水磨鉆在景區樁基施工中的應用分析

丁明強

（新疆興亞工程建設有限公司，烏魯木齊 831100）

0 引言

水磨鉆樁基施工技術具有開挖精度高、 對巖體擾動小，以及對周圍生態環境影響小等特點，在景區等生態保護場地建設中得到廣泛應用。近年來，相關學者對水磨鉆樁基施工技術的進行了一些研究，主要有：呂鵬博[1]結合工程實例，闡述了水磨鉆施工技術原理、工藝和注意事項，通過對實際應用成果對比分析可知， 在陡坡地帶樁基施工中應用水磨鉆施工技術，能夠安全有效地進行開挖，達到了預期的目的；楊廷軍、李大紀等人[2，3]介紹了水磨鉆施工技術的應用原理、應用范圍和應用優勢，然后以廣陜、廣巴高速公路連接線LJ6 合同段張家灣大橋和趕場溝大橋為研究實例，對其水磨鉆施工要點進行了詳細闡述；曹鑫鋒[4]以某襄渝Ⅱ線錨固樁水磨樁施工為背景，首先根據經驗和應用方案的工程特征進行了優缺點的對比， 選用了適用方案， 又通過技術經濟比較分析了水磨鉆的成本和定額基價，從而為類似工程實踐積累經驗；蒙榮兵、王東等人[5，6]以某樁基礎施工為例，對緊鄰市政既有線橋梁樁基礎、 巖溶區樁基施工引用水磨鉆挖孔技術進行研究分析， 研究表明該方法有效地保證了工程工期的要求和成本的節約。本文主要以某景區改建工程樁基施工為例，通過各種樁基施工的優缺點的比較， 重點分析了水磨鉆樁基施工的特點和工藝流程， 以期為類似工程施工提供參考和借鑒。

1 工程概況

圖1 新建橋梁現場位置圖

根據設計圖紙及現場實際地形查看， 新建工程右幅8# 橋(YK15+949.654～YK17+531.654)、左幅9# 橋(ZK17+405.929～ZK18+078.002)、 左 幅10# 橋 (ZK18+114.269～ZK18+263.937)、人非棧橋(ZK16+552.609～ZK17+407.841)及樁板墻(YK15+805.23～YK15+951.05、ZK16+225～ZK16+290、YK17+531.65～YK18+049.49)樁基均處于河道中。 該河道為國家二級保護動物大鯢保護區， 生態環境保護極為重要。 新建線路沿線與景觀山體較近， 特別是左幅ZK17+480～ZK17+560 段緊臨觀景石，最近離觀景石僅為8m，且地勢陡峭。 新建線路在K17+420 及K18+100 與既有省道公路交叉。 圖1 所示的是左幅9 號橋和右幅8 號橋的中心線現場圖。該工程場地主要包含雜填土、粉質黏土、碎石、漂石、角礫、碎石塊、石灰巖、泥巖、石英砂巖、砂巖等巖土層。

該地段橋梁采用城市-A 級標準設計。主要技術標準如下：結構安全等級為一級，設計基準期100 年；設計行車速度為60km/h；設計荷載為：(1)汽車荷載，城市-A 級；(2)人群荷載，按照《城市橋梁設計規范》(CJJ11-2011)取用；設計使用年限為100 年；地震基本烈度按6 度設防，地震動峰值加速度為0.05g，抗震設防分類為丙類，抗震設計方法為C 類，采用7 類抗震措施。

2 施工方法選比

觀景臺段新建主線橋梁、 人非棧橋及樁板墻基礎設計為樁基礎，為保護沿線景觀山體及河流的生態環境，本文選取常見的樁基施工方式， 并結合工程場地進行對比分析，具體見表1。

表1 優缺點比較表

由表1 可知，選擇水磨鉆施工方式為最佳首選。結合現場對兩側山體景觀的地質調查， 初步擬定8#、9#、10#橋、 人非棧橋、YK15+805.23～YK15+951.05、ZK16+225～ZK16+290、ZK17+531.65～ZK18+049.49 樁板墻樁基施工均采用水磨鉆施工工藝。

3 施工工藝與技術

3.1 技術參數

水磨鉆主要由水磨鉆機和水磨鉆筒兩部分組成。 一般一個水磨鉆機配備3～5 個水磨鉆筒， 一個水磨鉆筒上有10 個刀頭。 水磨鉆筒外徑為15cm，內徑為13cm，壁厚為1cm，高度為60cm，一個循環可鉆30～50cm。

3.2 工藝流程

圖2 為水磨鉆施工工藝流程圖。 由于水磨鉆施工工序較多，下文僅對重要施工工藝進行詳細介紹。

3.3 鋼筋混凝土孔口井圈施工、孔口圍護

(1)鎖口施工

開始挖孔前，首先沿樁孔四周開挖并澆筑壁厚50cm的C30 鋼筋混凝土鎖口，內設主筋φ12，間距20cm；箍筋φ8，間距15cm。 鎖口高出原地面100cm，作為樁孔的防護結構，防止挖孔過程中雜物或明水進入樁孔。

(2)孔口圍護

對所有已開孔施工的樁基配置防跌落焊接鋼筋網，鋼筋網為2.5m×2.5m 正方形，采用HRB400φ16 鋼筋，間距為10cm。

圖2 水磨鉆施工工藝流程圖

3.4 水磨鉆施工

8#～10# 橋全橋樁基位于河床溝谷中且臨近山體懸崖峭壁，正式施工前，為防止高空石塊墜落，需要在孔口搭設防護棚架。 棚架立柱材料采用4m 長φ48×3mm 雙層鋼管，沿孔口正方形搭設，凈間距4m；雙層立柱間采用通常長φ48×3mm 鋼管井字形水平連接； 頂面鋪設2cm竹膠板。 圖3 為鉆進施工工藝流程圖。

圖3 鉆進施工工藝流程圖

(1)鉆取四周巖石：根據樁徑加上15cm 護壁厚度為半徑的圓周線布置取芯點，取芯直徑為150mm，取芯圓與鎖口內壁以及取芯圓之間相切， 連續兩個取芯圓之間相交20mm 依次鉆取外周的巖芯， 一次取出的巖芯高約300～500mm， 將外周巖芯取完后樁芯體巖外圍便形成一個環形臨空面。 樁徑1.2m 一周取孔36 個，樁徑1.5m 一周取孔43 個，樁徑1.8m 一周取孔51 個，樁徑2m 一周取孔56 個，樁徑2.2m 一周取孔60 個，樁徑2×3m 一周取孔82 個。

(2)鉆取中間巖石：沿樁半徑鉆取巖芯，將樁芯巖體等分成4～6 等份，每份占樁芯巖體的1/4～1/6，以便于巖體破裂，樁徑1.2m 中間取孔19 個，樁徑1.5m 中間取孔25個，樁徑1.8m 中間取孔29 個，樁徑2m 中間取孔33 個，樁徑2.2m 中間取孔35 個，樁徑2×3m 中間取孔51 個。

(3)樁孔修正及下一循環的施工：通過鎖口護壁在樁孔內標出設計樁中心， 檢查樁基底部偏位情況并及時糾偏，同時標出下一個循環外周水鉆挖孔取芯位置，進入下一循環的挖孔樁施工。

3.5 護壁施工

橋梁樁基多數位于河道中， 根據地勘報告揭示地質情況為漂石或碎石層+石英砂巖，地下水豐富，水磨鉆施工入完整巖層前需修筑護壁。 圖4 所示為人工挖孔護壁示意圖。

(1)護壁厚度為15cm，混凝土強度為C30；護壁主筋采用φ12mm 螺紋鋼筋，間距20cm，圓箍筋采用φ8mm鋼筋，間距15cm，進入中風化后不做護壁，施工全過程由水泵抽水；

(2)上下節護壁的搭接長度不得小于50mm；

(3)每節護壁均應在當日連續施工完畢；

(4)護壁混凝土必須保證密實，根據土層滲水情況使用速凝劑；

(5)護壁模板的拆除宜在24h 之后進行；

(6)發現護壁有蜂窩、滲水現象時，應及時補強、加以堵塞或導流，防止孔外水通過護壁流入樁內，造成事故；

(7)同一水平面上的井圈任意直徑的極差不得大于50mm；

(8) 不得在樁孔水淹沒模板的情況下澆注護壁混凝土。

圖4 人工挖孔護壁示意圖

4 結論

本文主要以某景區改建工程樁基施工為例， 通過比較各種樁基施工的優缺點， 重點分析了水磨鉆樁基施工的特點和工藝流程并得到以下結論：

(1)水磨鉆樁基施工技術具有對環境影響低、噪聲小、對周邊山體震動和擾動小，以及不破壞巖體，樁身周圍巖體完整、嵌巖力好等特點，適合在景區內作業。

(2)水磨鉆技術常應用于橋梁工程、基礎擴大工程中，它不僅不受外界環境影響， 還能有效地減小混凝土消耗量。

(3)水磨鉆施工同時也存在一些缺點，即截面挖孔數量多，取芯進尺慢，施工周期長，成本較高；此外挖孔過程中孔內產生粉塵較大，須配備通風防塵設備等。