水磨鉆在丘陵陡坡地區(qū)高鐵路基錨固樁中的應(yīng)用

汪擁忠

（中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司,西安 710004）

水磨鉆在丘陵陡坡地區(qū)高鐵路基錨固樁中的應(yīng)用

汪擁忠

（中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司,西安 710004）

文章介紹了水磨鉆施工原理、施工工藝、施工要點(diǎn)等, 以實(shí)際施工實(shí)例對比常用的爆破施工技術(shù)驗(yàn)證其優(yōu)越性, 并提出水磨鉆在丘陵陡坡地段高鐵路基錨固樁應(yīng)用經(jīng)驗(yàn), 為類似工程施工提供參考。

水磨鉆;丘陵陡坡地區(qū);安全;運(yùn)用

1 工程簡介

新建渝萬鐵路是中國重慶市市內(nèi)連接重慶市渝北區(qū)和萬州區(qū)的一條城際鐵路，同時也是鄭渝鐵路的先期開工的一段，線路全長248公里，設(shè)計(jì)時速250公里/小時；DK43+617.852-DK43+718.852，線路右側(cè)，長108.148m，右側(cè)設(shè)置樁基托梁重力式路肩擋土墻。共設(shè)置錨固樁16根，樁長8—10m，樁截面為1.5×2.25m—1.5×2.5m；樁頂設(shè)置托梁，共8片；托梁頂設(shè)置重力式路肩擋土墻，擋土墻起點(diǎn)墻高4m，終點(diǎn)墻高4m，最大墻高7m。

本段屬于丘陵地貌，地面高程250—291m，相對高差10—40m，地形波狀起伏，坡度為5—25°，上覆坡洪積層（）、坡殘積層（）粉質(zhì)粘土，下伏侏羅系中統(tǒng)下沙溪廟組（xl）泥巖夾砂巖；泥巖為暗紫紅、紫紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄—中厚層狀，質(zhì)軟，砂巖呈灰黃色，淺灰色，中—細(xì)粒結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，巖層強(qiáng)風(fēng)化帶厚2—6m；弱風(fēng)化帶巖層完整。地表水及地下水對混凝土結(jié)構(gòu)均無侵蝕性。

本段右側(cè)為正在運(yùn)營的渝利鐵路，距離為30米左右，之間為農(nóng)田，水源充沛；左側(cè)緊接著渝萬鐵路洛磧梁場存梁區(qū)。

2 施工原理及工藝

2.1 水磨鉆施工原理

水磨鉆施工設(shè)備主要由鉆機(jī)、電動機(jī)和卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)成( 如圖1所示)。施工時, 電動機(jī)帶動鉆機(jī)在孔內(nèi)沿孔壁方向鉆取周邊巖芯( 如圖2所示) , 外圍鉆孔形成后，再在中間巖體合適的位置鉆孔，利用鋼楔將中間巖體松動、破碎至合適大小, 然后利用卷揚(yáng)機(jī)出渣。

圖1 施工設(shè)備示例圖

圖2 施工步驟示意

2.2 水磨鉆施工工藝

施工主要工藝流程如下:

（1）放樣。為了將樁位偏差及樁長控制在規(guī)范允許范圍之內(nèi)，必須放線定樁位中心及地面高程, 標(biāo)出孔樁開挖尺寸線,并計(jì)算出需要開挖的深度， 以便相關(guān)部門復(fù)查和驗(yàn)收。

（2）鎖口。在施工中往往會忽略鎖口的制作，鎖口在施工安全中起到不可忽略的作用，其擋住了孔口附近的雜物及地面水，防止落到孔中對施工人員造成傷害。一般要求高出原地面不少于35cm。

（3）開鉆巖體、出渣并護(hù)壁。開鉆前需將樁位范圍內(nèi)上層覆土及強(qiáng)風(fēng)化巖石挖掉，為防止樁孔壁坍塌，每開挖50cm應(yīng)立即澆筑混凝土護(hù)壁；巖體鉆孔開挖要從上到下逐節(jié)進(jìn)行, 先周邊后中間, 并根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際控制開挖深度, 利用鋼楔將中間巖體松動、破碎至適當(dāng)大小之后，然后利用卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行出渣。

（4）檢查孔樁質(zhì)量控制參數(shù), 并按上述方式逐節(jié)往下循環(huán)作業(yè)。施工過程中，每完成一個循環(huán)時，應(yīng)及時檢查孔軸線位置、標(biāo)高、截面尺寸和垂直度，以確定在規(guī)定范圍內(nèi)。

（5）成孔驗(yàn)收。開挖成孔后需對孔截面尺寸、開挖深度、樁位軸線和孔位垂直度等進(jìn)行測定、記錄,找相關(guān)單位確認(rèn)樁底地質(zhì)情況，并辦理驗(yàn)收手續(xù)。

2.3 施工要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

（1）水磨鉆在硬質(zhì)巖層鉆孔中能很好的發(fā)揮其優(yōu)勢，施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場情況確認(rèn)該地地質(zhì)條件，制定合理的施工方案,否則可能會適得其反。

（2）安全是工程成功與否的控制要點(diǎn)，加強(qiáng)安全技術(shù)交底, 規(guī)范操作是施工過程中的重中之重; 如進(jìn)行崗前培訓(xùn)，正確佩戴防護(hù)用品等。 特別注意用電安全, 杜絕用電事故。

（3）在施工中取出的渣都是粒徑比較大的石塊，而且都是臨時堆放于孔口附近，所以必需加強(qiáng)孔口支護(hù), 及時清理孔口土石、廢渣、污水以免造成孔口坍塌而對施工人員造成傷害。

（4）施工時應(yīng)注意鉆機(jī)合理的傾斜角度, 以保證成孔質(zhì)量。

（5）要注意施工進(jìn)度及擴(kuò)孔系數(shù)的合理匹配。在相同施工條件下，孔壁外圈水磨鉆鉆孔數(shù)越多，孔的擴(kuò)孔系數(shù)越小，但是鉆機(jī)在鉆進(jìn)相同深度的工作總量越大，進(jìn)度越慢；為了達(dá)到更好經(jīng)濟(jì)及工作效益，在施工時必須要找到施工進(jìn)度與擴(kuò)孔系數(shù)控制額平衡點(diǎn)。

（6）積極與電力管理部門溝通，對電力供電線路常常進(jìn)行檢修，以減小電力對施工的影響, 從而更好的保證施工進(jìn)度。

3 應(yīng)用成果及對比分析

3.1 施工應(yīng)用

新建渝萬鐵路DK43+617.852-DK43+718.852線路右側(cè)錨固樁，因爆破開挖施工影響渝利線正常運(yùn)行及洛磧制梁場的施工安全而停工一段時間之后,經(jīng)相關(guān)部門在現(xiàn)場考察之后決定，引入水磨鉆施工技術(shù)。本次施工引入的水磨鉆設(shè)備型號為DL160型, 功率為5.5 kW, 鉆筒長度為60 cm, 直徑為16cm。應(yīng)用水磨鉆施工技術(shù)后, 項(xiàng)目部順利完成了剩余140m的錨固樁挖孔施工。施工過程中未出現(xiàn)塌孔, 無安全事故,且對渝利線運(yùn)營及洛磧制梁廠生產(chǎn)基本無影響。在新建渝萬鐵路洛張路雙線中橋180m圓形樁基和另外177m錨固方形樁的挖孔施工中, 均采用了水磨鉆施工技術(shù), 且都收到了預(yù)期的效果。水磨鉆施工中所出的渣及施工后的成孔如圖3、4所示。

圖4 水磨鉆施工成孔示意圖

3.2 對比分析

通過現(xiàn)場施工控制以及以往施工中的經(jīng)驗(yàn)， 發(fā)現(xiàn)水磨鉆施工技術(shù)與爆破施工技術(shù)具有以下幾個方面的可對比性。

表1 水磨鉆施工技術(shù)與爆破施工技術(shù)對比分析表

（1）由以上表可知, 水磨鉆和爆破施工技術(shù)在總體施工進(jìn)度上相差不大, 但后者附帶的問題較多, 比如在施工過程中因很大的震動造成老百姓農(nóng)田開裂漏水,項(xiàng)目部因修繕會產(chǎn)生費(fèi)用及發(fā)生糾紛， 造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。

（2）錨固樁施工現(xiàn)場范圍內(nèi)有群眾居住、洛磧制梁場生產(chǎn)施工、渝利城際鐵路運(yùn)營, 爆破施工會產(chǎn)生較大噪音和震動,甚至，有時候會產(chǎn)生飛石， 對鐵路運(yùn)營和洛磧梁場施工及附近居民生活產(chǎn)生非常大的影響 , 常導(dǎo)致老百姓阻工。采用水磨鉆施工技術(shù)后, 阻工現(xiàn)象逐漸減少, 并能順利完成施工作業(yè)。

（3）成本支出。對水磨鉆施工和爆破施工項(xiàng)目部采用的是同一單價的勞務(wù)施工, 直接費(fèi)用相當(dāng), 但是爆破施工中火工品管理要求極其嚴(yán)格，要建設(shè)相應(yīng)的配套設(shè)施，定會產(chǎn)生很高費(fèi)用,這就導(dǎo)致 爆破施工成本上要高于水磨鉆施工技術(shù)。

4 通過現(xiàn)場的實(shí)施與總結(jié), 水磨鉆施工技術(shù)具有如下優(yōu)越性

（1）不產(chǎn)生有害物質(zhì)、不破壞巖體, 增加了安全保證。整個鉆進(jìn)過程中鉆頭與巖石接觸處都浸泡在水中，不產(chǎn)生粉塵等有害物質(zhì)，不會對施工人員身體健康造成危害；基本上不會對孔壁造成擾動和破壞,從而增加了施工作業(yè)的安全性。

（2）受施工條件影響小，特別在市政工程中優(yōu)越性極強(qiáng)。水磨鉆施工作業(yè)響度有限, 對附近居民的生活不會構(gòu)成太大影響。

（3）進(jìn)度較快。只要在孔頂上按上簡易的避雨設(shè)施，水磨鉆幾乎不受到天氣及周圍環(huán)境影響,能連續(xù)施工，能很好的滿足工期要求。

（4）成孔質(zhì)量好, 擴(kuò)孔系數(shù)小。水磨鉆施工過程很容易控制截面尺寸、中心位置、軸線位置, 從而超挖欠挖控制良好,可大大降低超灌混凝土的用量， 節(jié)約了施工成本。

5 結(jié)語

經(jīng)應(yīng)用水磨鉆施工技術(shù)指導(dǎo)新建渝萬鐵路DK43+617.852-DK43+718.852陡坡地段、線路右側(cè)錨固樁樁基開挖施工之后, 得出以下經(jīng)驗(yàn):

（1）水磨鉆施工技術(shù)適用于作業(yè)面小、人群密集程度高, 以及對噪聲、震動干擾較敏感的結(jié)構(gòu)物樁基的開挖施工。如:市政工程、鐵路既有線施工等。

（2）在缺乏電力供應(yīng)的邊遠(yuǎn)地區(qū)，選擇爆破開挖可能會更節(jié)約成本。

（3）水磨鉆施工使用面廣，在鐵路、公路橋梁以及路基防護(hù)施工中都可以使用，能很好的保證工期要求。

（4）在丘陵度陡地帶,要設(shè)置專門的排水通道，否則易造成農(nóng)田污染和滑坍; 加強(qiáng)施工用電安全管理, 杜絕用電隱患。

[1]姚曉榮. 人工挖孔樁施工技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用[J].山西建筑, 2008( 10 ).

[2]鐵建設(shè)[2010]241號.高速鐵路路基施工技術(shù)指南[S].

[3]李大紀(jì),李小云,藍(lán)輝.水磨鉆在趕場溝大橋樁基施工中的應(yīng)用[J].西部交通科技，2011（08）.