大埡口大橋樁基水磨鉆人工挖孔施工技術

■陳紹欽

（福建第一公路工程集團有限公司，泉州 362000）

0 引言

近年來我國交通建設迅速發展，新建道路與沿線重要的構筑物經常出現交叉或緊鄰的情況。貴州省六威高速三標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。通過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，針對施工過程中可能遇到的問題，提出相應的解決措施。

1 工程概況

大埡口大橋左幅共1聯4×40m，右幅共2聯3×40m+4×30m，橋面寬度左右幅均為11.25m，下部橋墩基礎為樁基礎，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，樁基地質從上到下依次為粉質粘土、強風化玄武巖、中風化玄武巖（frk=30MPa）。為避免對地下鐵路隧道頂部地質圍巖產生擾動，保證鐵路線正常運行，根據現場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 前期準備

在正式施工前，先進行施工場地平整、水電接通、材料和機具準備、管理人員配備、勞動力配置、安全防護培訓等，并對操作人員進行技術交底和安全交底。

2.2 水磨鉆人工挖孔主要施工工藝流程

2.2.1 水磨鉆機介紹

本橋水磨鉆機采用HZ15-A型,配備3～5個水磨鉆筒，每個鉆筒上有7個刀頭。水磨鉆筒直徑為16cm，高度為63cm，一個循環可鉆深度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

開挖之前，樁位定位準確，樁基周圍布置一定數量的護樁。并在樁孔四周圍開挖并澆筑一圈寬度為60cm鋼筋混凝土井臺，井臺的高度高于地面30cm，作為樁孔的防護設施，以避免井口進水或者雜物墜入井內。井臺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定性，安裝的滑輪應為定滑輪，定滑輪與卷揚機構建良好的提升系統。支架頂部搭設防水雨棚，防止雨水進入孔內，并保證下雨天也能繼續施工。

在進入中風化玄武巖層之前，可以利用鍬、鎬等工具開挖土層及強風化巖層，并及時澆筑15cm厚的C25鋼筋混凝土護壁，控制開挖尺寸不大于1m以保證安全。

2.2.4 水磨鉆挖孔

當開挖到弱風化、中風化玄武巖層，采用水磨鉆施工，風鎬配合，分節進行，每節施工深度約為60cm。當施工過程中孔內積水較深時，采用排水泵將孔內的積水排出；當開挖深度到達5m以上時，及時采用通風措施，由孔底向地面上吹，與地面上空氣形成對流，確保孔內施工人員的安全。如施工過程中發現巖層不穩定時，及時擴孔澆筑鋼筋混凝土護壁，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個取芯眼點，相鄰芯圓心間距為13cm，鉆取芯孔的直徑為17cm，取芯長度約為55cm，鉆取方向依次向外傾斜大于6.3°以防縮孔。傾斜度計算：水磨鉆機高度140cm，水磨鉆筒外徑為16cm；上部電機突出部位超出鉆筒7cm，鉆孔時傾斜角度為（7+16/2）/140=0.11，tan-1（0.11）=6.3°，所以傾斜角度不宜小于6.3°進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個巖芯后樁中間巖體外圍便形成一個環形臨空面。

（2）沿著中間樁巖體半徑分為三等分進行布置取芯點，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）人工把石渣裝進料斗配合電動卷揚機提升出渣，施工一節結束后，鉆出的巖芯依次吊運出渣，為保證孔內施工人員的安全，渣料向外吊運過程中從樁孔的一側進行并在作業面上方搭設防護棚，防護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，又能保證操作人員安全

（5）取出鉆芯后樁基孔壁形成規則的鋸齒狀，為了保證開挖后樁徑不小于設計圖紙樁徑，可先利用孔口護樁通過垂球在樁孔內標出設計樁中心，再用紅漆標記出點侵占樁基空間突出部分的巖石鋸齒，再用大錘或風鎬鑿除。一個循環結束后必須檢查樁基偏位情況，做好記錄，發現問題及時進行糾偏。

（6）紅漆標記出下一節水磨鉆鉆孔外周取芯點位置，進入下一節循環鉆孔施工。

2.3 成孔檢查

當樁基挖至設計標高后，進行成孔檢查，項目部質檢人員先進行自檢，確認樁徑、孔深、樁孔截面尺寸、垂直度是否滿足設計要求，樁底沉渣是否清除干凈，再通知報檢。如果嵌巖深度與設計圖紙不符時，及時請設計代表到場進行確認是否調整樁長。

2.4 鋼筋籠安裝、聲測管埋設與混凝土澆筑

在安裝鋼筋籠時，施工人員要根據施工方案進行安裝，在鋼筋加工廠制作好鋼筋籠，直接運送到指定位置，并利用汽車吊進行吊裝，從根本上保證鋼筋籠安裝質量。

混凝土在拌和站集中拌制，由混凝土罐車運至現場，混凝土輸送泵泵送入孔。在澆筑混凝土的過程中，施工人員要嚴格控制混凝土澆筑工藝，避免出現質量問題。

3 施工要點

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

（2）遇到裂隙、滲水量較大或者巖層不穩定的地層，應先擴孔，再立模澆筑水下混凝土護壁。針對施工中水位變化，加強施工中的降水，確保安全。

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

（4）停止施工時，必須罩蓋孔口，設置醒目警示標志，并把孔內機具吊起防止泡水；下次開挖前需先清除孔壁上浮石、危石；吊鉤、吊桶、鋼絲繩、電線、卷揚機等機具每次作業前需檢查一遍，確保安全。

（5）采用卷揚機（其開關為圓形按鈕式）進行垂直出渣運輸（施工前必須進行試吊，起吊能力達到要求才能進行作業），出渣時卷揚機應慢速提升，卷揚機應設限位器，裝渣的容器底部和周邊要密合，裝碴時最多裝至渣容器的2/3位置。棄渣裝入吊桶通過卷揚機提升至孔外堆棄，廢渣要遠離井口及時轉運，孔口四周2m范圍內不得堆積棄土或其他雜物。

4 結束語

通過大埡口大橋樁基水磨鉆人工挖孔施工技術的應用，水磨鉆施工技術與爆破和鉆機施工對比具有產生擾動小、施工機具簡單、操作便捷、占用場地小、產生污染少、施工質量可靠等優點，克服對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施工，具有一定推廣價值。

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

[2]沈瑋.城鎮居民密集區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的應用探討[J].中國高新技術企業,2015（03）:43-44.