新型装配式桁吊出渣设备在桥梁人工孔挖桩中的应用

新型装配式桁吊出渣设备在桥梁人工孔挖桩中的应用

于海洋

四川乐西高速公路有限责任公司     四川成都

摘要：人工挖孔桩基由于工艺简单、质量高造价低等优点是一项比较常见的基础施工技术。随着工程技术的发展，人工挖孔桩的弊端明显，在一些地区的使用开始受到限制。但是在一些地势陡峭的山区机械设备无法到达和目前大量存在的矩形桩基施工无机械设备可以成孔，不得不采用人工挖孔施工工艺。本文依托乐西高速建设马边河设计了一种装配式桁吊出渣设备的桩基施工方法，有效的提高支架稳定性和施工作业的安全性，提高了人工挖孔的施工效率，对同类工程的施工具有较强的推广意义。

关键词：桥梁工程；人工挖孔桩；施工技术；施工设备

中图分类号：U445.4         文献标识码：A

The application of new assembled truss crane slag discharge equipment in artificial hole pile excavation of bridge

Abstract: Due to the advantages of simple process, high quality and low cost, manual digging pile is a common foundation construction technology. With the development of engineering technology, the disadvantages of manual digging piles are obvious, and the use of manual digging piles in some areas has begun to be limited. However, in some steep mountainous areas, mechanical equipment can’t reach and there are a large number of rectangular pile foundation construction without mechanical equipment to form holes, so manual excavation construction technology has to be adopted. Based on the construction of Mabian River in Lexi Expressway, this paper designs a pile foundation construction method of assembled truss lifting slag discharge equipment, which effectively improves the stability of support and the safety of construction operation, and improves the construction efficiency of manual hole digging, which has a strong reference significance for the construction of similar projects.

Key words: bridge engineering ; artificial digging pile ; construction technology ; construction equipment

0引言

人工挖孔桩是指采用简单的施工设备人工挖掘成孔，然后安装钢筋笼，浇筑混凝土从而承载力大截面桩。一般适用于设备难以到达的山区、无地下水或地下水较少的土层岩层和直径较大的桩。可以看出人工挖孔桩具有施工机具简单，无噪声无污染对周围环境无影响，成桩截面灵活可设计成圆形、方形不同形式，桩截面大单桩承载力高等优点。通常人工挖孔桩采用单臂小型吊具进行渣石吊卸，防护设施简陋，施工人员环境恶劣，存在诸多安全隐患，风险极高。因此人工挖孔桩施工过程中的安全问题，一直是难以解决的行业问题，也是一个值得研究的课题[1-4]。

1工程概况

本工程以四川省乐西高速马边至昭觉段S1-1项目桥梁工程为例，本标段内地形山高坡陡，缓坡非常少，地质主要为粉砂质泥岩、砂岩。本项目内共有150根抗滑桩，抗滑桩均为矩形桩，截面尺寸

1.8m×2.5m，2.0m×3.0m，2.5m×3.5m三种不同规

格，桩长18m~30m。该项目内矩形抗滑桩均采用

“人工挖孔”工艺施工

2装配式桁吊出渣设备

针对传统人工挖孔桩施工工艺中存在的缺陷，依托本工程进行对人工挖孔桩新型的设备的设计工作，经过数次试验总结和分析论证后，设计出新型装配式桁吊出渣设备，达到理想效果，满足预期的功能。

2.1结构构成

装配式桁吊包括钢桁支架、轨道式行吊、装配式轻型防护棚及装配式护栏。竖撑采用4根3.5m高双拼14槽钢，两侧焊接护栏插销耳板,门字横梁采用I20b工字钢，门字横梁两端上翼板处预留防护棚安装插销孔，其余外侧两列纵梁采用80×60×4方管连接闭合。同时前后两面采用80×60×4方管作为斜撑，侧面设置有80×60×4方管的剪刀撑。根据孔的不同尺寸，加工横梁、纵梁及斜撑，除竖撑脚底连接板及纵向轨道梁采用300×300×20mm钢板，其余连接板采用300×280×10mm钢板。顶端行吊轨道纵梁采用I25b工字钢，以孔的最大尺寸增长1.5m加工，根据不同孔尺寸，在翼板上预留锁止孔，保证电动葫芦能够行走至弃渣坑上方，便于卸渣作业。装配式防护棚采用铝合金方管和彩钢制作，为坡屋面形式，底部纵梁对应不同尺寸预留插销孔。装配式护栏采用50cm×120cm插挂式防护围挡，配有上中下三段式挂钩，底部焊接30cm高钢板作为踢脚板。具体构造如图1所示。

图1  装配式桁吊构造图

2.2设备特点

（1）采用装配式桁吊出渣设备出渣，提高了出渣效率和安全性，主受力杆件采用工字钢、方管及双拼槽钢，连接采用栓结，与地面采用螺杆锚固，桁架整体稳定、可靠性高。

（2）吊卸系统配置自行走电动葫芦由轨道梁行走至弃渣坑上方自动卸载，提高了出渣效率，避免了传统人工拉拽带来的安全风险。

（3）采用装配式轻型彩钢防护棚遮盖，防止雨水落入孔内，改善了施工环境，减少了因下雨造成的湿滑风险。

（4）四周护栏采用装配式标准护栏，能够全面防护孔位周边的滚石和坠物，提高作业人员安全性，同时便于安拆。

2.3施工工艺流程

桥梁人工挖孔桩工艺流程如图2所示

图2  人工挖孔桩工艺流程

（1）装配式桁吊加工：桁吊加工根据不同孔径的尺寸并扩大30cm进行设计，避免地脚连接板侵入挖孔面。顶端电动葫芦滑轮轨道纵梁以挖孔的最大尺寸加长1～2m，并根据不同孔尺寸，在翼板上预留限位孔，保证电动葫芦能够行走至弃渣坑上方，便于卸渣作业。竖撑两侧焊接三段式护栏插销圆管固定耳板，高度为10cm、60cm、120cm，装配式护栏可直接插挂于圆管横杠上，底部焊接30cm高钢板作为踢脚板。装配式防护棚采用铝合金方管和彩钢制作，为坡屋面形式，底部纵梁对应不同尺寸预留插销孔。

（2）锁口混凝土连接螺杆预埋施工：在锁口混凝土施工时预埋连接螺栓，可采用钢筋焊接的双层井字架进行固定，有效保证螺栓预埋的平面准确与竖直，锁口混凝土浇筑时采用人工二次收面，注意混凝土表面的平整度，保证螺杆栓结的有效长度，避免连接板与混凝土表面贴合不密，栓结不牢固造成连接板发生变形，影响竖撑的二次使用。

（3）桁吊安装：首次安装先于地面拼装两侧竖撑、纵梁、剪刀撑及斜撑，使用小型吊车分别吊至孔口连接地脚螺栓，再依次安装门架横梁、纵向轨道梁及电动葫芦，最后安装防护棚及护栏围挡。转场安装时，先解除地脚螺栓，拆除防护棚及护栏围挡后，由吊车整体吊转安装。桁吊安装如图3所示。

图3  桁吊安装示意图

（4）吊卸渣桶直径50cm，高60cm，采用3mm厚钢板制成，渣桶设计采用插销自锁可自翻自倒型，装渣时应低于桶顶10cm，严禁超装或冒顶。渣桶提升至孔口后，遥控电动葫芦在轨道梁上行走至渣坑上方位置，再遥控下降卸载，行走过程中要控制行走速度，缓起步缓停止，避免摇晃造成渣桶中的土石滚落孔内。

2.4安全措施

（1）施工前，认真熟悉图纸与施工方案，组织工人进行技术交底，针对地勘报告中可能出现涌水、有害气体等不利情况，编制应急处置方案，现场应提前配备处置设备设施。

（2）支架安装完成后，要组织验收，确保连接杆件栓结牢固，竖撑地脚连接板与混凝土表面贴合密实。

（3）在挖掘作业时，井下作业人员要树立自我安全意识，做好有害气体监测，随时观察孔内发生异常情况，如发现涌水，塌方，孔壁开裂或者异味等异常情况，要立即向值班人员报告，等采取措施后方能作业。

（4）孔口周围设置安全踢脚栏板，孔口2m范围内不得堆放杂物，井口周围设置防护栏，防止边坡滚石及杂物坠入。

（5）挖孔桩至5m以下时，在井内设置可移动式钢制防护棚，放置于开挖面上方约2m，随挖掘深度下放。吊运时渣土应低于桶顶10cm，以防掉落，吊桶上下要平稳垂直，作业人员站在安全护罩下方。

（6）现场各种机构设备必须由专业人员操作，机械设备要认真维护保养，严禁带病运行。

（7）现场井下施工照明采用12伏照明灯，并在用电区域内严格接地，接零和安装漏电保护器，各开挖孔分闸用电。施工区内电线电缆要具有良好的绝缘性，并严禁拖地埋地，防止磨损。

（8）坚持挖孔作业排水送风先行。每次下井作业必须先鼓风通气15分钟后方可进行，施工时不断向孔内输送新鲜空气，必要时施工送风同时进行。同时，经常毒气检测仪不断地监测井内有无毒害气体。

2.5使用效果

采用装配式桁吊出渣设备施工，桁架整体式吊装安拆，方便快捷，节约人工和机械成本；卸渣时不再需要人工拉拽操作，有效提高出渣效率和安全性，节约了施工工期。

以乐西高速马边至昭觉段S1-1项目矩形抗滑桩人工挖孔为例，在保证施工质量安全前提下，使用本设备施工相比常规施工工艺，单孔支架拆装由6个工人减少至4个工人，搭设时间由8小时降低至2个小时；装卸工2人，渣土吊卸由6个小时减少至4个小时；单根桩成孔工时可节约89h，单根桩工期减少约9天。采用装配式桁吊出渣设备施工可节约成本44.7万元，经济效益十分明显。经实践证明，装配式桁吊出渣设备施工比传统常规的钢管支架施工，具有更高的安全性和可靠性。

3结语

在设备使用的1年时间中，施工作业及整体吊装过程中未出现支架失稳变形的情况，支架系统稳定可靠，成孔效率得到提高，还减少了部分人工投入，改善了孔内施工作业环境和部分工人的劳动强度，获得了各参建单位的高度好评。新型装配式桁吊设备有效为山区桥梁人工挖孔桩提供了安全保障，极大的提高了施工效率，在一定程度上促进了国内人工挖孔桩施工技术的发展。

参考文献

[1]李贤桂.新型人工挖孔桩自动升降装置在高速铁路上的应用[J].建筑技术开发,2021,48(12):111-113.

[2]秘荣明.人工挖孔桩在桥梁施工中的应用[J].交通世界,2018(Z1):162-163.

[3]莫颂奇.浅谈人工挖孔桩施工技术的应用[J].科学之友,2012(09):112-113.

[4]柳维维.人工挖孔桩在公路桥梁施工中的应用[J].交通世界,2021(32):146-147.