中加工、配送半成品鋼筋，現(xiàn)場進行孔內(nèi)鋼筋綁扎成型，并于4個角上的主筋處各綁扎1根直徑40mm的金屬管，鋼筋加工及連接必須符合《鐵路混凝土工程施工技術(shù)規(guī)程》（Q/CR 9207-2017），聲測管的埋設(shè)數(shù)量、尺寸等必須符合《鐵路工程樁基檢測技術(shù)規(guī)程》（TB 10218-2019）（J 808-2019）。

（11）混凝土灌注?；炷劣砂韬驼炯袛嚢韫?yīng)，現(xiàn)場澆筑采用串筒+人工振搗方式。

（12）成樁檢測。采用聲波透射成樁檢測，檢測標(biāo)準(zhǔn)按《鐵路工程樁基檢測技術(shù)規(guī)程》（TB 10218-2019）（J 808-2019）執(zhí)行。

4 材料與設(shè)備

4.1 材料需求

鋼管、扣件、行走軌道、層合板、鋼筋、混凝土、柔性防護網(wǎng)等。

4.2 設(shè)備需求

設(shè)備需求見表1。

表1 設(shè)備需求表

5 質(zhì)量控制

本方法質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)按《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》（TB 10424-2018）執(zhí)行。施工過程中主要控制樁位中心、樁垂直度、樁底標(biāo)高、混凝土澆筑質(zhì)量等。人工挖孔樁施工允許偏差值見表2。

表2 人工挖孔樁施工允許偏差值

6 安全措施

（1）施工前必須做好工人的班前安全教育工作，沒有經(jīng)過三級教育的工人不得上崗。（2）定期對各種設(shè)備進行調(diào)試、保養(yǎng)和維修，保證設(shè)備安全可靠。各種設(shè)備必須嚴(yán)格按規(guī)程操作，嚴(yán)禁違章作業(yè)。（3）開挖過程中加強現(xiàn)場巡查，重點檢查開挖面氧氣含量、有毒有害氣體含量，安排專人定期檢查作業(yè)面上方。（4）定期檢查人員上下通道，如發(fā)現(xiàn)腳手架傾斜、扣件松動等現(xiàn)象及時整改。（5）填寫安全交底卡。公司統(tǒng)一制定安全交底書格式，主要包括三部分內(nèi)容：一是常規(guī)安全要求；二是根據(jù)施工內(nèi)容采取的安全技術(shù)措施；三是按照有關(guān)施工安全操作要求，有針對性地進行安全交底。在施工前，班組長和施工員同時填寫安全技術(shù)交底卡并簽字，一式3份，由班組長、施工員和安全管理人員各1份，作為安全檢查的依據(jù)，同時，也是劃分安全事故責(zé)任的憑證。（6）發(fā)現(xiàn)安全設(shè)施有缺陷或隱患應(yīng)及時上報處理，對危及人身安全的必須停止施工，消險后再進行作業(yè)。

7 環(huán)保措施

（1）定期對人員上下通道進行維護、清掃，保證路況良好。（2）采用性能良好的機械設(shè)備，認(rèn)真做好保養(yǎng)工作。（3）選用的施工機械設(shè)備和運輸工具的廢氣排放必須符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格禁止廢氣排放不達(dá)標(biāo)的施工機械設(shè)備和運輸車輛進入施工現(xiàn)場。（4）物料運輸和臨時存放必須采用覆蓋或封閉運輸、存放等防風(fēng)遮擋措施，減少粉塵污染。（5）減少資源浪費，節(jié)約用水、用電。同時，加強材料使用管理，做好材料量耗管控，節(jié)約資源。

8 結(jié)語

高原險坡人工挖孔樁施工一般采取施工便道或山間小路運輸材料、棄土方及人員通行，效率低、運輸成本高，采用人工挖孔樁零刷坡施工方法施工，可有效降低施工成本，提高施工效率和施工質(zhì)量，保障施工人員安全。同時，維持了邊坡原地貌、保護生態(tài)、減少對該地區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞。