巖石地層水鉆開孔人工挖孔樁施工工法

張金東

(山東省荷澤市單縣水務(wù)局 274300)

1 前言

人工挖孔樁技術(shù)是一項比較成熟的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，在我國公共交通和水利建設(shè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。特別是在山區(qū)，由于山高谷深、交通不便，大型機(jī)械設(shè)備不容易到達(dá)樁位，人工挖孔樁的應(yīng)用尤其廣泛。山區(qū)巖層上覆土較少，許多土木建設(shè)工程的基礎(chǔ)直接坐落在山體和巖石上，挖孔樁直接在巖石中掘進(jìn)施工，經(jīng)過長期的實踐，逐漸摸索出了水鉆開孔人工挖孔樁的施工方法。使用該工法能夠保證工程質(zhì)量和安全、節(jié)約成本、加快施工進(jìn)度、取得非常好的施工效果。

2 工法特點(diǎn)

a.該工法適用性強(qiáng)，對水、電、路的要求較低，能夠廣泛應(yīng)用于山區(qū)、溝谷等交通條件差的地區(qū)。

b.操作簡單，不用爆破，在重要建筑附近或施工環(huán)境要求較高的地區(qū)尤其適用。

c.能夠群樁同時掘進(jìn)施工，互相之間不互相干擾，適用于趕工期的工程。

3 適用范圍

該工法適用于在偏軟巖層中進(jìn)行掘進(jìn)的人工挖孔樁施工。

4 工藝原理

通過水鉆沿樁徑邊緣鉆若干個孔，孔孔相連，鉆孔后取芯，待所有水鉆鉆孔連成一個環(huán)后，樁芯就與樁壁分離了，形成了樁芯的臨空面;之后在樁芯上打孔，孔內(nèi)打入鋼釬，使巖石裂開，分解成若干小塊，利用卷揚(yáng)機(jī)吊出孔外;全部樁芯運(yùn)出后，進(jìn)行下一輪鉆孔、取芯、破碎、外運(yùn)。循環(huán)施工直至孔底。隨后進(jìn)行鋼筋籠安裝和混凝土澆筑。

5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

水鉆成孔挖孔樁施工主要包括以下幾道工序:施工準(zhǔn)備、測量放線、搭設(shè)支架、井圈砌筑、水鉆開孔取芯、孔芯外運(yùn)、樁芯打孔破碎、石塊外運(yùn)、下一輪鉆孔取芯。施工工藝流程見圖1。

圖1 水鉆開孔人工挖孔樁施工工藝流程

5.1 施工準(zhǔn)備

正式施工前，水源、電源接通，將施工所用的材料、機(jī)具運(yùn)輸?shù)轿唬夹g(shù)人員熟悉圖紙，了解地質(zhì)情況、挖孔樁樁徑、深度等相關(guān)參數(shù)，并對操作人員進(jìn)行技術(shù)和安全交底，達(dá)到開工的條件。

5.2 測量放線

使用全站儀進(jìn)行測量定位，放出樁芯位置，并根據(jù)圖紙放出挖孔樁的圓周線，經(jīng)監(jiān)理單位復(fù)核后便可以開始施工?？紤]到施工過程的誤差以及開孔之間的殘余巖石，一般開挖樁徑大于設(shè)計樁徑10cm左右。

5.3 搭設(shè)支架

正式施工前，需要搭設(shè)施工支架(見圖2)。施工支架由普通鋼管腳手架搭設(shè)而成。施工支架高4～6m，作為施工過程中的卷揚(yáng)機(jī)支撐。支架四角落在樁口外圍，支架頂部用防雨布覆蓋，保證陰雨天氣正常施工。

圖2 支架示意圖

支架搭設(shè)完成后，在支架上固定卷揚(yáng)機(jī)和滑輪，接通電源，調(diào)試到正常工作狀態(tài)。

5.4 井圈砌筑

開始開挖前，首先沿樁孔四周砌筑50cm高的井圈，作為樁孔的維護(hù)結(jié)構(gòu)，防止開挖過程中雜物或明水進(jìn)入樁孔。井圈由漿砌片石或磚砌成，寬度不小于30cm。

5.5 水鉆開孔取芯

準(zhǔn)備工作全部完成后，開始水鉆鉆孔取芯，水鉆開孔沿樁孔四周進(jìn)行，鉆孔直徑15cm，孔深60cm。鉆到深度后，在鉆縫中打入鋼釬，折斷鉆芯，下鐵絲套環(huán)取出鉆芯。鉆孔時向井孔外側(cè)傾斜3°左右，預(yù)留出鉆具的尺寸，保證循環(huán)施工時樁徑不變。鉆孔布置見圖3。

圖3 水鉆開孔布置圖(以3m直徑樁為例)

5.6 孔芯外運(yùn)

水鉆施工一邊進(jìn)行，一邊對取出的鉆芯組織外運(yùn)。鉆芯由卷揚(yáng)機(jī)吊裝吊斗運(yùn)出。

5.7 樁芯打孔破碎

全部鉆孔及取芯施工完成后，對剩余的樁芯進(jìn)行破碎。樁芯破碎首先使用風(fēng)鉆打孔，鉆頭直徑25mm，孔位距離樁芯邊緣50cm左右，孔孔間距也在50cm左右，鉆孔完成后使用圓錐狀鋼釬打入孔中，鋼釬直徑10～35mm，用鐵錘打入風(fēng)鉆孔，樁芯沿鉆孔開裂，繼續(xù)打孔，將樁芯分解成800kg以內(nèi)的石塊。

5.8 石塊外運(yùn)

破碎的石塊用卷揚(yáng)機(jī)外運(yùn)，石塊用鋼絲繩捆扎，保證捆扎牢靠，提升至孔頂后，側(cè)向拉出至地面，解開鋼絲繩，繼續(xù)外運(yùn)下一石塊。石塊清運(yùn)干凈后繼續(xù)下一輪的鉆孔取芯、破碎外運(yùn)施工。

為保證井孔內(nèi)人員的安全，石塊外運(yùn)過程中在操作面上方搭設(shè)防砸棚，防砸棚面積小于樁孔面積的一半，既能夠使石塊順利外運(yùn)，又能保證操作人員安全。

開挖過程中如果有水滲漏，使用水泵排水，確保人員能夠正常作業(yè)。夜間停工時，操作工具吊起至水面以上，防止工具泡水。如出現(xiàn)破碎巖層或裂隙，按照設(shè)計方案施工混凝土護(hù)壁即可。

5.9 鋼筋籠下放與混凝土澆筑

鋼筋籠下放和混凝土澆筑與常規(guī)挖孔樁施工相同。如果樁孔內(nèi)滲水較多，可采用混凝土水下灌注的方式，屬于常規(guī)工藝，這里不再贅述。

6 材料與設(shè)備

所用材料與設(shè)備列于下表:

水鉆開孔人工挖孔樁所用材料與設(shè)備表

7 質(zhì)量控制

開挖過程中質(zhì)量控制要點(diǎn)為:?樁徑控制:采用與孔徑相同的檢控器一邊開挖一邊檢孔，確?？讖椒显O(shè)計要求;?樁的垂直度控制:采用垂線法進(jìn)行。

8 安全措施

開挖過程中一定做好井孔防護(hù)，防止雜物墜入井中傷人;石塊外運(yùn)過程中重點(diǎn)做好卷揚(yáng)機(jī)的檢修、鋼絲繩的檢查，對出現(xiàn)斷絲、破股的鋼絲繩及時更換;吊運(yùn)過程中采取可靠的防砸措施;操作人員按章操作，不搞疲勞作業(yè);陰雨天氣經(jīng)常檢查用電設(shè)備是否漏電，確保施工安全。

9 環(huán)保措施

水鉆開孔的廢漿用水泵排出，經(jīng)過沉淀處理后再排入河道;開挖出的廢棄物隨時按照工程指定地點(diǎn)統(tǒng)一堆放并外運(yùn)到指定位置;靠近居民生活區(qū)作業(yè)時，井孔要進(jìn)行防護(hù)，并防止噪音擾民。

10 效益分析

由于水鉆開孔人工挖孔樁不使用炸藥，降低了開挖成本，相對于常規(guī)巖層內(nèi)的人工挖孔樁成本降低30%左右;施工過程中不需要造漿，不需要大型設(shè)備，相對機(jī)械成孔節(jié)約成本20%左右;由于施工過程中沒有振動，互相間沒有擾動，因此可以多個樁同時施工，節(jié)約了工期，降低了管理成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。