临近建筑物桥梁桩基础水磨钻施工技术

临近建筑物桥梁桩基础水磨钻施工技术

张志强

中建海峡建设发展有限公司福建福州350015

摘要：本文详细的介绍了水磨钻施工技术的应用原理、应用范围和优缺点，然后以104国道连江至晋安段改线工程为研究实例，对其水磨钻施工流程和其中的一些要点进行了详细的阐述。根据研究，在临近建筑物桥梁桩基础施工中应用水磨钻施工技术，首先需要对墩台位置点及原地面高程进行放样，对施工要点进行合理规划；然后，结合工程实际需要调整水磨钻设备；工程完成后，应该及时对施工效果加强检查，确保能够达到工程预期目标。

关键词：桥梁；桩基础；水磨钻施工

1前言

伴随着我国社会的不断进步，对于文明施工的要求也越来越严格，环保、安全越来越受到人们的重视，传统的爆破、冲击钻等施工工艺噪声、震动污染较重，在穿越建筑物密集区时难以使用。在相同地质（岩层）条件下，比较环境保护、安全、开挖精度及岩体扰动等各方面因素，采用水磨钻施工技术，具有明显的优越性。水磨钻施工桩基础具有噪声、震动小，以及投入少、进度快、扰动小等特点，较好适应各种环境条件施工。

2水磨钻施工技术

2.1工艺原理及设备简介

水磨钻施工桩基础是一种新型的施工方法。水磨钻施工挖孔桩充分的利用了岩石的三大力学特性：一是抗压能力强，而抗拉和抗剪能力很低；二是岩石在大于其极限抗剪切力的作用下会发生剪切破坏；三是岩石在大于其极限抗力能力的作用下会发生拉裂破坏。水磨钻主要由水磨钻机、水磨钻筒和专用水泵三部分组成。见图1水磨钻设备示意图

2.2水磨钻施工技术的应用范围

水磨钻成孔施工技术被广泛应用于临近建筑物桥梁施工，或者由于受到地域影响地段路基的结构桩基础施工中。

2.3水磨钻工艺的优缺点分析

第一，优势分析。首先，在传统的桥梁桩基础施工中，一般采用爆破施工技术，爆破法施工与水磨钻施工法的进度差距不大，可以对大量桩基进行同时开挖施工，但爆破施工对临近建筑物破坏较大、对人员会造成伤害等。冲击钻施工噪音大、冲孔震动会对临近建筑物造成损坏；水磨钻法与冲击钻施工方法相比，施工准备时间比较短，而且对于施工条件的要求比较低，施工进度快。其次，在桥梁桩基础施工中，与冲孔施工比较，水磨钻基本无扩孔系数，而且成孔规则，在实际施工中，无混凝土护壁，能够有效减少混凝土的用量，有效降低施工成本。同时，使用该工艺对岩体的破坏性是非常小的，能够有效地保障施工的安全性。然后，进行水磨钻施工不受环境、天气以及材料等的影响，可以有效保障施工进度，并利于施工成本的降低。并且在实际施工过程中，所需要的设备比较简单，而且设备安装便捷程度比较高，施工进度快，不容易受到材料因素的影响。

第二，缺点分析。虽然水磨钻工艺优势突出，但在施工中需要安装供电线路，若用电管理不当，易产生用电事故。同时，在偏远地区施工时，若运用水磨钻工艺，其安装供电线路的成本将会非常的高，实用性不高。

3工程概况

104国道连江至晋安段改线工程（亭江互通至晋安园中段）白眉大桥中心桩号K20+401。胜科水务公司泵站后自来水管道隧洞横穿白眉大桥，位于右线YK20+360~YK20+380和左线ZK20+360~ZK20+380之间为立体交叉关系，处于红线范围内长度为：41.8米，水务公司管道隧洞的纵向坡度为+8.48%，该段隧洞为城门型，横断面尺寸为2.3m×2.3m，与桥梁YK20+373(右6-2#桩基）最小间距为3.9米，管道隧洞起点底部高程为8米、顶部高程为10.3米、桥梁YK20+373(右6-2#桩基）桩底高程为8.3米，原地面高程约为18.66米，管道隧洞埋深为8.36米。根据上述情况，由于桩基与隧洞距离较近，桩基基本与管道垂直相交，施工可能会对自来水管道隧洞的安全造成一定影响，项目部采用水磨桩基施工方案。

4具体施工操作

4.1施工工艺流程详细的施工流程：施工准备→施工放样→桩位锁口施工→水磨钻取芯→出芯碴→人工破碎孔内岩石→出碴→成孔→水磨钻取芯施工工艺流程如下。

4.2施工工艺及操作要点

4.2.1施工准备

在施工前，首先需要对基础地质情况进行现场勘查，同时参考设计地质资料及以往的地质资料，明确掌握地层岩性、软弱夹层分布情况、岩层风化厚度等，另外，还要对施工图纸进行审查，在钻孔施工前做好技术交底等技术准备工作;测量技术人员根据审查后的施工图进行桩位放样。

4.2.2施工放样

钻机开钻前应准确放出桩位十字线及桩周边位置线并作出牢固点位。以利于施工中能够随时对桩基的成形尺寸进行检查、纠正，同时要保护好点位。

4.2.3桩位锁口施工

施工放样完成后施工锁口，要根据不同桩径进行设置，锁口内直径要求比桩径大10cm，锁口厚度不小于40cm，采用混凝土立模浇筑，锁口顶面应高出地面30cm，锁口平面位置应圆滑平顺，以便测量人员对其中心定位及标高监控，尺寸误差不大于5cm。

4.2.4水磨钻取芯

在墩位外合适的位置布置一个小蓄水池或蓄水设施，采用15mm水管与水磨钻机连接。根据施工技术交底放出桩孔中心及边线，水磨钻机就位后沿孔壁中线钻孔，钻机套筒周边的刀片在钻机的转动下切削岩体，并把岩体切入套筒内，待钻入一定的深度后(一般为0.45m～0.55m)，提出钻机，敲断并清除被切的圆柱体岩石，取出岩芯后，中间岩石与周边岩壁形成了临空面。桩沿周边线钻孔取芯直径为0．15m，每个循环或孔深度为0．50m，每两个桩孔设置1台钻机。

4.2.5出芯碴

每次出芯碴前必须检查吊机、钢丝绳、出碴设备，如发现问题，必须更换。渣桶直径不得大于桩径一半，高度不得大于1m，并配有桶盖。渣桶采用三或四点起吊，耳环应焊接牢固，吊钩有防滑保险，与钢丝绳绑扎牢固，经试验检测后才能使用;渣桶内渣石放于底部，口沿须留有20cm高度，防止渣土漏出，运输时，先启动高度约0．5m～1．0m时，停顿，用人工稳当后再进行运输。出的桩碴要及时外运，孔口四周2m范围内不得堆放杂物

4.2.6人工破碎孔内岩石

钻机取出岩芯后，中间岩石与桩周围岩壁形成了临空面，然后人工用小型钻机或钢钎胀裂中间岩石，进行岩石解体。

4.2.7出碴

孔内出碴利用卷扬机及桩顶简易支架吊运出来，方法同上，出碴设备、吊机等在使用过程中经常检查，保持良好的工作状态。

4.2.8成孔

连续钻进直至设计深度，孔底必须达到平整、无松渣、沉淀或扰动过的软层，然后联系设计部门地质专业工程师进行验孔，地质确认，符合设计要求后，进行下道工序。

4.2.9施工操作其中的要点

（1）在钻进施工过程中，如果遇到裂隙轻微、渗水量小的地层，则可以采用充填挤压的方式，将灌浆材料压入缝隙中；如果地层裂隙发育，并且渗水量比较大，则首先需要进行扩孔施工，然后立钢模板，最后将混凝土灌注入缝隙中进行封堵。

（2）在临近建筑桥梁桩基础施工中，由于受到施工场地的限制，施工道路与边桩的距离比较小，车辆在通行过程中会产生振动，而振动会对护壁安全造成不良影响。因此，在施工现场，应该设置安全警示牌，要求桩基3m范围内禁止机动车辆行驶或者停放。

（3）在钻孔施工过程中，孔内照明应该采用安全矿灯，同时，孔内操作人员也应该佩戴好安全防护用具，避免出现触电等安全事故。

5具体的施工效果

104国道连江至晋安段改线工程（亭江互通至晋安园中段）白眉大桥采用水磨钻施工以后，没有对自来水管道隧洞造成任何影响；在施工成本上虽然有所增加，但在施工进度、施工安全、临近构筑物保护、环保、征拆协调等方面取得了非常好的效果。

6水磨钻技术优越性

（1）噪音低，震动小。水磨钻施工切削岩体的噪音较小，对周围居民的生活基本不构成影响，施工连续，文明施工程度高，社会效益好。

（2）水磨钻施工对岩体扰动小，不会破坏岩体，桩壁、桩底岩体整体性好，桩基（端）承载力高，结构物更安全。

（3）扩孔系数小，成孔质量好。水磨钻成孔规则，降低超灌混凝土方量，经济效益明显。

（4）设备简单，安装方便，准备时间短，施工进度较快,不受材料供应及环境的影响。（5）水磨钻施工技术适用于作业面小、人群密集,以及对临近噪声、震动干扰较敏感区域的建筑物基础的开挖施工。

7结束语

水磨钻孔施工便捷、占地面积小、施工质量高；采用无爆破及无桩机冲孔施工，对临近建筑物无震动（地震波）损害及噪音污染，因此被广泛应用于临近建筑桥梁桩基础施工中。与人工开挖相比，采用水磨钻孔施工法，能够有效避免爆破施工，因此施工安全性比较高，无噪音及水污染，在临近建筑物多及人流密集地方的桥梁桩基础施工中，值得广泛推广和应用。

参考文献

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