潘小玲

(中铁十八局集团六公司，天津 300222)

0 前言

近几年随着城市建设的快速发展，老城区改造以强劲的势头在发生着变化，在人口密集地方进行施工已成为不可避免的环境现状，尤其是桩基施工，对弱风化岩石，在不允许使用炸药爆破、大型钻机又无法施工、风镐又凿不动岩石的情况下，如何提高人工挖孔桩的施工进度及质量保证成为一项严峻的技术难题。为解决这个难题，我们改进了施工工艺，采用水磨钻施工技术，在人工挖孔桩嵌入岩石中发挥了重要的作用，取得了良好的效果。

1 工程概况

本工程共计700 根桩，桩基设计采用人工挖孔灌注桩，桩体直径为900mm、1 000mm、1 200mm、1 400mm、1 600mm五种类型，承载力特征值分别为4 830KN、5 960KN、8 590KN、11 690KN、15 270KN，桩身进入弱风化玄武岩不少于1 000 mm。桩身及桩护壁混凝土强度等级均为C30，桩纵筋钢筋规格有Ф12、Ф14、Ф16，箍筋为Ф10，护壁钢筋规格为Ф8。

2 施工方案确定

该工程地下岩石为中风化和弱风化岩石，由于岩石抗压能力强，抗拉和抗剪切能力较低，岩石在大于其极限抗剪切力的作用下会发生剪切破坏。结合现场实际情况，我们经过多次试验总结，认为在城市里采用水磨钻施工是最实用、最经济的施工方法。

3 水磨钻施工

3．1 水磨钻施工特点

水磨钻孔桩机具设备简单，施工技术简单，工人容易操作，场地占用小，没有泥浆排出，环境污染小，施工质量可靠，可全面开展施工。

3．2 水磨钻施工工艺原理

水磨钻法主要是采用小型电动机，钻筒为直径150mm的钢钻筒，钻筒高约60cm，可钻取50cm 高的岩石芯柱，沿挖孔桩外径成环状布置，由圆外侧向内侧推进施工，然后采用风镐将残留岩石剔除掉。岩石受到拉力和水平面上的剪切力作用，当外力大于岩石极限抗剪切力时，岩石柱体从根部发生剪切破裂，取出分裂的岩块。

3．3 施工工艺流程及操作要点

3．3．1 主要施工工艺流程

测量放线——开挖到岩石层——测量放线——布置水磨钻取芯点——水磨钻钻取柱状岩芯——沿圆周向圆中心取芯——风镐剔除残留岩体——修整孔位

3．3．2 施工人员配置

2 人一组使用1 台水钻施工1 根桩孔，1 人在孔底使用水磨钻施工，1 人在地面进行出碴。

3．4 水磨钻施工方法

(1)测量放线布置取芯点并钻取四周岩石，根据孔径大小布置取芯点，按布置点位沿圆周取芯，取芯直径为150mm，取芯圆桩孔内壁相切，取芯圆之间的距离为120mm。沿孔外周依次钻取，取出的岩芯高约500mm，将孔桩外周岩芯取完后，孔桩外周形成一个环状临空面。

(2)沿外环继续向内环施工，一直取芯，使孔桩岩体只剩下孔桩中心小部分岩体，再无法采用成环状施工时，在中心岩体部位中间位置取芯，最后只剩余部分残留岩体。

(3)采用钢楔、风镐等工具，将剩余残留岩体剔除。

(4)采用铁质筒装渣，装渣至筒的三分之二，以防止掉渣，人工装渣，采用电动提升机提升出渣。

(5)桩孔修正及测量放线，由于水磨钻取芯后桩基孔壁成锯齿状，为了使开挖孔径与设计桩径尺寸一致，采用风镐将锯齿等岩体剔除。通过锁口护桩拉上十字线绳，检查桩孔的直径、深度及超欠挖情况，同时标出下一个循环水磨钻取芯位置，进入下一循环的挖孔桩施工。

(6)成孔检查与验收，将孔底碎渣清理干净，孔底无积水，孔径、孔深、垂直度满足设计要求。

3．5 施工注意事项

(1)施工中，除岩石外均采用人工用铁锹、镐等工具开挖，每次进尺为1m，遇到流沙、地下水等特殊地质，开挖及支护深度为30—50cm，护壁为20cm 厚的C30 混凝土护壁。

(2)由于采用提升架，挖孔桩的锁口采用钢筋混凝土浇筑，以确保安全，锁口高出原地面30cm，以免石碴等杂物掉入井内。

(3)提升架必须经常检查，检查钢丝绳、挂钩、电动卷扬机、支架等是否正常工作，如有损伤立即进行更换。

(4)装渣不要超过桶的2/3 高，严禁石块掉入桩孔内。

3．6 材料与设备

钻电机为HZ15-A 型，钻孔直径150mm，钻孔深500mm，功率为2．5KW。

卷扬机为Y132S-4，功率为5．5KW，采用直径为12mm 钢丝绳。

水磨钻主要有电动机、钢质钻筒和支架组成。一个水磨钻机配备3 个钢质钻筒，1 个工作，2 个备用，一个水磨钻筒上有8 个刀头。水磨钻筒外径为15cm，内径为13cm，壁厚度为1cm，高度为60cm，一个循环可钻50cm。

3．7 质量控制

(1)要按放线的孔位进行钻孔，开钻时要慢速钻进，待钻头全部进入地层，开始正常工作后方可加速钻进。

(2)钻孔开始后应保证钻筒的垂直度和钻孔的进度，如钻筒倾斜或卡钻，应立即停止钻进并进行调整，将问题解决后再继续钻进。

(3)孔底沉渣及积水应及时清除干净。

3．8 安全措施

(1)水磨钻孔工人必须配有安全帽、安全绳、安全鞋及安全手套等安全用品以及吊桶、吊钩、钢丝绳、卷扬机等机具，必须经常检查。施工区域应进行封闭围护，锁口应高出地面30cm，以防止土、石、杂物滚入孔内伤人。应随时检测孔内的空气质量，必要时及时用机械通风或停止工作。

(2)作业人员必须进行安全教育培训和考试，考试合格后才允许上岗作业，严格按操作规程进行作业。

(3)安全用电，施工现场按规范进行三级配电二级保护，并且设置明显的标志，所有使用的电器设备必须符合安全规定。

(4)水磨钻孔工作暂停时，孔口必须罩盖。井孔应安设牢固可靠的安全梯，以便于施工人员上下。

(5)现场操作人员不得疲劳作业，不得带病作业，不得擅自离岗。

3．9 环保措施

(1)严格认真执行当地环保部门的有关规定，做好环境保护工作。

(2)施工现场的各种安全设施和劳动保护器具、材料和机械设备，应定期检查维修，保持完好的备用状态，施工现场的弃碴及时清除和退场。

(3)采取措施控制施工现场的各种粉尘、废气、废水、固体废弃物以及噪声、震动对环境的污染的危害。

(4)实行挂牌施工，在施工现场定期设置与本工程施工内容、安全、质量、进度相关的宣传标语。

4 结语

采用水磨钻施工弱风化岩石的人工挖孔桩，能够以较短的工期、较好的效果、较低的成本完成施工任务，是解决复杂地质条件下人工挖孔桩的有效施工方法，具有重要的应用价值和推广前景。水磨钻施工具有成孔规则、进尺快、不爆破、对孔壁扰动小的优点。水磨钻孔桩具有机具设备简单、施工操作方便、占用场地小、无泥浆排出、施工质量可靠等特点。

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