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局 274300)

1 前言

人工挖孔樁技術是一項比較成熟的樁基礎施工技術，在我國公共交通和水利建設領域都得到了廣泛的應用。特別是在山區，由于山高谷深、交通不便，大型機械設備不容易到達樁位，人工挖孔樁的應用尤其廣泛。山區巖層上覆土較少，許多土木建設工程的基礎直接坐落在山體和巖石上，挖孔樁直接在巖石中掘進施工，經過長期的實踐，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量和安全、節約成本、加快施工進度、取得非常好的施工效果。

2 工法特點

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

b.操作簡單，不用爆破，在重要建筑附近或施工環境要求較高的地區尤其適用。

c.能夠群樁同時掘進施工，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行掘進的人工挖孔樁施工。

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，孔內打入鋼釬，使巖石裂開，分解成若干小塊，利用卷揚機吊出孔外;全部樁芯運出后，進行下一輪鉆孔、取芯、破碎、外運。循環施工直至孔底。隨后進行鋼筋籠安裝和混凝土澆筑。

5 施工工藝流程及操作要點

水鉆成孔挖孔樁施工主要包括以下幾道工序:施工準備、測量放線、搭設支架、井圈砌筑、水鉆開孔取芯、孔芯外運、樁芯打孔破碎、石塊外運、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 施工準備

正式施工前，水源、電源接通，將施工所用的材料、機具運輸到位，技術人員熟悉圖紙，了解地質情況、挖孔樁樁徑、深度等相關參數，并對操作人員進行技術和安全交底，達到開工的條件。

5.2 測量放線

使用全站儀進行測量定位，放出樁芯位置，并根據圖紙放出挖孔樁的圓周線，經監理單位復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計樁徑10cm左右。

5.3 搭設支架

正式施工前，需要搭設施工支架(見圖2)。施工支架由普通鋼管腳手架搭設而成。施工支架高4～6m，作為施工過程中的卷揚機支撐。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

支架搭設完成后，在支架上固定卷揚機和滑輪，接通電源，調試到正常工作狀態。

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，作為樁孔的維護結構，防止開挖過程中雜物或明水進入樁孔。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，下鐵絲套環取出鉆芯。鉆孔時向井孔外側傾斜3°左右，預留出鉆具的尺寸，保證循環施工時樁徑不變。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

水鉆施工一邊進行，一邊對取出的鉆芯組織外運。鉆芯由卷揚機吊裝吊斗運出。

5.7 樁芯打孔破碎

全部鉆孔及取芯施工完成后，對剩余的樁芯進行破碎。樁芯破碎首先使用風鉆打孔，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，用鐵錘打入風鉆孔，樁芯沿鉆孔開裂，繼續打孔，將樁芯分解成800kg以內的石塊。

5.8 石塊外運

破碎的石塊用卷揚機外運，石塊用鋼絲繩捆扎，保證捆扎牢靠，提升至孔頂后，側向拉出至地面，解開鋼絲繩，繼續外運下一石塊。石塊清運干凈后繼續下一輪的鉆孔取芯、破碎外運施工。

為保證井孔內人員的安全，石塊外運過程中在操作面上方搭設防砸棚，防砸棚面積小于樁孔面積的一半，既能夠使石塊順利外運，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。夜間停工時，操作工具吊起至水面以上，防止工具泡水。如出現破碎巖層或裂隙，按照設計方案施工混凝土護壁即可。

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挖孔樁施工相同。如果樁孔內滲水較多，可采用混凝土水下灌注的方式，屬于常規工藝，這里不再贅述。

6 材料與設備

所用材料與設備列于下表:

水鉆開孔人工挖孔樁所用材料與設備表

7 質量控制

開挖過程中質量控制要點為:?樁徑控制:采用與孔徑相同的檢控器一邊開挖一邊檢孔，確保孔徑符合設計要求;?樁的垂直度控制:采用垂線法進行。

8 安全措施

開挖過程中一定做好井孔防護，防止雜物墜入井中傷人;石塊外運過程中重點做好卷揚機的檢修、鋼絲繩的檢查，對出現斷絲、破股的鋼絲繩及時更換;吊運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;陰雨天氣經常檢查用電設備是否漏電，確保施工安全。

9 環保措施

水鉆開孔的廢漿用水泵排出，經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統一堆放并外運到指定位置;靠近居民生活區作業時，井孔要進行防護，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，相對于常規巖層內的人工挖孔樁成本降低30%左右;施工過程中不需要造漿，不需要大型設備，相對機械成孔節約成本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，節約了工期，降低了管理成本，提高了經濟效益。