濕陷性黃土地質(zhì)超長(zhǎng)挖孔樁(102m)施工技術(shù)

濕陷性黃土地質(zhì)超長(zhǎng)挖孔樁(102m)施工技術(shù)目錄1概述………………….…32總體施工方案比選………………….…43地質(zhì)土層及水文分析……………….…43.1地質(zhì)土層…………….…43.2工程水文…………….…64百米超長(zhǎng)人工挖孔樁的理論計(jì)算分析…………………65百米超長(zhǎng)人工挖孔樁的安全措施保證…………………95.1對(duì)砼護(hù)壁進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)…………………95.2制定各種詳細(xì)的預(yù)防措施和應(yīng)急預(yù)案…………………115.3制定定期安全檢查和獎(jiǎng)罰制度…….…135.4改進(jìn)、提高機(jī)械設(shè)備的安全性能………135.5火工品及爆破作業(yè)管理…………….…146相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定……………….…146.1鉆爆設(shè)計(jì)………………146.1.1爆破參數(shù)……………146.1.2爆破設(shè)計(jì)的優(yōu)化………………….…156.2砼配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)……………….…167超長(zhǎng)人工挖孔樁施工……………….…177.1施工準(zhǔn)備………………177.2孔壁支護(hù)………………177.3土層段人工挖孔…………………….…177.4巖層段爆破開(kāi)挖…………………….…177.5人工棄土、渣……….…187.6每循環(huán)進(jìn)尺樁位校正及垂直度控制……187.7孔內(nèi)排水、通風(fēng)、照明及通信…………187.8清孔、檢孔………….…197.9灌注水下砼……………208超長(zhǎng)人工挖孔樁施工工藝流程………………….……229超長(zhǎng)人工挖孔樁質(zhì)量控制………….…249.1挖孔工藝控制…………249.2砼施工質(zhì)量控制………2410樁基質(zhì)量檢測(cè)…………2611結(jié)論和建議……….…261概述西部大通道包(頭)北(海)線陜西境XX段高速公路XX標(biāo)段的XX河特大橋位于陜西省XX縣境內(nèi)，中心里程為KXX，為95+4×170+95m六跨預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)，全橋連續(xù)剛構(gòu)長(zhǎng)870m。全橋共計(jì)5墩2臺(tái)，超長(zhǎng)灌注樁基礎(chǔ)：128根，長(zhǎng)度48～102米，總長(zhǎng)9473米。表1.1超長(zhǎng)樁基工程數(shù)量表墩臺(tái)號(hào)樁基類型直徑(m)根數(shù)(根)樁長(zhǎng)(m)嵌巖深度(m)0#臺(tái)摩擦樁1.846001#墩嵌巖樁1.82480.74～142#墩嵌巖樁1.82450.54～143#墩嵌巖樁1.824794～144#墩嵌巖樁1.824484～145#墩嵌巖樁1.8241024～146#臺(tái)摩擦樁1.84600該橋樁基皆位于陜北濕陷性黃土地區(qū)，濕陷性黃土，又稱大孔土，屬于淺黃色粉質(zhì)低液限粘土，硬塑狀態(tài)，塑性指數(shù)為12.5～15.7，廣泛分布于我國(guó)北方地區(qū)，具有以下特征：(1)在天然狀態(tài)下，具有肉眼能看見(jiàn)的大孔隙，孔隙比一般大于1，并具有由于生物作用所形成的管狀孔隙，天然剖面呈豎直節(jié)理；(2)顏色在干燥時(shí)呈淡黃色，稍濕時(shí)呈黃色，濕潤(rùn)時(shí)呈褐黃色；(3)土中含有石英、高嶺土成分，含鹽量大于0.3%，含少量石灰質(zhì)結(jié)核及蝸牛殼碎片；(4)透水性較強(qiáng)，土樣浸入水中后，很快崩解，同時(shí)有氣泡冒出水面；(5)土在干燥狀態(tài)下，有較高的強(qiáng)度和較小的壓縮性，土質(zhì)垂直方向分布的小管道幾乎能保持豎立的邊坡，但在遇水后，土的結(jié)構(gòu)迅速破壞發(fā)生顯著的附加下沉(這種下沉通常叫濕陷)，產(chǎn)生嚴(yán)重濕陷。2總體施工方案比選樁基工程的施工方案一般有兩種：機(jī)械成孔和人工挖孔。XX河特大橋因受溝壑地形條件制約，地形陡峭且高差大，鉆機(jī)難以就位，并受場(chǎng)地限制，泥漿池及排漿無(wú)法安排，從可行性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保要求出發(fā)，結(jié)合本橋的特點(diǎn)采用人工挖孔的樁基施工方案。機(jī)械成孔和人工挖孔的兩種方案對(duì)照見(jiàn)表2.1。表2.1Φ1.8m的超長(zhǎng)樁基施工方案對(duì)照表方案類別比較項(xiàng)目機(jī)械成孔人工挖孔場(chǎng)地規(guī)劃需設(shè)置大型的泥漿池、沉淀池，需占用大量的臨時(shí)場(chǎng)地，受場(chǎng)地、地形條件的制約大不需占用臨時(shí)場(chǎng)地，不受場(chǎng)地、地形條件的制約設(shè)備投入大型的旋挖鉆機(jī)簡(jiǎn)易的提升架系統(tǒng)、空壓機(jī)動(dòng)力資源需動(dòng)力電源90KW需動(dòng)力電源12～15KW水資源需要大量的制漿和換漿用水挖孔作業(yè)不需要水費(fèi)用投入每延米的成本費(fèi)用為960元/m每延米的成本費(fèi)用為650元/m工期102m÷10m/天=10天102m÷1.5m/天=68天環(huán)保需大量制漿用粘性好的黃土，大量的泥漿排放困難且造成環(huán)境污染大可將人工挖孔的出渣利用在便道或場(chǎng)地硬化上，既變廢為寶，又達(dá)到環(huán)保要求3地質(zhì)土層及水文分析3.1地質(zhì)土層本橋位于黃土溝壑地區(qū)，橋址處設(shè)計(jì)地基分17個(gè)地質(zhì)層，主要為亞粘土(粉質(zhì)粘土)、礫石土、粘土、黃土(上、中、下更新統(tǒng)風(fēng)積)、殘積古土壤、粘土巖，強(qiáng)(弱、微)風(fēng)化砂巖與泥巖互層。樁基所處土層主要為黃土加古土壤層，巖層主要為砂巖或砂巖與泥巖互層，上部為強(qiáng)風(fēng)化巖，中部為弱風(fēng)化巖，下部為微風(fēng)化，無(wú)明顯含水層，下部土層極巖層有少量空隙水。表3.15#墩樁基鉆孔工程地質(zhì)綜合柱狀圖孔位樁號(hào)5#墩座標(biāo)X：3961972.038孔口標(biāo)高1071.177mY：492030.645挖孔深度104.74m地質(zhì)時(shí)代層底標(biāo)高層底深度分層厚度層序號(hào)地質(zhì)柱狀圖工程地質(zhì)簡(jiǎn)述Q32eo11067.7773.403.41黃土：黃色，土質(zhì)均勻、硬塑狀態(tài)、垂直節(jié)理較發(fā)育Q22eo11051.87719.3015.92黃土：褐黃色，土質(zhì)均勻、結(jié)構(gòu)致密、硬塑狀態(tài)Q21a11004.33766.8447.53粘土：灰褐色，土質(zhì)均勻、結(jié)構(gòu)致密、具有水平層理，含砂質(zhì)、硬塑狀態(tài)Q11a1975.17796.0029.24粘土：褐紅色，密實(shí)、硬塑狀態(tài)T3974.44796.730.735砂巖：綠灰色，中細(xì)粒長(zhǎng)石、石英為主，鈣質(zhì)膠結(jié)、巖芯破碎，強(qiáng)風(fēng)化971.61799.562.836砂巖：綠灰色，長(zhǎng)石、石英為主，鈣質(zhì)膠結(jié)硬度3.2級(jí)，弱風(fēng)化971.31799.860.307砂質(zhì)泥巖：灰黃色，手捏即碎，強(qiáng)風(fēng)化970.567100.60.758泥巖：硬度2.5級(jí)，弱風(fēng)化968.077103.12.499砂巖：灰色，中細(xì)粒石英長(zhǎng)石為主，鈣質(zhì)膠結(jié)，硬度3級(jí)，中風(fēng)化967.877103.30.2010泥巖：灰色，中風(fēng)化967.377103.80.5011粉砂巖：灰色、灰黃色互成浸染狀，微風(fēng)化966.437104.70.9412泥巖：灰色，硬度2.6級(jí)，未風(fēng)化通過(guò)對(duì)本橋5#墩樁基在不同層段的黃土層時(shí)分別提取原狀土進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)分析(每進(jìn)尺5m進(jìn)行一次取樣)，各層的地質(zhì)情況見(jiàn)表3.1。通過(guò)對(duì)不同層段的地質(zhì)分析可以得出以下結(jié)論：在北方濕陷性黃土地質(zhì)情況下對(duì)于百米樁基采用人工挖孔樁施工是完全可行的。3.2工程水文XX河主溝及支溝溝底有少量地表徑流水，水量不大，對(duì)砼無(wú)侵蝕作用；地下水受地貌因素控制，埋藏較深，達(dá)到75m，在溝谷中埋藏較淺。地下水屬第四系孔隙潛水，對(duì)砼無(wú)腐蝕作用。最大凍結(jié)深度為0.79m。4百米超長(zhǎng)人工挖孔樁的理論計(jì)算分析挖孔樁一般適用于樁直徑0.8m以上，無(wú)地下水或地下水較少的粘、粉質(zhì)粘土，含少量砂、砂卵石的粘土層采用，特別適用于黃土層采用，深度一般為20m左右，最深可達(dá)40m。對(duì)于陜北濕陷性黃土地質(zhì)百米超長(zhǎng)樁能否采用人工挖孔，需進(jìn)行以下的理論計(jì)算分析論證：(1)人工挖孔樁砼護(hù)壁支護(hù)為了防止塌方，保證操作安全，對(duì)于該橋大直徑(Φ=1.8m)百米人工挖孔深樁采取分段挖孔、分段護(hù)壁的方法施工。挖孔樁護(hù)壁支護(hù)是挖孔施工的關(guān)鍵。本橋挖孔樁孔壁支護(hù)采用階梯形現(xiàn)澆C25砼永久性護(hù)壁。分段現(xiàn)澆砼護(hù)壁厚度，一般取受力最大處，即地下最深段護(hù)壁所承受的土壓力及地下水的側(cè)壓力，由計(jì)算確定護(hù)壁厚度(施工過(guò)程中地面不均勻推土產(chǎn)生偏壓力的影響可不考慮)?？妆谥ёo(hù)的厚度綜合考慮了土層和地下水的側(cè)壓力、樁孔深度、挖孔樁外直徑、護(hù)壁砼的抗壓強(qiáng)度、護(hù)壁深度等因數(shù)后進(jìn)行計(jì)算確定。(2)人工挖孔樁砼護(hù)壁厚度的計(jì)算依據(jù)根據(jù)樁徑和地質(zhì)情況，同時(shí)考慮為防止開(kāi)挖中偏斜影響，成孔孔徑按1.85m考慮，護(hù)壁高度按每節(jié)1m進(jìn)行支護(hù)。對(duì)于軸心受壓或偏心受壓的砼護(hù)壁，設(shè)其砼護(hù)壁厚度為t，則按下式進(jìn)行計(jì)算：t≥KpD/(2fc)(護(hù)壁受力計(jì)算簡(jiǎn)圖詳見(jiàn)圖4.1)①當(dāng)挖孔無(wú)地下水時(shí)：p=γHtg2(45o-φ/2)②當(dāng)挖孔有地下水時(shí)：p=γHtg2(45o-φ/2)-4ctg(45o-φ/2)+(γ-γw)(H-h)·tg2(45o-φ/2)+(H-h)γw式中t——砼護(hù)壁厚度，m；p——土和地下水對(duì)護(hù)壁的最大總壓力，N/m2；γ——土的重度，KN/m3；γw——水的重度，KN/m3；H——挖孔樁護(hù)壁深度，m；h——地面至地下水位深度，m；D——挖孔樁外直徑，m；fc——砼的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，MPa；K——安全系數(shù)取1.65；c――土的粘聚力，KN/m2，一般不考慮土的粘聚作用，取c=0以上計(jì)算公式參考人民交通出版社出版的《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》所得。圖4.1護(hù)壁受力計(jì)算簡(jiǎn)圖(3)5#墩人工挖孔樁砼護(hù)壁厚度的計(jì)算取該橋5#墩的百米超長(zhǎng)人工挖孔樁(樁長(zhǎng)102m、挖孔深度達(dá)到105m、樁身入巖深度8m)進(jìn)行計(jì)算，已知：設(shè)計(jì)樁徑1.8m，成孔樁徑D=1.85m，挖孔樁護(hù)壁深度H=105m，砼護(hù)壁采用C25砼，護(hù)壁每節(jié)高1m，地基土為陜北濕陷性黃土，天然重度γ=18.2KN/m3，內(nèi)摩擦角φ=20o，地面以下60m有地下水，水的重度γw=10KN/m3。按照第②條挖孔有地下水時(shí)：p=γHtg2(45o-φ/2)+(γ-γw)(H-h)·tg2(45o-φ/2)+(H-h)γw=18.2×105×tg2(45o-10o)+(18.2-10)(105-60)tg2(45o-10o)+(105-60)×10=1567.2KN/m2采用C25砼，fc=12.5MPa，D=1.85m，則有：t=KpD/(2fc)＝1.65×1567.2×185/(2×12.5×103)=19.1cm砼護(hù)壁厚度采用20cm。為了確保人工挖孔的安全，在砼護(hù)壁中再增設(shè)適量的Φ6mm鋼筋，間距20～30cm。(4)百米人工挖孔的可行性雖然在國(guó)內(nèi)對(duì)于大直徑百米深度的人工挖孔樁施工尚無(wú)任何借鑒依據(jù)，但我們通過(guò)理論計(jì)算分析，論證了在陜北濕陷性黃土地質(zhì)情況下對(duì)于百米樁基采用人工挖孔樁施工能滿足安全的要求、是完全可行的。5百米超長(zhǎng)人工挖孔樁的安全措施保證施工中始終貫徹執(zhí)行“以人為本，安全第一”的安全管理宗旨和理念。5.1對(duì)砼護(hù)壁進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)(1)施工監(jiān)控量測(cè)目的①通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理、分析，采取工程措施控制地表與護(hù)壁支護(hù)下沉及護(hù)壁支護(hù)的收斂變形。②掌握和預(yù)測(cè)周邊土層或巖層、護(hù)壁支護(hù)的動(dòng)態(tài)，確保施工期間結(jié)構(gòu)與周邊土層或巖層的安全與穩(wěn)定。對(duì)不良地質(zhì)及富水破碎地質(zhì)層提出超前預(yù)報(bào)。③及時(shí)反饋信息，調(diào)整相應(yīng)段的護(hù)壁支護(hù)參數(shù)。④積累資料，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行分析，為人工挖孔樁工程提供技術(shù)依據(jù)及安全保障。(2)施工監(jiān)控量測(cè)內(nèi)容①孔內(nèi)觀察開(kāi)挖工作面觀察應(yīng)在每次開(kāi)挖后進(jìn)行一次，內(nèi)容包括土層或巖性、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及護(hù)壁支護(hù)裂縫觀察、工作面穩(wěn)定狀態(tài)、涌水情況、地下水位及水量等。②護(hù)壁水平收斂量測(cè)在每隔3節(jié)護(hù)壁一個(gè)斷面，每斷面2～3對(duì)測(cè)點(diǎn)，使用數(shù)顯型收斂?jī)x量測(cè)。③護(hù)壁下沉量測(cè)使用精密水平儀、水準(zhǔn)尺、鋼卷尺等作量測(cè)工具，在挖孔樁頂節(jié)護(hù)壁上對(duì)稱設(shè)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，每施工1節(jié)護(hù)壁進(jìn)行觀測(cè)1次。④砼護(hù)壁表面應(yīng)變量測(cè)每隔6節(jié)護(hù)壁在護(hù)壁內(nèi)、外側(cè)各設(shè)一對(duì)測(cè)力計(jì)和應(yīng)變片，測(cè)量砼護(hù)壁內(nèi)力、外力及應(yīng)變值，通過(guò)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化護(hù)壁支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)。⑤挖孔樁的垂直度量測(cè)采用錘球進(jìn)行挖孔樁垂直度的控制，利用全丈儀和鉛直儀進(jìn)行挖孔樁垂直度的校核。使挖孔樁的垂直度控制在0.5%H內(nèi)，且不大于50mm。各種量測(cè)項(xiàng)目及量測(cè)頻率見(jiàn)表5.1。表5.1人工挖孔樁監(jiān)控量測(cè)內(nèi)容匯總表序號(hào)項(xiàng)目名稱方法工具布置量測(cè)頻率1地質(zhì)和護(hù)壁支護(hù)狀況觀察土層、巖性、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及護(hù)壁支護(hù)裂縫觀察或描述分節(jié)段開(kāi)挖后及澆筑砼護(hù)壁支護(hù)后進(jìn)行每節(jié)護(hù)壁1～2次2地下水位及水量的測(cè)定鋼卷尺、深水泵分節(jié)段開(kāi)挖后每節(jié)護(hù)壁1～2次3護(hù)壁周邊位移JSS30-10/15A數(shù)顯型收斂?jī)x每隔3節(jié)護(hù)壁一個(gè)斷面，每斷面2～3對(duì)測(cè)點(diǎn)每隔3節(jié)護(hù)壁1次4護(hù)壁下沉精密水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺挖孔樁頂節(jié)護(hù)壁上設(shè)3個(gè)測(cè)點(diǎn)每1節(jié)護(hù)壁1次5土層或巖層壓力及地下水壓力安裝壓力盒每隔3節(jié)護(hù)壁一個(gè)斷面，每斷面3～5個(gè)測(cè)點(diǎn)每隔3節(jié)護(hù)壁1次6砼護(hù)壁內(nèi)力及外力壓力計(jì)或應(yīng)變片每隔6節(jié)護(hù)壁設(shè)一對(duì)測(cè)力計(jì)每隔6節(jié)護(hù)壁1次7挖孔樁垂直度全丈儀、鉛直儀、錘球每隔3節(jié)護(hù)壁一個(gè)斷面每隔3節(jié)護(hù)壁1次(3)施工監(jiān)控量測(cè)信息反饋通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)，及時(shí)掌握土層、巖層和砼護(hù)壁支護(hù)結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中應(yīng)力、應(yīng)變的動(dòng)態(tài)變化，判斷砼護(hù)壁支護(hù)的穩(wěn)定程度，確保施工安全，為評(píng)價(jià)和修訂支護(hù)參數(shù)提供信息依據(jù)。(4)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)管理體系針對(duì)人工挖孔樁監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的特點(diǎn)，建立專業(yè)監(jiān)控量測(cè)組織機(jī)構(gòu)。由現(xiàn)場(chǎng)3～5人組成監(jiān)測(cè)組，由具有豐富施工經(jīng)驗(yàn)、監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)及有結(jié)構(gòu)受力計(jì)算、分析能力的技術(shù)人員擔(dān)任組長(zhǎng)。(5)監(jiān)控量測(cè)的結(jié)果分析人工挖孔穿過(guò)地下水位以上的黃土層時(shí)，監(jiān)控量測(cè)的變形基本為0；在人工挖孔穿過(guò)地下水位以下的濕陷性黃土層和破碎的分化巖層時(shí)，監(jiān)控量測(cè)的變形也很小，但為了人工挖孔的安全起見(jiàn)，在砼護(hù)壁中增設(shè)了Φ6mm鋼筋，間距20～30cm，以增大砼護(hù)壁的剛度和整體穩(wěn)定性。5.2制定各種詳細(xì)的預(yù)防措施和應(yīng)急預(yù)案針對(duì)挖孔施工中經(jīng)常發(fā)生的突發(fā)事故：塌孔、穿孔、涌水、異物墜落、高空墜物、起重工具失靈、失足墜入孔內(nèi)、水流泥砂涌入孔內(nèi)、觸電、停電、缺氧窒息等，在挖孔施工前制定了各種詳細(xì)的預(yù)防措施和應(yīng)急預(yù)案。(1)防塌孔、穿孔、涌水措施和應(yīng)急預(yù)案①針對(duì)陜北濕陷性黃土不同地層的土樣分析結(jié)果，因地制宜，采取相應(yīng)的開(kāi)挖方式和支護(hù)形式：對(duì)于輕微、中等濕陷性黃土及無(wú)水或水量小的土或巖層，采取深進(jìn)尺(每循環(huán)進(jìn)尺0.8～1.2m)開(kāi)挖施工，C25砼護(hù)壁按20cm厚1m高進(jìn)行支護(hù)；對(duì)于嚴(yán)重、很嚴(yán)重濕陷性黃土及有水或水量豐富的土或巖層，采取短進(jìn)尺(每循環(huán)進(jìn)尺0.4～0.6m)開(kāi)挖施工，C25砼護(hù)壁按20cm厚0.5m高(并增加適量的鋼筋)進(jìn)行支護(hù)。對(duì)地下水段配高揚(yáng)程潛水泵及膠皮軟管等。②應(yīng)急預(yù)案：建立應(yīng)急搶救領(lǐng)導(dǎo)小組和應(yīng)急搶險(xiǎn)隊(duì)伍，明確職責(zé)；配備必須的應(yīng)急設(shè)備和物資(高揚(yáng)程潛水泵、膠皮軟管、砂袋、磚、雨衣、雨鞋等)；采取及時(shí)的應(yīng)急響應(yīng)及處置措施，建立專項(xiàng)的應(yīng)急資金費(fèi)用。(2)防異物墜落、高空墜物、失足墜入孔內(nèi)、水流泥砂涌入孔內(nèi)措施和應(yīng)急預(yù)案①孔口周邊場(chǎng)地平整、砼硬化并做好周邊排水溝，孔口段設(shè)開(kāi)啟式的鋼板口蓋，防止土、石塊等雜物掉落孔內(nèi)，孔口周邊設(shè)0.7米高鋼筋圍欄進(jìn)行安全維護(hù)，設(shè)置安全警示標(biāo)牌，冬季作業(yè)孔口周邊應(yīng)做防滑處理，防止作業(yè)人員失足墜入孔內(nèi)；靠邊坡位置設(shè)帶網(wǎng)圍欄，防止邊坡零星土、石塊掉落，跌入孔內(nèi)。②應(yīng)急預(yù)案：建立應(yīng)急搶救領(lǐng)導(dǎo)小組和應(yīng)急搶險(xiǎn)隊(duì)伍，明確職責(zé)；配備必須的應(yīng)急設(shè)備和物資；采取及時(shí)的應(yīng)急響應(yīng)及處置措施，建立專項(xiàng)的應(yīng)急資金費(fèi)用。(3)防起重工具失靈、觸電、停電措施和應(yīng)急預(yù)案①在提升井架的頂部增設(shè)一套自動(dòng)抱鎖裝置，以防起重工具失靈時(shí)自動(dòng)鎖定，對(duì)起重的鋼絲繩和吊鉤均進(jìn)行定期檢查，發(fā)現(xiàn)磨損、缺陷及時(shí)更換；所有電纜編成束附著到鋼管搭設(shè)的框架上，再分設(shè)到每個(gè)孔口，做到管線布設(shè)整齊；所有電器設(shè)備均安裝漏電保護(hù)器，井下照明采用安全的低壓照明燈泡；配備一臺(tái)發(fā)電機(jī)，以防突然停電時(shí)應(yīng)急用。②應(yīng)急預(yù)案：建立應(yīng)急搶救領(lǐng)導(dǎo)小組和應(yīng)急搶險(xiǎn)隊(duì)伍，明確職責(zé)；配備必須的應(yīng)急設(shè)備和物資(提升井架的自動(dòng)抱鎖裝置、電器設(shè)備的漏電保護(hù)器、低壓照明燈泡、發(fā)電機(jī)等)；采取及時(shí)的應(yīng)急響應(yīng)及處置措施，建立專項(xiàng)的應(yīng)急資金費(fèi)用。(4)防缺氧窒息措施和應(yīng)急預(yù)案①用空壓機(jī)送風(fēng)至作業(yè)面，防止含氧量過(guò)低。當(dāng)孔內(nèi)出現(xiàn)氧氣不足，危及孔底作業(yè)人員時(shí)，用氧氣袋供作業(yè)人員自救，同時(shí)各墩多備1～2臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)(含配套的輸風(fēng)管)，加大孔內(nèi)空氣輸送量；墩位附近配備一臺(tái)250KW的發(fā)電機(jī)，以防突然停電時(shí)，以防井下作業(yè)人員不能及時(shí)上到孔口而造成缺氧窒息。②應(yīng)急預(yù)案：建立應(yīng)急搶救領(lǐng)導(dǎo)小組和應(yīng)急搶險(xiǎn)隊(duì)伍，明確職責(zé)；配備必須的應(yīng)急設(shè)備和物資(防護(hù)用口罩、氧氣袋、鼓風(fēng)機(jī)、輸風(fēng)管、發(fā)電機(jī)等)；采取及時(shí)的應(yīng)急響應(yīng)及處置措施，建立專項(xiàng)的應(yīng)急資金費(fèi)用。(5)為保證施工安全，防止相鄰樁在后期爆破作業(yè)中的影響，各墩群樁的開(kāi)挖深度按梅花狀錯(cuò)開(kāi)控制，相鄰兩樁孔開(kāi)挖深度高差按10m左右控制。(6)做好孔口周邊的防護(hù)措施：及時(shí)清除場(chǎng)內(nèi)及孔口周邊的土石方，防止土石塊落入孔內(nèi)傷人。樁孔護(hù)筒須高出地面200～300mm，以防雜物磚石滾入孔內(nèi)傷人?？字茉O(shè)置安全護(hù)欄和鋼板口蓋。5.3制定定期安全檢查和獎(jiǎng)罰制度孔口操作平臺(tái)、起重、吊裝機(jī)具、鋼絲繩及孔內(nèi)電氣設(shè)備等需定期檢查更換。人員上下時(shí)必須系安全繩，井口作業(yè)人員必須嚴(yán)格按要求正確佩戴安全帽(戴穩(wěn)系牢，以防脫落)，且口袋里不得裝有鑰匙、鋼筆等雜物。5.4改進(jìn)、提高機(jī)械設(shè)備的安全性能(1)潛水泵等電氣設(shè)備要配備安全漏電保險(xiǎn)開(kāi)關(guān)，樁孔內(nèi)的電源線都要采用防水、防潮產(chǎn)品。(2)孔口設(shè)開(kāi)啟式的鋼板口蓋：防止石塊、土塊等雜物掉落孔內(nèi)；在吊桶提升土渣至孔口位置向推車內(nèi)傾倒時(shí)，就立即關(guān)閉鋼板口蓋，防止吊桶內(nèi)的土渣誤落入孔內(nèi)傷人。(3)設(shè)置自動(dòng)抱鎖裝置：在提升井架的頂部增設(shè)一套自動(dòng)抱鎖裝置(含自動(dòng)抱閘電機(jī))，當(dāng)?shù)跬耙馔鈮櫬鋾r(shí)自動(dòng)抱鎖裝置自動(dòng)將吊桶的起吊鋼絲繩鎖位，使吊桶不會(huì)墮落到孔底傷人。5.5火工品及爆破作業(yè)管理嚴(yán)格執(zhí)行火工品領(lǐng)用、運(yùn)輸、使用制度。爆破作業(yè)時(shí)，實(shí)行爆破警戒制度。6相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定6.1鉆爆設(shè)計(jì)本橋嵌巖樁的嵌巖深度為4～14米，對(duì)樁基的下部巖層段施工進(jìn)行弱爆破作業(yè)，巖質(zhì)為Ⅳ類圍巖。6.1.1爆破參數(shù)(1)爆破直徑：根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備，鉆孔直徑取φ=38mm。(2)掏槽方式：受施工空間限制，采取中間孔底部布藥、四周布4個(gè)空眼的直眼掏槽方式。(3)炮眼布置：中間布一孔掏槽眼，周邊沿圓周等間距布設(shè)12孔。(4)炮眼深度：中間掏槽眼孔深1.2米，周邊眼1.1米。(5)裝藥結(jié)構(gòu)：中間眼靠近底部連續(xù)裝藥，周邊眼間隔裝藥。(6)填塞方式：所有裝藥眼用炮泥堵塞，周邊眼堵塞長(zhǎng)度不小于26cm，中間孔按裝藥長(zhǎng)度余孔全部堵塞，用粘土搓成直徑稍小于炮孔直徑的炮泥段，填塞時(shí)將炮泥段送入炮孔，用木制炮棍適當(dāng)加壓搗實(shí)。(7)選用的炸藥與雷管：炸藥選用乳化炸藥，中間掏槽眼和周邊眼均為毫秒延期雷管，中間眼和周邊眼雷管跳斷使用，由瞬發(fā)電雷管引爆。(8)單孔裝藥量：中間掏槽眼0.8kg，周邊眼0.2kg。爆破參數(shù)見(jiàn)圖6.1。炮眼編號(hào)炮眼深度（m）裝藥量（Kg）起爆雷管單眼裝藥小計(jì)11.204×0.20.8毫秒延期2-51.20//6-171.1012×0.22.4毫秒延期開(kāi)挖斷面2.54m2預(yù)計(jì)循環(huán)進(jìn)尺1m循環(huán)耗藥量3.2Kg炸藥單耗1.26Kg/m3圖6.1XX河特大橋挖孔樁爆破設(shè)計(jì)圖6.1.2爆破設(shè)計(jì)的優(yōu)化根據(jù)每次爆破后檢查情況，分析原因及時(shí)修正爆破參數(shù)，提高爆破效果，改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。(1)第一次爆破（即第一個(gè)孔）應(yīng)按設(shè)計(jì)爆破參數(shù)減半使用炸藥量，以證實(shí)爆破設(shè)計(jì)效果。(2)根據(jù)爆破效果和巖層節(jié)理裂隙發(fā)育、巖性軟硬情況，修正眼距、裝藥量，特別是周邊眼的有關(guān)參數(shù)。(3)根據(jù)爆破后石碴的塊度修正參數(shù)。石碴塊度小，說(shuō)明輔助眼布置偏密；石碴塊度大說(shuō)明炮眼偏疏，用藥量過(guò)大。(4)根據(jù)爆破振速監(jiān)測(cè)，調(diào)整同段起爆最大藥量及雷管段數(shù)。(5)根據(jù)開(kāi)挖面凹凸情況修正鉆眼深度，爆破眼眼底基本上落在同一斷面上。6.2砼配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)通過(guò)第一根百米樁基砼的灌注，我們積累了以下寶貴經(jīng)驗(yàn)：砼在導(dǎo)管內(nèi)105m高的落差下極易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，離析的砼在導(dǎo)管內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生堵管；砼在導(dǎo)管內(nèi)≤90m高的落差下就不會(huì)產(chǎn)生離析現(xiàn)象。根據(jù)這一寶貴的經(jīng)驗(yàn)，我們及時(shí)將砼的配合比做了如下的調(diào)整設(shè)計(jì)(主要是改變外加劑的品種和摻量)(見(jiàn)表6.1)：表6.1砼配合比設(shè)計(jì)表砼等級(jí)理論配合比(kg/m3)外加劑型號(hào)坍落度(mm)使用樁位水泥砂碎石水外加劑C2542575010351845.10GSH－Ⅱ高效緩凝減水劑180～200粘聚性小樁長(zhǎng)≤90m的樁C2542575010351655.10UNF－3C高效緩凝減水劑180～200粘聚性大90m<樁長(zhǎng)≤105m的樁對(duì)于90m<樁長(zhǎng)L≤105m的樁時(shí)：改用調(diào)整設(shè)計(jì)后的配合比的外加劑――山西黃河外加劑廠生產(chǎn)的山西UNF-3C型緩凝高效減水劑，摻量為水泥重量的1.2%。該外加劑起到的作用：增大減水率，增加砼的粘聚性，確保砼在100m多的落差下不會(huì)產(chǎn)生離析，避免了堵管現(xiàn)象的發(fā)生；對(duì)于樁長(zhǎng)L≤90m的樁時(shí)：采用原設(shè)計(jì)的配合比的外加劑――陜西高速新型建材有限公司生產(chǎn)的GSH-Ⅱ型緩凝減水劑，摻量為水泥重量的1.2%。7超長(zhǎng)人工挖孔樁施工7.1施工準(zhǔn)備每孔安設(shè)一臺(tái)自制的提升井架(或提升絞車一臺(tái))，孔口設(shè)開(kāi)啟式的鋼板口蓋，防止土塊等雜物掉落孔內(nèi)，孔口周邊設(shè)0.7米高鋼筋圍欄進(jìn)行安全維護(hù)；風(fēng)管、水管、電纜成束附到鋼管搭設(shè)的框架上，再分設(shè)到每個(gè)孔口，做到管線布設(shè)整齊；靠邊坡位置設(shè)帶網(wǎng)圍欄，防止邊坡零星土塊掉落，跌入孔內(nèi)。7.2孔壁支護(hù)(1)在挖孔深度達(dá)1m時(shí)，立模澆筑C25砼護(hù)壁，待砼初凝具有一定強(qiáng)度后，繼續(xù)下挖1m孔段，然后拆去上一段的護(hù)模，澆筑下一段，如此循環(huán)，邊挖邊支護(hù)，直至設(shè)計(jì)深度。(2)護(hù)壁形式：護(hù)壁采用兩種形式：(1)未見(jiàn)滲水時(shí)采用等厚度(20cm)圓截面C25砼護(hù)壁，每挖掘1.2～1.5米深時(shí)，即立模灌筑。兩節(jié)護(hù)壁之間留20～30cm空隙，空隙間抹砂漿。(2)見(jiàn)滲水時(shí)采用20cm厚外齒式C25砼護(hù)壁，兩節(jié)之間無(wú)空隙。7.3土層段人工挖孔本橋土層主要為黃土加古土壤層，土質(zhì)較硬，用風(fēng)鎬進(jìn)行開(kāi)挖，用鍬、鎬、釬修理孔壁，保證孔壁順直圓滑，沒(méi)有凹凸?fàn)睢?.4巖層段爆破開(kāi)挖本橋嵌巖樁的嵌巖深度為4～14米，對(duì)樁基的下部巖層段施工進(jìn)行弱爆破作業(yè)，巖質(zhì)為Ⅳ類圍巖。巖層段主要采取中間眼＋周邊眼的毫秒延期弱爆破的方案。7.5人工棄土、渣孔深大于人身高后，孔內(nèi)作業(yè)人員，將土裝入吊桶內(nèi)，孔口外人員用絞車提出孔口，并由專人將其提到孔口手推車內(nèi)，運(yùn)至專門棄土堆堆放。棄土(碴)集中堆棄，用裝載機(jī)倒運(yùn)出場(chǎng)。提升吊桶容量及吊重：本橋1#～4#墩及兩臺(tái)為0.5m3，5#墩為0.7m3；松土按1.5t/m3計(jì)，再考慮吊桶自重及安全系數(shù)，1#～4#墩提升重1t左右，5#墩提升重1.4t左右，滿足施工安全及實(shí)際開(kāi)挖進(jìn)度需要(日平均進(jìn)度1.5m左右)。7.6每循環(huán)進(jìn)尺樁位校正及垂直度控制樁基的開(kāi)挖過(guò)程中，垂直度的控制尤為重要。為了防止樁基開(kāi)挖過(guò)程中發(fā)生傾斜現(xiàn)象，除采用垂球控制垂直度外，還需采用激光鉛垂儀進(jìn)行校核控制。首先利用控制網(wǎng)，采用全站儀準(zhǔn)確放樣各樁基的中心點(diǎn)和參考高程。樁基的中心，采用“十”交叉線定位，護(hù)樁。在挖孔樁護(hù)壁時(shí)，采用經(jīng)緯儀把各護(hù)樁精確引到護(hù)壁上，然后進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖深度在30m以內(nèi)隨開(kāi)挖深度加大增加垂球重量，利用十字交叉法，用垂球進(jìn)行開(kāi)挖中心定位；開(kāi)挖深度30m以上，亦用垂球進(jìn)行每循環(huán)定位，同時(shí)，每挖深3～4m時(shí)需用激光垂準(zhǔn)儀進(jìn)行垂直度校核(把儀器架在護(hù)壁上，調(diào)平、對(duì)中，利用下激光點(diǎn)檢測(cè))，中心垂直度偏差不大于0.5％。7.7孔內(nèi)排水、通風(fēng)、照明及通信(1)孔內(nèi)排水：當(dāng)孔內(nèi)積水較多時(shí)(一般孔內(nèi)積水達(dá)10～30m)，用多組高揚(yáng)程潛水泵(揚(yáng)程可達(dá)到200m)排水，一般排水為3～4孔(至少2孔)同時(shí)進(jìn)行，這樣可以較快地降低水位至1～2m。排水管為活動(dòng)管，隨潛水泵移動(dòng)，水少時(shí)，直接用瓢裝到吊桶內(nèi)運(yùn)至場(chǎng)外。(2)通風(fēng)：一般正常的成年人需氧量為250ml/min，當(dāng)空氣中的氧氣含量低于正常的成年人吸入的氧含量(20ml/dl)時(shí)，就會(huì)感到呼吸不暢，當(dāng)氧含量為10ml/dl，就會(huì)感到呼吸困難。經(jīng)過(guò)測(cè)定當(dāng)人工挖孔至20m深后，作業(yè)人員就會(huì)感到呼吸困難，此時(shí)的氧含量<10ml/dl，這時(shí)就必須及時(shí)進(jìn)行孔內(nèi)通風(fēng)。當(dāng)人工挖孔超過(guò)20m深，采用HD-50S型鼓風(fēng)機(jī)(風(fēng)量1.3m3/min)通過(guò)輸風(fēng)管對(duì)孔底進(jìn)行通風(fēng)送氧，每孔配置1臺(tái)，以滿足孔底作業(yè)人員的供氧需要。利用風(fēng)鎬開(kāi)挖時(shí)，壓縮空氣輔助做為孔內(nèi)通風(fēng)，風(fēng)管為內(nèi)徑φ25mm塑料管沿孔壁布設(shè)，每孔1根，空壓機(jī)為300-WC型內(nèi)燃空壓機(jī)，每臺(tái)空壓機(jī)可同時(shí)供3～4個(gè)孔的作業(yè)。挖孔進(jìn)入巖層段爆破后，必須采用鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)輸風(fēng)管對(duì)孔底進(jìn)行通風(fēng)換氣。(3)照明：孔深超過(guò)10米后，孔內(nèi)設(shè)36V低壓照明電纜，接100w防水帶罩紅色燈泡，電纜沿孔壁布設(shè)，與風(fēng)管距離不小于0.5m。(4)通信：為保證安全生產(chǎn)，協(xié)調(diào)作業(yè)，上下聯(lián)絡(luò)通過(guò)設(shè)置上下兩部對(duì)講電話進(jìn)行。7.8清孔、檢孔(1)第一次清孔、檢孔人工挖孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，及時(shí)進(jìn)行孔底沉渣的清除工作，確保成孔后的孔底沉渣厚度為0。(2)鋼筋籠安裝第一次清孔完畢后，移走挖孔提升井架，采用25t的汽車吊下鋼筋籠。(3)第二次清孔、檢孔樁基成孔后要及時(shí)抽水，并進(jìn)行自檢及抽檢孔，必要時(shí)進(jìn)行二次清孔。(4)檢孔方法、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及頻率樁基成孔后、樁基鋼筋籠安裝完畢后灌注砼前進(jìn)行檢孔。以校過(guò)的測(cè)繩直觀地檢測(cè)孔深，以下到孔底人工檢查進(jìn)行校核為原則。①測(cè)繩測(cè)量的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：有經(jīng)驗(yàn)的測(cè)量人員通過(guò)測(cè)錘與孔底接觸時(shí)的不同反應(yīng)能感覺(jué)到二次清孔是否徹底，一般如孔底有沉淀，定會(huì)對(duì)測(cè)錘底產(chǎn)生一附著力，故在上提時(shí)感到測(cè)錘受拉，而且在下放測(cè)錘時(shí)，接觸到硬的巖面與接觸到軟的沉淀層的感覺(jué)也明顯不同。②測(cè)繩測(cè)量的方法：樁基成孔且自檢樁底沉渣清除徹底且無(wú)松動(dòng)塊后，采用測(cè)繩在樁周對(duì)稱的四個(gè)點(diǎn)位處進(jìn)行樁長(zhǎng)測(cè)定，記錄這四個(gè)點(diǎn)位處的樁長(zhǎng)值。在樁基鋼筋籠安裝完畢后灌注砼前進(jìn)行對(duì)應(yīng)的這四個(gè)點(diǎn)位處的樁長(zhǎng)值的復(fù)測(cè)，如無(wú)誤差值或誤差值很小(即沉渣厚度小于10mm)時(shí)，可灌注樁基砼；如有較厚的沉渣時(shí)，需進(jìn)行抽水、人工清除徹底后方可灌注樁基砼。③檢孔頻率及數(shù)量：測(cè)繩檢孔：自檢及抽檢檢孔頻率皆為100％，數(shù)量為全部樁孔；人工下到孔底檢孔：自檢檢孔頻率為100％，抽檢檢孔頻率為20％。7.9灌注水下砼(1)灌注樁孔順序樁孔灌注與挖孔作業(yè)交叉時(shí)必須隔排進(jìn)行，而且挖孔作業(yè)的爆破作業(yè)必須待隔排的樁孔砼灌注完3天后方可進(jìn)行。(2)接力泵的設(shè)置超長(zhǎng)人工挖孔樁墩位處的地面標(biāo)高比砼集中攪拌站高140m，砼澆筑除需從砼集中攪拌站處安設(shè)一臺(tái)輸送泵泵送外，還需在山腰的中部處再另增設(shè)一臺(tái)砼輸送泵接力，確保砼通過(guò)長(zhǎng)距離、大落差泵送后不會(huì)發(fā)生離析、堵管現(xiàn)象。(3)導(dǎo)管安裝采用垂直導(dǎo)管法灌注水下砼。導(dǎo)管采用φ300×10mm無(wú)縫鋼管，底節(jié)插管長(zhǎng)4.0m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)2.0～3.0m，另配1.0～1.5m的調(diào)整節(jié)3～4根，絲扣聯(lián)接。導(dǎo)管使用前須進(jìn)行水密實(shí)驗(yàn)、承壓實(shí)驗(yàn)、接頭抗拉試驗(yàn)，以檢驗(yàn)其密封性能和抗拉性能，符合規(guī)定要求后方可使用。導(dǎo)管底口距孔底30cm為宜，嚴(yán)格按確定的順序安放導(dǎo)管。安裝導(dǎo)管頂口料斗和球閥，首批砼數(shù)量(≥6m3)能滿足導(dǎo)管首次埋深(≥1.0m)和填充導(dǎo)管底部的需要。(4)砼灌注水下砼采用攪拌站集中拌和，砼罐車運(yùn)輸，汽車吊或卷?yè)P(yáng)機(jī)輔帶鉆機(jī)井架提升導(dǎo)管。砼利用罐車運(yùn)至孔口，直接向料斗內(nèi)傾倒。為保證罐車順利就位，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，利用枕木等在孔口附近搭設(shè)必要的爬坡道。首批砼下落后，連續(xù)澆注。澆注過(guò)程中保持孔內(nèi)水頭，并用測(cè)繩勤測(cè)孔內(nèi)砼面的位置，及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管埋深，使之控制在2～6m內(nèi)。為防止鋼筋籠上浮，當(dāng)澆注的砼頂面距鋼筋籠底1.0m左右時(shí)，降低澆注速度，當(dāng)砼升到鋼筋籠底口4.0m以上時(shí)，提升導(dǎo)管，使導(dǎo)管底口高于鋼筋籠底口2.0m以上，恢復(fù)正常澆注速度。水下砼澆注過(guò)程中，導(dǎo)管提升將確保垂直、緩慢，以防碰撞鋼筋籠或?qū)?dǎo)管拔超孔內(nèi)砼面。為保證樁頭質(zhì)量，砼澆注至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高1.5m以上。8超長(zhǎng)人工挖孔樁施工工藝流程超長(zhǎng)人工挖孔樁(102m)施工工藝流程見(jiàn)圖8.1，機(jī)具設(shè)備配置見(jiàn)表8.1，現(xiàn)場(chǎng)人員配備見(jiàn)表8.2。表8.1機(jī)具設(shè)備配置表序號(hào)名稱規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量備注1提升絞車自制臺(tái)24配1.5噸卷?yè)P(yáng)機(jī)2提升井架自制臺(tái)24配2.0噸卷?yè)P(yáng)機(jī)3空壓機(jī)7.5KW臺(tái)104潛水泵臺(tái)105攪拌機(jī)350L臺(tái)16低壓變壓器36V臺(tái)47風(fēng)鉆臺(tái)308鼓風(fēng)機(jī)HD-50S型臺(tái)26風(fēng)量1.3m3/min9裝載機(jī)ZL50臺(tái)1運(yùn)輸棄土10手推車輛3611自卸汽車8t輛212護(hù)壁模板高1.0m套60每孔按2.5套考慮13汽車吊25t臺(tái)114砼輸送泵HBT60臺(tái)1注：上表的機(jī)具設(shè)備按照每個(gè)墩位24根樁進(jìn)行配置。圖8.1超長(zhǎng)人工挖孔樁施工工藝流程圖表8.2勞動(dòng)組織表(按照每個(gè)墩位24根樁進(jìn)行配置)序號(hào)工種名稱工種人數(shù)備注1工班長(zhǎng)12技術(shù)人員4含測(cè)量員、安質(zhì)員、試驗(yàn)員等3孔口操作手244孔下作業(yè)人員48每孔2人5電工16機(jī)修工27砼工88其他操作工人12合計(jì)1009超長(zhǎng)人工挖孔樁質(zhì)量控制9.1挖孔工藝控制(1)及時(shí)對(duì)孔中心進(jìn)行測(cè)量、復(fù)核，防止中心偏斜。樁位中心線復(fù)測(cè)無(wú)誤后，將縱橫軸線引注在井圈內(nèi)壁上。施工中經(jīng)常檢查樁孔的垂直度和孔徑，確保樁孔垂直，孔壁圓滑，無(wú)凹凸，護(hù)壁砼厚度符合要求。成孔中心位置偏差不大于50mm，孔徑不小于設(shè)計(jì)樁徑(為保證成孔后孔徑符合設(shè)計(jì)要求，成孔孔徑按1.85米考慮