大埡口大橋樁基水磨鉆人工挖孔施工技術(shù)

■陳紹欽

（福建第一公路工程集團(tuán)有限公司，泉州 362000）

0 引言

近年來(lái)我國(guó)交通建設(shè)迅速發(fā)展，新建道路與沿線重要的構(gòu)筑物經(jīng)常出現(xiàn)交叉或緊鄰的情況。貴州省六威高速三標(biāo)的大埡口大橋就與滬昆鐵路水大支線燕子巖隧道上下交叉，在嚴(yán)禁采用爆破的情況下鐵路隧道頂部樁基選擇水磨鉆人工挖孔施工技術(shù)。通過(guò)本文希望能夠幫助施工人員更好地了解水磨鉆人工挖孔施工技術(shù)，針對(duì)施工過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題，提出相應(yīng)的解決措施。

1 工程概況

大埡口大橋左幅共1聯(lián)4×40m，右幅共2聯(lián)3×40m+4×30m，橋面寬度左右幅均為11.25m，下部橋墩基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)，樁徑1.8m。大埡口大橋上跨滬昆鐵路水大支線燕子巖隧道，橋梁中心線與隧道中心線夾角為85.24°，第三跨樁基底與隧道頂最小的凈高差為38m，樁基地質(zhì)從上到下依次為粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化玄武巖、中風(fēng)化玄武巖（frk=30MPa）。為避免對(duì)地下鐵路隧道頂部地質(zhì)圍巖產(chǎn)生擾動(dòng)，保證鐵路線正常運(yùn)行，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用水磨鉆人工挖孔方式成孔。

2 施工方案及施工工藝

2.1 前期準(zhǔn)備

在正式施工前，先進(jìn)行施工場(chǎng)地平整、水電接通、材料和機(jī)具準(zhǔn)備、管理人員配備、勞動(dòng)力配置、安全防護(hù)培訓(xùn)等，并對(duì)操作人員進(jìn)行技術(shù)交底和安全交底。

2.2 水磨鉆人工挖孔主要施工工藝流程

2.2.1 水磨鉆機(jī)介紹

本橋水磨鉆機(jī)采用HZ15-A型,配備3～5個(gè)水磨鉆筒，每個(gè)鉆筒上有7個(gè)刀頭。水磨鉆筒直徑為16cm，高度為63cm，一個(gè)循環(huán)可鉆深度50～60cm。

2.2.2 主要施工工藝

主要施工工藝如圖1所示。

圖1 主要施工工藝流程

2.2.3 施工作業(yè)

開(kāi)挖之前，樁位定位準(zhǔn)確，樁基周?chē)贾靡欢〝?shù)量的護(hù)樁。并在樁孔四周?chē)_(kāi)挖并澆筑一圈寬度為60cm鋼筋混凝土井臺(tái)，井臺(tái)的高度高于地面30cm，作為樁孔的防護(hù)設(shè)施，以避免井口進(jìn)水或者雜物墜入井內(nèi)。井臺(tái)施工完成后搭建并固定鋼管支架，在支架上部安裝滑輪，為了保證支架的使用穩(wěn)定性，安裝的滑輪應(yīng)為定滑輪，定滑輪與卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)建良好的提升系統(tǒng)。支架頂部搭設(shè)防水雨棚，防止雨水進(jìn)入孔內(nèi)，并保證下雨天也能繼續(xù)施工。

在進(jìn)入中風(fēng)化玄武巖層之前，可以利用鍬、鎬等工具開(kāi)挖土層及強(qiáng)風(fēng)化巖層，并及時(shí)澆筑15cm厚的C25鋼筋混凝土護(hù)壁，控制開(kāi)挖尺寸不大于1m以保證安全。

2.2.4 水磨鉆挖孔

當(dāng)開(kāi)挖到弱風(fēng)化、中風(fēng)化玄武巖層，采用水磨鉆施工，風(fēng)鎬配合，分節(jié)進(jìn)行，每節(jié)施工深度約為60cm。當(dāng)施工過(guò)程中孔內(nèi)積水較深時(shí)，采用排水泵將孔內(nèi)的積水排出；當(dāng)開(kāi)挖深度到達(dá)5m以上時(shí)，及時(shí)采用通風(fēng)措施，由孔底向地面上吹，與地面上空氣形成對(duì)流，確保孔內(nèi)施工人員的安全。如施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)巖層不穩(wěn)定時(shí)，及時(shí)擴(kuò)孔澆筑鋼筋混凝土護(hù)壁，以保證安全。水磨鉆主要施工步驟如下：

（1）本橋樁基樁徑1.8m，沿樁基孔壁四周布置40個(gè)取芯眼點(diǎn)，相鄰芯圓心間距為13cm，鉆取芯孔的直徑為17cm，取芯長(zhǎng)度約為55cm，鉆取方向依次向外傾斜大于6.3°以防縮孔。傾斜度計(jì)算：水磨鉆機(jī)高度140cm，水磨鉆筒外徑為16cm；上部電機(jī)突出部位超出鉆筒7cm，鉆孔時(shí)傾斜角度為（7+16/2）/140=0.11，tan-1（0.11）=6.3°，所以?xún)A斜角度不宜小于6.3°進(jìn)行施工才能保證不縮孔。鉆好孔用鐵棍掰斷巖芯，鐵絲套住提出巖芯。取完外周40個(gè)巖芯后樁中間巖體外圍便形成一個(gè)環(huán)形臨空面。

（2）沿著中間樁巖體半徑分為三等分進(jìn)行布置取芯點(diǎn)，鉆取巖芯形成更多的臨空面，便于中間大巖體破裂。

（3）采用手電鉆在樁巖石上鉆排孔，鉆好孔夾出巖芯，依次插入鋼楔，再用大錘錘擊鋼楔擠壓巖石，使巖體受力破裂，將樁巖石分成若干等份。

（4）人工把石渣裝進(jìn)料斗配合電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)提升出渣，施工一節(jié)結(jié)束后，鉆出的巖芯依次吊運(yùn)出渣，為保證孔內(nèi)施工人員的安全，渣料向外吊運(yùn)過(guò)程中從樁孔的一側(cè)進(jìn)行并在作業(yè)面上方搭設(shè)防護(hù)棚，防護(hù)棚面積小于樁孔面積的一半，留出足夠的空間便于石塊外運(yùn)，又能保證操作人員安全

（5）取出鉆芯后樁基孔壁形成規(guī)則的鋸齒狀，為了保證開(kāi)挖后樁徑不小于設(shè)計(jì)圖紙樁徑，可先利用孔口護(hù)樁通過(guò)垂球在樁孔內(nèi)標(biāo)出設(shè)計(jì)樁中心，再用紅漆標(biāo)記出點(diǎn)侵占樁基空間突出部分的巖石鋸齒，再用大錘或風(fēng)鎬鑿除。一個(gè)循環(huán)結(jié)束后必須檢查樁基偏位情況，做好記錄，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行糾偏。

（6）紅漆標(biāo)記出下一節(jié)水磨鉆鉆孔外周取芯點(diǎn)位置，進(jìn)入下一節(jié)循環(huán)鉆孔施工。

2.3 成孔檢查

當(dāng)樁基挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，進(jìn)行成孔檢查，項(xiàng)目部質(zhì)檢人員先進(jìn)行自檢，確認(rèn)樁徑、孔深、樁孔截面尺寸、垂直度是否滿足設(shè)計(jì)要求，樁底沉渣是否清除干凈，再通知報(bào)檢。如果嵌巖深度與設(shè)計(jì)圖紙不符時(shí)，及時(shí)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)代表到場(chǎng)進(jìn)行確認(rèn)是否調(diào)整樁長(zhǎng)。

2.4 鋼筋籠安裝、聲測(cè)管埋設(shè)與混凝土澆筑

在安裝鋼筋籠時(shí)，施工人員要根據(jù)施工方案進(jìn)行安裝，在鋼筋加工廠制作好鋼筋籠，直接運(yùn)送到指定位置，并利用汽車(chē)吊進(jìn)行吊裝，從根本上保證鋼筋籠安裝質(zhì)量。

混凝土在拌和站集中拌制，由混凝土罐車(chē)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，混凝土輸送泵泵送入孔。在澆筑混凝土的過(guò)程中，施工人員要嚴(yán)格控制混凝土澆筑工藝，避免出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。

3 施工要點(diǎn)

（1）施工前認(rèn)真分析樁基處地質(zhì)資料，論證是否適用水磨鉆施工工藝。查清地質(zhì)構(gòu)造、巖層厚度、巖性、破碎程度及地下水等情況；探明電力、通訊、信號(hào)等光（電）纜位置，提前做好應(yīng)急和防護(hù)措施。

（2）遇到裂隙、滲水量較大或者巖層不穩(wěn)定的地層，應(yīng)先擴(kuò)孔，再立模澆筑水下混凝土護(hù)壁。針對(duì)施工中水位變化，加強(qiáng)施工中的降水，確保安全。

（3）土層用人工直接開(kāi)挖，松散軟弱巖層段用人工配合風(fēng)鎬進(jìn)行開(kāi)挖，挖掘時(shí)不必刻意修光孔壁，以增加樁的摩阻力。

（4）停止施工時(shí)，必須罩蓋孔口，設(shè)置醒目警示標(biāo)志，并把孔內(nèi)機(jī)具吊起防止泡水；下次開(kāi)挖前需先清除孔壁上浮石、危石；吊鉤、吊桶、鋼絲繩、電線、卷?yè)P(yáng)機(jī)等機(jī)具每次作業(yè)前需檢查一遍，確保安全。

（5）采用卷?yè)P(yáng)機(jī)（其開(kāi)關(guān)為圓形按鈕式）進(jìn)行垂直出渣運(yùn)輸（施工前必須進(jìn)行試吊，起吊能力達(dá)到要求才能進(jìn)行作業(yè)），出渣時(shí)卷?yè)P(yáng)機(jī)應(yīng)慢速提升，卷?yè)P(yáng)機(jī)應(yīng)設(shè)限位器，裝渣的容器底部和周邊要密合，裝碴時(shí)最多裝至渣容器的2/3位置。棄渣裝入吊桶通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)提升至孔外堆棄，廢渣要遠(yuǎn)離井口及時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)，孔口四周2m范圍內(nèi)不得堆積棄土或其他雜物。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)大埡口大橋樁基水磨鉆人工挖孔施工技術(shù)的應(yīng)用，水磨鉆施工技術(shù)與爆破和鉆機(jī)施工對(duì)比具有產(chǎn)生擾動(dòng)小、施工機(jī)具簡(jiǎn)單、操作便捷、占用場(chǎng)地小、產(chǎn)生污染少、施工質(zhì)量可靠等優(yōu)點(diǎn)，克服對(duì)下穿滬昆鐵路水大支線燕子巖隧道的影響。因此特別適用于施工條件受限的樁基礎(chǔ)施工，具有一定推廣價(jià)值。

[1]吳宏海.臨近鐵路營(yíng)業(yè)線人工挖孔水磨鉆施工技術(shù)[J].山西建筑，2014（07）:46-47.

[2]沈瑋.城鎮(zhèn)居民密集區(qū)巖石樁基水鉆法施工工藝[J].公路，2013（02）:56-57.

[3]張剛.水磨鉆人工挖孔施工技術(shù)的應(yīng)用探討[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2015（03）:43-44.