浅谈人工挖孔的成孔和护壁

摘要：结合京石二通道项目的实际情况，通过几个方面的验算，如支架稳定、爆破施工、护壁厚度等，对人工挖孔桩在施工中的安全控制，提供最基本的数据支持。

关键词：人工挖孔；支架稳定；爆破；护壁厚度

Abstract: combining the two northern channel the project's actual situation, through the aspects of a check, such as stents blasting construction, stable, protecting wall thickness, the artificial dig-hole pile in construction of security control, provide the most basic data to support.

Keywords: artificial dig-hole; Stents stability; Blasting; Protecting wall thickness

中图分类号：P633.2文献标识码：A 文章编号：

（一）前言

人工挖孔桩：采用人工开挖，小型卷扬机起吊弃土石渣，分节开挖及护壁成孔。

其施工设备简单、无污染、适应性强等诸多优点。特别是在狭窄地方或山区,更能体现其优越性。

本合同段内桩基础位于旱地，另外根据地勘资料，本标段范围地下水较少，地层状况较好，且无不良地质及有害气体，适合人工开挖。

并且可按进度要求,组织人员同时进行数根桩开挖成孔；此外,采用人工挖掘可直观桩基周围或桩端的土层情况,便于控制桩基质量。

（二）工艺流程

一般采用人工挖孔，分段立模，现浇护壁，直至设计深度，再下发钢筋笼，浇筑混凝土的施工工艺。

（三）支架稳定验算

渣土外运，一般采用三角支架，配备小型卷扬机，通过滑轮组带动吊桶垂直运输。

支架工作示意图：

为了确保在施工过程中，不出现支架的倾覆，特对支架的稳定进行验算。

A是吊桶中心到支点的距离，1.3m，

B是支点到配重中心的距离，1.7m。

按每次装完吊桶的80%，高60cm，圆底直径40cm的吊桶重量约

D=Π×0.2×0.2×0.6×0.8×26KN/m3=1.57KN, 相当于310斤

配重度： P=2×1.57×1.3/1.7=2.26KN，也就是相当于450斤。

在现场就地取材，每个支架用5个100斤的土袋，作为配重。

（四）爆破施工

当孔深进入弱风化岩层时，人工开挖凿除较为困难，此时可采取少药多炮的浅眼松动爆破方式掘进。当挖掘至距孔底设计标高时，停止爆破，采用人工凿除的方法开挖到位，防止松动孔底，影响地基承载力。

具体爆破方案如下：

根据工程地质报告，桥梁孔桩的地质表层为厚度不等的粉质粘土层，其下依次为全风化片白云岩、强-中风化白云岩及微风化白云岩。

1、竖井爆破法进行设计

1) 孔眼的布置：炮眼呈同心圆布置，同心数目为三圈，靠近开挖中心的为掏槽眼，外圈为周边眼，中圈为辅助眼。

掏槽眼：掏槽眼比其他炮眼深0.2～0.3m，布置1个。

周边眼：沿周边布置9个，眼距取0.4～0.5m。

辅助眼：沿掏槽眼周边布置5个。

2) 爆破参数的确定

a) 炮眼直径：采用手持式凿岩机钻孔，钻孔孔径取Ф=35～40mm。

b) 炮眼深度：周边眼0.6m,掏槽眼0.8m，辅助眼0.8m。

c) 单位炸药量：采用类比法，q取值1.8kg/m3。

d) 掘进每循环所需炸药量：

Q=q×s×L×ŋ＝1.8×1.77×1.10×0.8=2.8kg

Q-掘进每循环所需炸药量，kg；

q-炸药单耗，kg/m3

s-掘进断面积，m2

L-平均炮眼深度，m

ŋ-炮孔利用率，一般为0.8～0.95；

根据岩层特性和参考资料，炸药量Q一般取2.8～3.5kg。

3) 每个炮眼的装药量：

Q0=Q/N=2.8/15=0.19kg

N-炮眼数量，个

Q0 –每个炮眼的装药量，kg；辅助眼、掏槽眼装药量比周边眼要多15～20%。

2、炸药选用：选用乳化炸药，炸药药卷直径32mm，每卷200g。

3、装药结构和堵塞

掏槽眼和周边眼、辅助眼均采用连续反向装药结构。周边眼采用间隔装药，即一个空眼，一个装药眼。炮孔堵塞是很重要的工序，堵塞可以使炸药爆炸完全，改善爆破效果。堵塞材料用砂、黏土或砂和黏土的混合物，其配合比是砂：黏土：水=4：5：1；堵塞材料事先拌好，做成泥条备用。

4、起爆网络

1) 引爆方式和连线方式

起爆方式：采用电雷管起爆法施工爆破，孔内采用不同段别的电毫秒起爆网络。

2) 起爆顺序

起爆顺序按先掏槽眼，再掏辅助眼，最后掏周边眼的顺序。

3)、爆破注意事项：

卷扬机钢丝绳直径不小于6mm。同一个承台下的桩基不能同时开挖，开挖之前先在孔口四周做好排水设施及出渣道路，合理布置施工场地，机械设备距孔壁保持大于1m的距离，尽量减少对孔壁的侧压。

1、井下爆破工必须持证上岗，作业时不允许穿化纤服装。

2、进入作业现场，要认真检查，处理孔内的四周的浮石，确认安全后方可作业。

3、爆破器材运输有专业民爆公司负责。

4、装药器材必须完好，雷管采用电毫秒雷管。所有设备撤出后方可开始装药。

5、必须采用孔底爆破装置，爆破现场必须设信号标志，并有专人看守。

6、必须按照规定时间起爆。起爆前相邻孔位的工作人员全部撤离到安全位置，同时要做好警戒，防止无关人员进入现场。

7、每次爆破15分钟后，由现场专职安全员和现场管理人员，采用气体检测仪对孔内空气成分进行检测，当孔内空气质量符合《环境空气质量标准》（GB3095）中的3级标准后，再进行施工。

8、如果出现哑炮，至少等待15分钟之后，并经检测空气质量符合《环境空气质量标准》（GB3095）中的3级标准后，才能安排专职人员下井查看。

9、爆破后，如果存在较大的石块，无法用吊桶运出，则必须使用扁平的软底皮兜吊运，每次限吊运一块，并且在吊运前，孔下人员必须先上到地面等待。

人工挖孔桩炮孔位示意图

（五）护壁厚度验算

1、护壁模板

每孔配备自制的钢模板2节（每节一米）。钢模板由两半圆圈组成，用螺栓连接，上中下设三道6～8号槽钢圈顶紧，不另设支撑，以便浇注混凝土和下节挖土操作。

2、护壁厚度计算

混凝土采用韩建商品混凝土,坍落度宜为120－140左右。

第一节混凝土护壁(原地面以下1米)径向厚度为40cm，并高出地面30cm，使其成为井口围圈，以阻挡井上土石及其它物体滚入井下伤人，并且便于拦挡地表水和桩孔定位。

另外为了保证第一节护壁的整体性，孔内护壁环向均布3根φ10的通长钢筋，竖向均布10根φ10的钢筋，绑扎后，与锁口混凝土同时浇筑成型。

护壁示意图：单位（cm）

护壁厚度计算：

在进行人工挖孔桩护壁厚度计算时，取本工程最大孔径1.5m，孔深取10m，根据北京市勘测设计研究院有限公司所做的工程地质勘测报告可知内摩擦角取最小值12度。按地面以下5m有水，土石的重度取最大26kN/m3，水重度取10 kN/m3。