橋梁樁基水磨鉆施工技術研究與應用

余慶

摘要：在橋梁樁基石質基巖工程施工中，為降低施工難度、節(jié)約施工成本，采用橋梁樁基水磨鉆開挖施工方法成功解決了施工進度慢、施工成本高等問題，文章首先闡述了橋梁樁基水磨鉆施工技術的主要特點，基于其工藝原理，對其施工方法進行了具體分析，并提出了質量控制措施，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

關鍵詞：橋梁樁基；水磨鉆施工；取芯點

橋梁樁基水磨鉆施工技術適用于地形變化較大、機械鉆孔施工條件較難形成、施工區(qū)域居民及構造物較多、環(huán)保要求較高的橋梁樁基石方開挖工程的施工。

目前國家基礎設施建設正處在高速發(fā)展階段，通過復雜環(huán)境下的橋梁樁基施工的技術研究，積累經(jīng)驗，向類似工程推廣應用，提高施工效率，節(jié)約施工成本。

1.主要特點

（1）相比較于爆破開挖、旋挖鉆、沖擊鉆等常規(guī)施工方法，水磨鉆開挖施工具有場地適應性高、對環(huán)境污染小（污水和泥漿）、噪音小等特點。（2）采用水磨鉆施工振動小，能有效降低因爆破開挖和機械沖擊成孔等對周邊建筑物和結構物、樁基孔周邊圍巖的擾動及不同地質條件下爆破開挖控制、機械成孔對樁基樁徑、傾斜度的影響，可提高樁基自身的圍巖穩(wěn)定及樁基底部及孔壁的成型質量。（3）采用水磨鉆施工不受火工材料供應的制約，同時降低了火工材料管理的安全風險。（4）水磨鉆施工降低了樁基石方開挖的成本、安全性好、成孔質量高、施工效率穩(wěn)定。

2.工藝原理

樁基水磨鉆施工工藝是采取水磨鉆機沿樁基的圓周內沿鉆取一定數(shù)量的孔，孔與孔相連，依次鉆孔后將巖芯取出，使樁基中部巖體和樁壁分離開，在樁壁上形成一圈臨空面，然后對樁基中部巖體通過電鉆鉆孔、人工錘擊等方法進行分塊分裂，形成若干小塊巖石，利用卷揚機將巖塊吊出孔外，再進入下一層樁基開挖。不斷按照取芯、破裂、巖塊出渣的工序循環(huán)，進而達到樁基開挖成孔。

3.施工方法

3.1工藝流程

當孔內巖層為強風化、中風化和堅硬致密的微風化巖層時，采用水磨鉆施工，開挖樁孔要從上至下逐層進行。橋梁樁基水磨鉆開挖施工工藝流程主要如下：測量放樣→孔口防護→布置取芯點→水鉆鉆取柱狀巖芯→分裂中部巖石→樁孔修正→出渣→成孔檢查。

3.2布置取芯點

根據(jù)樁基直徑，沿樁基圓周均勻布置取芯點，取芯半徑為70mm，取芯圓與實際開挖輪廓相內切，取芯點布置見圖1。

3.3水磨鉆鉆取柱狀巖芯

（1）鉆取外周巖芯：根據(jù)布置好的取芯位置，依次鉆取外周的各個巖芯，單次取芯高度取50～60cm，將外周巖芯取完后樁體外圍便形成一個環(huán)形臨空面。（2）鉆取樁體巖芯：將樁體等分成三等份，沿樁基半徑方向鉆取巖芯，單次取芯高度同樣取50～60cm，形成沿半徑方向的垂直臨空面，以便于巖體破裂。

3.4樁基中部巖石分裂

（1）鉆孔：沿樁基半徑方向用手持式電鉆在已三等分的樁體上鉆眼，將樁體巖石進一步分成六等份。（2）巖石分裂：在沿樁基半徑方向鉆出的孔內打入鋼楔，人工用大錘錘擊鋼楔使樁體鉛鉆孔面被拉裂，并使底部發(fā)生水平剪切破裂，達到分裂樁體的目的。依次將其余樁體巖石分裂，使樁基巖體全部破裂。

3.5樁孔修正

（1）開孔前應對樁孔中心點位進行放樣，并在中心孔位周邊縱橫向施工不易擾動的地方埋設4個護樁，護樁要求插入地面并穩(wěn)固，通過埋設的4個護樁點拉線形成的中心點，采用吊錘與孔位中心點進行校核。（2）在開孔和鉆進過程中不斷采用測量儀器和護樁校核孔位中心點。樁基孔徑和垂直度，應符合設計與規(guī)范要求。（3）對不滿足鉆孔質量要求的孔進行糾偏。（4）采用樁孔鋼筋直徑加工約2m長的鋼筋籠檢孔器及時進行檢孔。

3.6出渣與成孔檢查

（1）樁孔內石渣采用電動卷揚機吊運出孔。根據(jù)樁孔的大小，用Φ48mm×3.0mm鋼管在孔口搭設一個矩形垂直運輸支架，扣件連接，搭設高度2～3m，運輸支架的強度、剛度及穩(wěn)定性需滿足石塊調運的需求，運輸支架上安裝定滑輪，卷揚機布置安裝在運輸支架底部，并與支架座可靠連接。（2）一次單循環(huán)施工作業(yè)中，將水磨鉆鉆出的巖芯進行依次出渣。在樁基孔口設置可水平打開的安全蓋板，待吊運出渣時，打開安全蓋板。其余時段掩好安全蓋板，防止雜物掉下。（3）當渣樣過大時，用風鎬和大錘破碎后再出渣，嚴禁直接將大尺寸的巖塊直接用鋼絲繩捆綁吊運。

（4）將樁孔挖至設計標高，依次檢查樁孔直徑、孔深、平面位置、垂直度，取芯檢測基底承載力，符合設計與規(guī)范要求后再進行下一道工序。

4.質量控制措施

（1）測量檢查加密控制樁點，采用全站儀按設計樁位坐標進行放樣，根據(jù)設計的樁基中心點確定樁孔邊線，以樁基中心點為圓心，樁基半徑r和護壁厚度δ之和作為半徑，確定樁孔邊線圓周。（2）為確保樁基直徑滿足設計要求，同時消除施工中存在的誤差和孔壁局部存在的殘余巖石對樁徑造成的偏差，樁基的鉆孔孔徑應超出設計要求的樁徑10cm。（3）孔口周邊應設置護圈，護圈高于地面≥30cm，以攔截地面匯水，并避免地表上的石塊、雜物落入樁孔。（4）孔口周圍100cm范圍設置防護欄，防護欄可采用架管搭設，高度≥120cm，在孔口部位設置安全網(wǎng)，安全網(wǎng)預留通行口以供人員上下和渣土運送。（5）在樁基開挖施工中，樁孔中心位置偏差≤50mm，開孔前設置高于原地面≥300mm的護圈，開孔鉆進過程中跟蹤測量孔斜并及時校正，鉆孔傾角<0.5%，孔徑≥設計孔徑，支承樁成孔孔深超設計深度≥50mm。

（6）采用測量儀器進行樁基孔位中心點及開孔高程的放樣定位，保障樁基中心點位的準確性。

（7）樁基采用水磨鉆施工，在樁孔周邊選取不易擾動的地方埋設4個護樁，通過4個護樁拉線交叉的中心與樁基設計中心點位進行校核，開孔階段需加強校核頻率，保障樁基成孔中心點位、孔徑及傾斜度滿足設計規(guī)范要求。（8）樁基采用水磨鉆施工時，要定期復核樁孔直徑及垂直度，從孔口中心處吊線錘的方法，檢查樁基中心位置偏差是否符合設計及規(guī)范要求，垂直度的偏差應≤0.5%。（9）樁基施工，按照測量量測的開孔高程及設計樁底高程控制開挖孔深，采用測繩等進行檢測。（10）施工過程中根據(jù)樁孔的實際地質情況與設計勘探孔地質情況描述進行核對，保障樁孔基滿足設計和規(guī)范要求。（11）樁基開挖完成后，對樁孔基底松散巖土進行清除，需滿足設計及規(guī)范要求。

5.結束語

綜上所述，采用水磨鉆進行樁基開挖施工，在施工區(qū)域居民較多、環(huán)保要求較高的要求下，可有效降低機械鉆孔噪音、泥漿污染及爆破開挖對施工區(qū)域周邊建筑物、樁基孔周邊巖層的擾動，降低了因爆破開挖及機械沖擊成孔對樁基周邊的圍巖擾動及不同地質條件下爆破開挖控制、機械成孔對樁基樁徑、傾斜度的影響，大大提高了樁基圍巖的穩(wěn)定性和樁基底部及孔壁的成型質量。

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