中微風化巖天然基礎的水磨鉆施工方法

陳立煌，韓偉偉，易鎮城，林孔煒，張業強

（中建四局建設發展有限公司，福建 廈門 361006）

1 工程概況

安溪恒大御景項目位于福建省泉州市安溪縣，總建筑面積為20.98萬m2，占地面積14.7萬m2。該項目為山地建筑，具有地勢高差大（98m）、地質多變且復雜的特點。在巨大的高差下，小區內道路設計有高架橋，基礎為樁基礎，高度約24m（見圖1）。

水磨鉆施工工藝主要應用于觀光電梯基礎的承臺開挖。觀光電梯位于高架橋西側，幼兒園北側（高架橋與幼兒園已建設完成），基礎設計為4個獨立基礎+1個集水坑。獨立基礎尺寸為1900mm×1900mm×800mm（長×寬×高），集水坑為1200×1200×1800mm（長×寬×高），根據現有場地標高，基礎還需下挖800mm，集水坑需下挖1600mm。

圖1 現場位置示意

2 施工難點

因高架橋樁基距離觀光電梯僅有不到3.6m的距離，距離幼兒園約10m，采用爆破或靜爆方式開挖會產生震動，將對周圍建筑物產生不利影響。且根據現場已開挖的地質情況，該區域揭露的地質為完整的中微風化巖面，堅硬程度高，機械不易破碎。

3 方案比選

由于該區域為完整的中風化巖層，又臨近已建的高架橋和幼兒園，出于安全考慮，不采用爆破和靜爆的開挖方式。經過考慮，擬定三個開挖方案進行比選。

方案一：沖擊鉆方案。該方案是使用沖擊的方法將巖層進行破碎，設備單一，操作簡單、方便，尤其適用于破碎的巖石。該方案的缺點為施工過程中產生的噪聲、粉塵、震動大，對周圍建筑物及周圍環境均會產生不利影響。

方案二：人工空壓機線割。該方案是由人工沿著觀光電梯基礎承臺和集水坑垂直向使用空壓機鑿掉堅硬的巖體，該方案具有以下特點：開鑿施工進度慢，巖石堅硬程度越高越不易下鑿；開鑿施工空間小、噪聲大，產生的粉塵多，對周圍環境會產生不利影響；相對單價高，花費大。

方案三：水磨鉆施工方法。該方案是鉆孔取芯，是將承臺、集水坑周圍掏出槽溝，再用楔取中間巖芯的方法。該方法具有以下特點：水磨鉆機械設備都較為簡單、輕巧，施工過程中，操作簡單、方便，所需的作業面小，可以全面展開施工；水磨鉆施工方法對周圍建筑物幾乎不會產生影響，較為安全，且對地質條件適應性好、穩定性高，尤其對于完整性較好的巖層開挖速度快，制約點就是在破碎的巖層施工進度會相對慢一些。

對比上述三個開挖方案可得出：方案一因會對周圍產生不利影響而不適用；方案二因施工進度慢、花費高而被淘汰；方案三水磨鉆施工的特點剛好能適應觀光電梯基礎的地質條件和特點，不僅可以最大程度降低對周圍建筑物的影響，而且可以克服完整巖面無臨空面而無法打鑿下去的難點。

4 水磨鉆施工方法

觀光電梯中微風化巖天然基礎水磨鉆施工方法具體步驟見圖2。

圖2 施工流程示意圖

步驟一：將承臺中心點、四周邊線放出，然后采用人工或機械清除承臺的浮土、碎石和雜物，直至露出完整的巖面，然后由測量人員再次放出承臺中心點和四周邊線，并在四周用水泥磚砌筑200～300mm高，磚面保持統一標高。

步驟二：將承臺進行四等分。由于承臺較大，因此需四等分才能將中間的巖芯撬出。承臺的設計尺寸為1.9m×1.9m，但由于水磨鉆開挖后形狀為鋸齒狀，故將承臺擴大至2m×2m以保證承臺凈寬，然后進行四等分，每塊為1m×1m。

步驟三：搭設井架。在四周的磚胎膜上進行井架搭設，井架采用48.3mm×3.6mm鋼管和50mm×50mm×3mm方鋼管搭設，井架上部滿鋪模板，防止上部有物體墜落，保證工人作業的安全。井架兩端用石頭壓住，一是增加架體的自重，保證井架的穩定性；二是架體的自重可用來平衡水磨鉆向下取芯鉆孔過程中產生的向上的反作用力。

步驟四：布置取芯點。根據承臺的尺寸和鉆筒（直徑為160mm）的尺寸布置取芯點，四周邊緣共布置60個取芯點，沿著等分的中線共布置27個取芯點（見圖3）。

圖3 沿承臺邊線及中線取芯分成四等份

步驟五：架設水磨鉆設備。使水磨鉆最頂端的部位頂緊方鋼管，底部的鋼板頂緊巖石面，然后取芯。一次取芯的高度約800mm，剛好能夠滿足設計的獨立承臺深度，不用進行二次向下開挖。集水坑深度為1600mm，剛好與兩次取芯高度相同。800mm高的圓柱狀巖石需分兩次撬除，在鉆孔至400mm深后，在芯體最底部用風鎬鉆孔，插入鋼楔，用錘子錘擊鋼楔，直至取芯筒內的巖石碎裂，然后再繼續往下開挖至800mm深，重復上一次撬除的步驟后，取芯筒上升，將圓柱狀巖芯取出（見圖4）。

圖4 現場取芯取出的巖樣

步驟六：在承臺沿著布置好的取芯點將巖芯取完后，取芯圓柱與外周形成一個環狀的臨空面，采用風鎬在臨空面最底部鉆孔，插入鋼楔子，用錘子或撬棍配合敲擊，使鋼楔對巖芯的擠壓力大于巖芯自身的極限抗拉力和極限抗剪切力之和，巖芯即被撬除。若巖石較大，無法一次性撬除，可在巖石的中間均勻鉆取多個孔眼，再重復撬除，分塊取出（見圖5）。

步驟七：承臺修正。水磨鉆取芯完成后，承臺四周側壁為鋸齒狀，為保證后續防水工序的施工，采用風鎬對側壁的鋸齒狀進行修正，并將承臺底巖石碎渣及水磨鉆施工產生的承臺底水清理干凈，保證防水的施工質量。

圖5 將等份的巖石分別撬除

5 施工中的安全注意事項

水磨鉆施工過程中需注意以下安全事項：（1）施工人員進入施工現場前，必須參加施工安全、消防知識的教育和考核，考核不合格的職工禁止進入施工現場參加施工。（2）施工作業時必須正確穿戴個人防護用品，進入施工現場必須戴安全帽；不許私自用火，嚴禁酒后操作。（3）水磨鉆施工過程中需要持續不斷地供水，施工中尤其要注意用電安全，應裝設漏電保護器，電線嚴禁拖地，設備外殼進行有效接地，避免漏電。（4）未經安全教育培訓合格不得上崗，非操作者嚴禁進入危險區域；特種作業必須持特種作業資格證上崗。（5）嚴格執行操作規程，不得違章指揮和違章作業，對于違章作業的指令施工人員有權拒絕并有責任制止他人違章作業。

6 產生的效益

觀光電梯天然基礎開挖采用水磨鉆施工方法，經綜合分析產生了如下效益：（1）克服了因臨近周圍已建建筑物而無法采用爆破或靜爆的技術難點，對項目的推進有益。（2）從經濟角度分析，采用水磨鉆開挖時因其為單個承臺開挖，非整體開挖，開挖完成后為規則的承臺形狀，稍作修整后即可施工防水，綁扎鋼筋，省去了磚胎膜的費用，且水磨鉆開挖能有效地控制承臺開挖范圍，避免因超挖產生二次換填的費用。（3）從工期上分析，采用水磨鉆開挖，工期只需2d；而采用機械開挖，因完整巖面無臨空面，需進行不斷的鉆孔鑿出臨空面，進度慢、效率低，整體工期需7d。因此，采用水磨鉆可大幅度節省工期。

7 結束語

綜上所述，采用水磨鉆施工方法可有效降低土方開挖對周邊結構的影響，施工方法較爆破和沖擊鉆來說更為安全可靠，可產生一定的經濟效益，尤其適用于地質條件好的施工現場，具有較好的推廣應用價值。