論某公路大橋樁基礎(chǔ)施工水磨鉆技術(shù)

盧剛旭

摘要 樁基施工在各類工程項(xiàng)目中廣泛運(yùn)用，如高層建筑、公路橋梁等項(xiàng)目。樁基成孔方式有機(jī)械成孔和人工成孔，但有一些特殊地段，沒有條件架設(shè)鉆孔設(shè)備，或樁基附近為居民聚集地，更不適用爆破成孔，只能采取人工成孔。為解決人工成孔效率低下的問題，文章提出采用水磨鉆施工技術(shù)。基于此文章論述了水磨鉆施工的工藝原理，總結(jié)了具體的工藝流程，并提出了質(zhì)量控制的一些具體措施，旨在為同行提供借鑒。

關(guān)鍵詞 公路大橋;樁基施工;水磨鉆技術(shù);技術(shù)要點(diǎn)

中圖分類號 TU753.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）13-0090-03

0 引言

某公路大橋橫跨山間洼地，位于丘陵及河谷地帶，地形蜿蜒起伏，大部分橋樁位于山坡上，山坡坡度超過45°，無條件架設(shè)鉆孔設(shè)備。該公路大橋區(qū)位地層由內(nèi)源沉積巖和覆蓋層組成，橋樁附近為居民聚集地，不宜采用爆破施工或機(jī)械沖擊成孔[1]。結(jié)合該項(xiàng)目的地形地貌，并考慮施工區(qū)域鄰近居民區(qū)和公路，因此施工過程中采用人工挖孔的方法，同時(shí)配合水磨鉆技術(shù)。

1 水磨鉆法施工的優(yōu)勢

目前大部分工程項(xiàng)目普遍使用沖擊鉆、旋挖樁、人工爆破等方法進(jìn)行樁基成孔。施工階段主要存在的問題包括：

（1）工程項(xiàng)目現(xiàn)場條件不符合，施工成本較高。

（2）作業(yè)過程中產(chǎn)生過大的噪聲和振動(dòng)，對周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

（3）因火工品短缺或天氣原因而延誤工期。

（4）因作業(yè)不安全而產(chǎn)生損失等。

水磨鉆法施工最顯著的優(yōu)勢是成本。當(dāng)前油料價(jià)格、原材料成本上漲，加之政府對火工品的管控愈加嚴(yán)格，需要諸多繁瑣的審批程序，使水磨鉆技術(shù)的優(yōu)勢更加凸顯。除了成本優(yōu)勢之外，工期優(yōu)勢是水磨鉆法施工的另一大優(yōu)勢。此法很少擾動(dòng)地層，且無須爆破，可在同一區(qū)域內(nèi)多點(diǎn)作業(yè)，全天候循環(huán)[2]。由于此法施工難度不高，利于更好地優(yōu)化成本與工期。在項(xiàng)目施工過程中采用的機(jī)械設(shè)備較小，不會破壞相鄰結(jié)構(gòu)，對周邊環(huán)境影響不大。

2 水磨施工工藝

2.1 施工工藝流程（見圖1）

2.2 定位及平臺

樁基定位是一項(xiàng)關(guān)鍵的基礎(chǔ)性技術(shù)，也是挖孔樁的初始工序[3]。

（1）嚴(yán)格控制樁基定位過程?；谠O(shè)計(jì)圖紙精準(zhǔn)計(jì)算坐標(biāo)，應(yīng)用全站儀進(jìn)行樁基定位。采用“換手測量”的方法進(jìn)行放樣測量，即為了確保測量結(jié)果的精準(zhǔn)度，確保初始測量偏差控制在一定范圍內(nèi)，應(yīng)在測量過程中互換前后視。

（2）完成樁基定位工序后，施工作業(yè)平臺。施工作業(yè)平臺除了滿足施工操作空間，還能夠保護(hù)井口、擋水、排水及承受施工荷載。樁基作業(yè)平臺的質(zhì)量對后續(xù)施工順利進(jìn)行作用重大，須嚴(yán)格控制作業(yè)平臺的質(zhì)量，確保滿足安全作業(yè)需求。用C15混凝土澆筑平臺基面，整個(gè)平臺呈正方形布局，面積為2.5 m×2.5 m，四周澆筑10 cm厚的C15混凝土進(jìn)行周邊地面的硬化，為有效引排地表水，硬化地面需保持一定的流水坡度。

（3）樁基位置周邊須澆筑混凝土鎖口，鎖口直徑為2.2 m，比樁體大20 cm，鋼筋混凝土厚40 cm（Ф10@150鋼筋網(wǎng)），鎖口頂比施工平臺高20 cm，起到擋水作用，也能防止雜物墜落，有利于作業(yè)安全。

（4）完成施工作業(yè)平臺工序后，在正式開挖孔樁之前，基于樁位放樣點(diǎn)布置護(hù)樁，護(hù)樁布置成十字形，即垂直從樁位中心處引出4個(gè)護(hù)樁，埋設(shè)在鎖口中心位置，用混凝土澆筑埋好的護(hù)樁，形成保護(hù)層，以免破損。在作業(yè)過程中，必須復(fù)核護(hù)樁的樁基中心及高程，及時(shí)糾偏調(diào)整，確保護(hù)樁不偏離樁心，且具有準(zhǔn)確基準(zhǔn)高程。

2.3 排水施工措施

為了確保作業(yè)安全，必須制定科學(xué)的排水方案，及時(shí)引排地表水。該大橋鄰近鐵路沿線，樁基施工中很少有地下水，因此須著重引排地表水。無須在樁基孔內(nèi)設(shè)集水井，但在施工現(xiàn)場需配置抽水機(jī)，一旦地下水滲入樁基孔內(nèi)，能在第一時(shí)間進(jìn)行抽排[4]。

2.4 提升支架及其他設(shè)施

孔口操作平臺施作完工并驗(yàn)收合格，需在平臺上搭設(shè)提升結(jié)構(gòu)，包括定型井架、雙排防雨支架、防墜器、卷揚(yáng)機(jī)等部件，形成整套挖孔樁提升系統(tǒng)。為防止樁孔口有雨水滲入，可加設(shè)彩鋼瓦大型防水棚，確保雨天也能正常施工。為保證樁基孔內(nèi)人員操作安全，通風(fēng)設(shè)施、照明設(shè)備、防毒裝備等應(yīng)配備齊全。

挖孔樁提升系統(tǒng)工作流程：樁基底人工出渣→棄渣入桶→電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)將吊桶輸送到地面→棄渣倒入手推車→轉(zhuǎn)運(yùn)至存渣場集中堆放→棄土場填埋、加強(qiáng)環(huán)保綠化。

2.5 井口及護(hù)壁

樁孔開挖過程的支護(hù)方案為鋼筋混凝土護(hù)壁，護(hù)壁混凝土厚度上、下分別為20 cm、15 cm，節(jié)高為90 cm，護(hù)壁混凝土強(qiáng)度與樁基樁身混凝土同級。

護(hù)壁澆筑模板用鋼模板拼裝形成，護(hù)壁模板可實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。護(hù)壁采用人工澆筑混凝土，用鐵扦插搗護(hù)壁澆筑邊，使混凝土更為密實(shí)，自上而下形成圓形支撐。混凝土拆模條件應(yīng)根據(jù)具體氣候，時(shí)間至少超過24 h，混凝土強(qiáng)度需達(dá)到70%及以上。

2.6 強(qiáng)風(fēng)化巖和土層挖孔方案要點(diǎn)

樁基施工方案為人工挖孔，從上至下逐層開挖，先開挖中間部位，再延伸向周邊，孔徑以+5 cm左右為宜;開挖至巖層后，使用傳統(tǒng)工具無法繼續(xù)開挖，該項(xiàng)目引入水磨鉆技術(shù)施工：

（1）雨季開挖樁基時(shí)，為確保雨天不影響施工進(jìn)度，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場的具體條件，在樁基洞口搭設(shè)防雨棚，用鋼管支架搭設(shè)，確保在雨天作業(yè)時(shí)，雨水不會滲入樁基中。

（2）樁基開挖至巖層，開始采用水磨鉆技術(shù)施工，采用這一施工技術(shù)應(yīng)分節(jié)推進(jìn)，節(jié)深0.6 m，通常使用風(fēng)鎬、水磨鉆、裝渣桶等工具施工。

（3）如遇樁基內(nèi)積水、滲水，對正常樁基作業(yè)產(chǎn)生影響，必須先抽出孔內(nèi)積水，用水泵抽取;為確保樁基底空氣流通，應(yīng)向孔內(nèi)輸送新鮮空氣，采用專用鼓風(fēng)機(jī)自孔底向上吹，實(shí)現(xiàn)孔內(nèi)與地面之間的空氣對流。

（4）在巖層不穩(wěn)定的條件下開挖樁基，應(yīng)采取護(hù)壁支護(hù)方法，用混凝土澆筑護(hù)壁;混凝土厚度及鋼筋設(shè)置嚴(yán)格遵照項(xiàng)目施工圖紙的要求，同時(shí)應(yīng)考慮水磨鉆施作范圍會擴(kuò)大的情況，對樁徑進(jìn)行對應(yīng)調(diào)整，同步采用加厚護(hù)壁的方案進(jìn)行控制[5]。

2.7 堅(jiān)石、次堅(jiān)石水磨鉆機(jī)施工要點(diǎn)

（1）構(gòu)成開挖巖體臨空面：鉆孔點(diǎn)布置、內(nèi)徑孔壁基線設(shè)計(jì)均應(yīng)遵照設(shè)計(jì)尺寸布置開挖面，以170 mm直徑的鉆頭進(jìn)行鉆取，鉆巖大致0.6 m深，以15°傾角向孔壁往外鉆，使樁基巖石鉆取后，構(gòu)成一個(gè)臨空面。

（2）樁基巖體開挖：將樁基巖體劃分為3等份，依托平均劃分的基準(zhǔn)線，配合水磨鉆技術(shù)鉆取巖芯，構(gòu)成3個(gè)單獨(dú)的巖體;樁基中端位置的巖體用風(fēng)鎬繼續(xù)打孔，最后形成6等份。

（3）將鋼楔插入至風(fēng)鎬孔，并進(jìn)行錘擊，使巖體裂開：將鋼楔打進(jìn)風(fēng)鎬鉆孔之中，并用大錘進(jìn)行捶打，受沖擊力、擠壓力持續(xù)作用，巖體底部會剪切破裂，從而分解、裂開。

（4）棄渣裝入吊桶內(nèi)，出渣采用電動(dòng)垂直提升系統(tǒng)，水磨鉆施作后的棄渣需依次出渣，從樁孔一側(cè)到另一側(cè)，由電動(dòng)垂直提升系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)循環(huán)出渣。

（5）調(diào)整樁基孔壁及下次循環(huán)作業(yè)前的準(zhǔn)備工作：水磨鉆鉆取工序施作后，樁基孔壁內(nèi)部會產(chǎn)生鋸齒狀形態(tài)。以免影響樁徑空間，應(yīng)對周邊偏位、錯(cuò)位情況進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，將樁徑內(nèi)多余的巖體清除;對樁基底部偏位進(jìn)行監(jiān)控，并及時(shí)調(diào)整，完成此步驟后，循環(huán)下次作業(yè);水磨鉆技術(shù)施工效果詳見圖2。

2.8 成孔質(zhì)量控制指標(biāo)

水磨鉆法成孔控制指標(biāo)見表1。

3 水磨鉆法施工的安全控制

水磨鉆法施工中應(yīng)注意下列安全事項(xiàng)：防孔內(nèi)坍塌、防高處墜落物傷人、防機(jī)械及觸電傷害等。

3.1 安全施工保障措施

首先，加強(qiáng)項(xiàng)目管理人員安全意識，提升安全管理水平，實(shí)現(xiàn)齊抓共管安全的工作局面;其次，加強(qiáng)安全教育，結(jié)合各施工工序、工種的不同開展安全教育，提升安全教育的針對性、實(shí)效性，凸顯安全教育效果;第三，相關(guān)安全管理人員項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)源辨識不足，導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)源動(dòng)態(tài)管理不佳。應(yīng)強(qiáng)化提升項(xiàng)目管理人員的安全理念，樹立安全效益的思想，根據(jù)項(xiàng)目生產(chǎn)活動(dòng)實(shí)際，動(dòng)態(tài)管理風(fēng)險(xiǎn)源;最后，結(jié)合工程項(xiàng)目施工特點(diǎn)，制定完善的安全管理制度，確保生產(chǎn)施工中按章操作，有效規(guī)避各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 作業(yè)前控制重點(diǎn)

（1）在施工作業(yè)前，要做好現(xiàn)場的安全保護(hù)工作，做到文明作業(yè)，作業(yè)過程嚴(yán)格遵循項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)，作業(yè)人員須持證上崗，做好新員工的培訓(xùn)、考核工作[6]。

（2）進(jìn)入施工現(xiàn)場時(shí)，需正確佩戴安全帽，井外作業(yè)人員應(yīng)在護(hù)欄上系好安全帶，入井作業(yè)人員應(yīng)在井口牢固處系好安全帶，并做好絕緣防護(hù)處理。

（3）施工前應(yīng)先落實(shí)各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備的性能狀態(tài)檢查，做好日常保養(yǎng)及維護(hù)。

（4）專業(yè)電工負(fù)責(zé)項(xiàng)目現(xiàn)場的所有用電設(shè)施，配電箱應(yīng)裝設(shè)防水裝置并配有門鎖。在施工前須認(rèn)真核查全部電纜線，電纜架空應(yīng)超過2 m，確保機(jī)械、電閘、漏電裝置、保險(xiǎn)設(shè)備等全部安全后才可用電。

（5）提前檢測鋼絲繩的安全性和牢固性，不得帶病害施工;保證提升裝置的穩(wěn)定、牢固，配重應(yīng)控制在200 kg以內(nèi)。

（6）在孔口周邊掛設(shè)安全網(wǎng)，并設(shè)置1.2 m防護(hù)欄;井口圍護(hù)應(yīng)比地面高出30 cm;用防護(hù)罩全面覆蓋空壓機(jī)。

（7）入井作業(yè)前，由專人檢測樁基是否穩(wěn)定，排除安全隱患，確保護(hù)壁無裂縫后開始作業(yè)。

（8）將軟梯懸掛在孔口位置，供應(yīng)急使用。

3.3 作業(yè)過程中控制重點(diǎn)

（1）作業(yè)過程中如遇卡鉆，切忌強(qiáng)行啟動(dòng)，須立即切斷電源查因。

（2）開孔超過10 m后，須配置通風(fēng)設(shè)備，確保施工安全。

（3）不得在孔口周邊堆放挖出的棄渣，避免機(jī)動(dòng)車行駛威脅井壁安全。

（4）桶內(nèi)棄渣不能裝滿，其與桶頂應(yīng)保持10 cm左右的距離，在施工前應(yīng)標(biāo)識出距桶頂10 cm的位置，同時(shí)要確保掛鉤安全，并保證掛鉤不脫鉤;作業(yè)過程中應(yīng)由專人把守孔口，對入井作業(yè)人員情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（5）單次挖掘作業(yè)控制在1 m以內(nèi)，如果深度超過5 m，應(yīng)在施工人員頭頂上1.5 m處設(shè)置安全保護(hù)裝置。

（6）作業(yè)中如遇涌沙和地下水，須及時(shí)采取有效的堵沙、排水方案;棄渣時(shí)確保周邊環(huán)境安全，無車輛及行人通行。

3.4 停止作業(yè)后控制重點(diǎn)

（1）停止作業(yè)后孔口需封閉，以免人員誤墜。

（2）下班后應(yīng)切斷施工場地的電氣閘刀。

4 結(jié)論

文章通過論述某公路大橋樁基礎(chǔ)施工水磨鉆技術(shù)，證明水磨鉆法施工比其他方法更加安全，更能保證施工質(zhì)量，其特點(diǎn)如下：

（1）水磨鉆法施工作業(yè)中無須爆破，避免飛石墜落;施工設(shè)備小，無傾覆風(fēng)險(xiǎn)，可減少對周邊環(huán)境的擾動(dòng);不會影響正常車輛行駛，不會威脅周邊構(gòu)筑物安全。

（2）水磨鉆法施工可直觀觀測及管控成孔情況，樁徑、沉渣等情況均可直接檢測，施工作業(yè)簡單，無附加要求，只需遵循一般作業(yè)程序，并把握樁體灌注質(zhì)量即可。

綜上所述，水磨鉆法施工具有設(shè)備輕便、操作簡單、占用面積小、作業(yè)可靠等優(yōu)點(diǎn)，能保證項(xiàng)目進(jìn)度、成本及質(zhì)量。無須爆破，很少擾動(dòng)周邊環(huán)境，環(huán)保性、安全性俱佳。對沒有機(jī)械作業(yè)、爆破作業(yè)條件的狹窄場所或臨近公路、鐵路等樁基施工，具有良好的適用性。

參考文獻(xiàn)

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