水磨钻在岩石层人工挖孔桩施工技术应用

水磨钻在岩石层人工挖孔桩施工技术应用

杨江涛

（中铁一局集团第三工程有限公司 陕西省 宝鸡市  721006）

摘要：人工挖孔桩挖岩石层传统工艺采用爆破或手持凿岩机等工法施工，但对非爆破区域（临近营业线或房屋附近）人工挖孔桩施工时，采用传统手持凿岩机施工效率低、周期长。若采用水磨钻法施工，施工速度快、节约成本。

关键词：桩基工程；人工挖孔桩；水磨钻技术应用；

1、项目工程概况：

陕西绥延高速公路第三合同段全长20.9公里，桥梁7.007公里/31座。桥梁桩基础共计1597根，采用人工挖孔施工桩基约600根。标段桩基数量大，地形复杂、岩层地质下桩基比重大、任务重、工期紧。桩基均为端承桩，嵌岩深度均大于4m，现场采用水磨钻人孔挖孔桩施工安全系数高、进场快、场地条件要求低、施工进尺快、操作简便的施工工艺来满足工程安全、质量、进度等。

2、水磨钻人工挖孔桩施工技术特点

2.1 人工挖孔桩受场地限制、区域性影响小，使用范围广。尤其对非爆破区域（临近铁路营业线及房屋附近）的人工挖岩桩施工优点更为突出。

2.2 可多桩同时施工，速度相对较快，成本较低，节省设备投资；

2.3 本工法施工干扰小、施工连续性强。

2.4 孔内作业空间狭小，安全风险较大；

3、水磨钻人工挖孔桩施工适用范围

水磨钻人工挖孔桩适用于岩层地质桥梁挖孔桩及路基支挡结构桩基础或非爆破区域（临近营业线及房屋附近）等人工挖岩桩施工。

4、水磨钻人工挖孔桩施工技术原理

本工法利用水磨钻上安装筒钻钻取桩基岩芯提供临空面，再利用钢钎或风镐将岩石打碎，卷扬机将岩石提出。反复循环施工直至成孔。

5、技术应用要点

5.1 操作要点

5.1.1 施工准备

    1) 技术准备

①首先复核现场地质、水文等是否与设计相符，再根据施工图复核桩基位置、地形是否与设计相符。根据现场调查选择合理的施工方法，编制使用性强的方案、交底及作业指导书，并进作业人员交底培训。

②认真复核设计图纸各桩位坐标，计算桩基顶高程、桩底高程；做好混凝土配合比设计及试验。

③砼配合比试验与调试，根据施工图设计及规范要求配置满足混凝土强度的试验配合比，并根据施工要求进行混凝土试拌，其各项指标满是要求后方可大面使用。

2 ) 机械准备

①挖掘设备：镐、铁锹、手铲、钢钎、水磨钻机筒钻、空压机、风镐。

②提升设备：提升机、慢速卷扬机、吊桶等。

③运输设备：手推车、小翻斗车、水泵等。

④安全设备：软爬梯、鼓风机、36V安全防爆灯、有毒有害气体测试仪、井下作业安全盖板、安全帽、应急电源等。

⑤护壁设备：模板、支撑架等。

3) 现场准备

对施工场地进行平整，对土体有松散、裂缝等进行挖除，软弱土、淤积土进行挖除夯实满足孔壁四周作业平台使用，在作业周边开挖排水沟、沉淀池，便于桩孔中抽出积水，经沉淀后排入下水道。施工现场的出土路线应畅通。

5.1.2 测量定位

依据施工图、放样桩基空位十字线，定出桩孔准确位置；设置护桩并记录，以便经常检查校核；向现场施工人员提供高程水准点，以便现场施工人员随时观察锁口顶高程的沉降情况；

  5.1.3 锁口施工

每个孔桩开挖前，将孔位四周的场地整平，并进行夯实。锁口可采用C25及以上混凝土施工成圆形，直径或边长大于孔径0.6米，且高出地面30cm，防止土、石、杂物流入孔内伤人，平面尺寸见锁口护壁平面尺寸图。在锁口混凝土上作桩位“十”字控制点，以控制桩位中心线与设计轴线相符。

  5.1.4 安装起吊设备及抽水设备

架设垂直运输架、待锁口混凝土施工完成后，着手在桩孔口上架设垂直运输架，垂直运输架采用钢管支架搭设，要求搭设稳定、牢固。提升设备的吊桶钢丝中心与桩孔中心保持一致。

挖孔过程中，挡孔内有渗水时，在孔底角落设置积水坑，水量不大时，可用人工提升或挖集水井用水泵抽水，潜水泵数量根据孔内水流量大小进行适当的增减，抽水频次满是施工作业即可。

  5.1.5 水磨钻取芯钻进

1)根据锁口护桩，采用十字交会法引出桩孔中心，采用空压机带风镐凿除桩位上层岩石。

2)将水磨钻机就位后沿桩孔壁截面连续钻孔，钻孔直径为15cm，然后取出岩芯，钻岩深度约为60cm，钻孔与锁口内壁相切，钻芯使中间岩体与周边岩壁形成一个环形临空面。每个桩孔内设置1台水磨钻机。（如附图一）

图一 沿桩孔壁钻孔                    附图二 水磨钻钻芯平面图

3)沿桩中线直径钻取岩芯，将桩芯岩体分成两份（分岩体根据桩径大小来分），以增加岩石的临空面，以便岩体破裂；（如附图二）

4)破碎岩体：再用钢钎、楔子或者采用风镐将岩体分成若干份。

5)出渣：利用卷扬机将破碎的岩石吊运出来。

6)桩孔修整进行下一循环施工：由于水磨钻钻心后桩基孔壁成锯齿状，确保桩径、桩垂直度、桩心轴线偏位等，对侵入桩空间的岩体进行凿除，在施工过程中要每一循环并及时进行检测纠偏，同时标出下一循环桩孔中心线和孔壁边缘水磨钻钻孔取芯位置，进入下一循环施工。

  5.1.6 成孔检测

连续钻进直至设计桩地标高，清理桩底石渣，确保桩底平整无松渣、然后进行检查，桩孔孔径、孔深、垂直度、桩孔中心偏位、孔底沉渣厚度等各项技术指标进行全面测量，满足设计要求后报相关单位进行验收，验收合格后进入下道工序。

6、结论：

在本项目施工工期紧、人工挖孔桩数量多、切本地区不易采用爆破的情况下，为了解决传统工艺（手持凿岩机或风镐）人工挖孔桩施工浪费时间，效率低下，成孔质量差，不利于流水作业施工组织，且施工周期长等难题，通过利用水磨钻开挖岩层施工工艺的应用，施工质量、进度、安全均得到有力保证，顺利完成项目所有人工挖孔桩施工，在今后项目施工中可以扩展应用。

7、参考文献：

7.1 《公路桥涵施工技术规范》JTG T/F50-2011

7.2 水磨钻人工挖孔施工技术的应用[J]. 高进军.浙江建筑,2015(02)

7.3 水磨钻成孔技术在陡坡硬斜岩桥梁桩基施工中的运用[J]. 游书锋.福建交通科技,2022(06)