潛孔鉆掏孔輔助工法在水下硬質巖樁基施工中的應用

■肖世煜

（福建省交通建設工程監理咨詢有限公司，福州350001）

潛孔鉆掏孔輔助工法在水下硬質巖樁基施工中的應用

■肖世煜

（福建省交通建設工程監理咨詢有限公司，福州350001）

本文以南平延順高速公路百合大橋主墩樁基施工為例，針對其水中硬質巖層樁基施工，探討了潛孔鉆掏孔輔助沖擊鉆施工工藝的應用，并與常規鉆孔工藝進行比較，驗證了該工藝在水下硬質巖層樁基施工中，具有成孔效率高，經濟效益顯著的特點，可為同類工程提供參考。

水下樁基硬質巖沖擊鉆潛孔鉆掏孔功效

1 引言

硬質巖層因其巖層完整性好、強度高、硬度大，施工難度很大，特別是水下硬巖質鉆孔樁施工向來是樁基施工中的難點。因采用旋挖鉆工藝，成本大、效益低；采用常規沖擊鉆，進尺慢、沖錘損耗大，所以目前較常使用的旋挖鉆、回旋鉆、沖擊鉆等常規的鉆進成孔工藝難以滿足工程的施工要求。因而，如何高效的完成水下硬質巖鉆孔裝施工成為眾多工程迫切需要解決的問題。針對上述問題，在南平延順高速公路百合大橋主墩樁基施工中引進了潛孔鉆輔助沖擊鉆進行施工，從實踐效果看，該輔助工法能夠明顯提升水下硬質巖樁基的施工功效。

2 工程背景

百合大橋橫跨富屯溪，橋長474.5m，橋型布置為4× 30m預應力砼連續T梁+（83+150+83）m預應力砼變高剛構箱梁+1×30m預應力砼簡支T梁。主墩（5#、6#墩）樁基位于河道中心，水深8～13m；樁基直徑2.2m，共18根，設計樁長20～28m，均為嵌巖樁，入巖深度為14～20m。主墩處水流急、多裸巖，巖層完整、巖質硬（強度在60MPa左右），施工難度大。

先行開工的5-1和6-1樁基，使用常規沖擊鉆鉆進成孔法，因巖層堅硬，每日沖擊進尺僅20～30cm，且錘頭破損嚴重，甚至發生爆錘現象。若按照常規的沖擊鉆進工藝，水下樁基將無法按節點要求完成。而水中樁基能否順利完成，關系到到汛期來臨前承臺能否順利完成。

3 施工探索及實踐分析

為了盡快解決成孔進尺困難、沖錘不斷破損的不利局面，保證全橋施工工期任務的順利完成，必須對施工工藝進行重新選定和改進。在查閱了國內外相關施工資料的基礎上，結合工程實際情況，提出利用潛孔鉆先掏孔，再用沖擊鉆進行施工的方法，并在6-2#樁基中進行驗證。

3.1 工藝原理

考慮到巖層強度高，硬度大，整體性好，在采用沖擊鉆鉆孔前，先利用潛孔鉆對樁孔內的巖層進行鉆孔，孔數根據樁徑的大小來確定。通過這樣的輔助形式，破壞巖層的整體性，將樁基巖層化整為散，降低巖層的硬度，減少破碎巖石的所需的能量，有利于加快沖擊鉆施工的鉆進速度，如圖1所示。

圖1 工藝原理示意圖

3.2 工藝實踐

（1）結合實際施工情況，根據樁基長度、樁徑、入巖深度等，確定潛孔鉆鉆孔的數量及深度。百合大橋6-2#樁基，樁徑2.2m，設計樁長28m，入巖深度20m，鉆孔間距控制在80cm左右，因此6-2#樁基需鉆孔12個如圖2所示。為避免破壞端承部巖層的整體性，鉆孔深度以樁基地標高以上50～60cm處為宜。

（2）根據選用直徑為130mm的鉆桿，采用壁厚5mm，直徑150mm的鍍鋅鋼管作為導向管，如圖3所示。以8mm鋼板和I18工字鋼為材料，制作鉆孔定位架，如圖4所示。定位架高度為1m，設上鋼板和下鋼板，用5根1m長的工字鋼相連，其中上鋼板直徑比護筒直徑大20cm，下鋼板直徑比護筒直徑小20cm。在兩塊鋼板對應位置上割相應數量的鉆孔，孔徑180mm（根據導向管直徑來確定，一般比導向管直徑大2～3cm）。

圖2 鉆孔布置示意圖（單位：cm）

圖3 導向管制作

（3）定位框架套進護筒后，用吊機將制作好的導向管沿定位框架孔一直下放到裸巖面。安裝好導向管后，潛孔鉆機（型號為TH368Y）就位，鉆桿順著導向管開始取孔，平均10min進尺3m。取孔的碎渣由17m3/min的空壓機吹出。待取孔到設計樁底標高50cm時停止取孔，然后開始取第二個孔，如圖5所示。如此循環待一個樁基上所有的小孔取孔完成后，撤出潛孔鉆，拆除定位架，沖擊鉆機重新就位進行沖孔。

3.3 實踐效果

百合大橋主墩6-2#樁基采用潛孔鉆輔助施工后大大加快了沖擊鉆鉆進速度，實際平均進尺106cm/d，較原先常規沖擊鉆30cm/d的速度有了極大的提升。實際施工記錄顯示，常規沖擊鉆完成一根28m的樁基成孔需耗時62d，而采用潛孔鉆掏孔輔助沖擊鉆完成一根28m的樁基成孔僅耗時20d，極大的縮短了樁基成孔周期，同時也減少了沖擊鉆錘頭的損耗，經濟效益明顯。百合大橋5#、6#主墩共計18根樁基，從采用潛孔鉆取孔到樁基混凝土澆筑完成，僅耗時45d，較原施工計劃70d提前了25d，為后續在汛期前完成承臺施工爭取了充裕的時間。

3.4 工藝比較分析

結合百合大橋施工實際，從施工進度、施工質量、施工安全、施工成本等幾方面著手，對分別采用常規沖擊鉆、潛孔鉆輔助沖擊鉆、回旋鉆工藝進行水下硬質巖樁基施工的效益做對比分析。根據表1得知，潛孔鉆輔助沖擊鉆在水下硬質巖樁基施工中具有成孔周期短、效益高的優勢。

圖4 鉆孔定位架

圖5 潛孔鉆掏孔

表1 工藝分析表

4 結束語

通過延順高速公路百合大橋主墩樁基的施工實踐證明，在水下硬質巖鉆孔樁施工中，潛孔鉆掏孔輔助沖擊鉆較常規的沖擊鉆施工工藝具有入巖進尺快，縮短工期，節約成本的優勢，可應用于類似的工程施工。

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