大垭口大桥桩基水磨钻人工挖孔施工技术

2018-03-21陈绍钦

福建交通科技 2018年1期

■陈绍钦

（福建第一公路工程集团有限公司，泉州 362000）

0 引言

近年来我国交通建设迅速发展，新建道路与沿线重要的构筑物经常出现交叉或紧邻的情况。贵州省六威高速三标的大垭口大桥就与沪昆铁路水大支线燕子岩隧道上下交叉，在严禁采用爆破的情况下铁路隧道顶部桩基选择水磨钻人工挖孔施工技术。通过本文希望能够帮助施工人员更好地了解水磨钻人工挖孔施工技术，针对施工过程中可能遇到的问题，提出相应的解决措施。

1 工程概况

大垭口大桥左幅共1联4×40m，右幅共2联3×40m+4×30m，桥面宽度左右幅均为11.25m，下部桥墩基础为桩基础，桩径1.8m。大垭口大桥上跨沪昆铁路水大支线燕子岩隧道，桥梁中心线与隧道中心线夹角为85.24°，第三跨桩基底与隧道顶最小的净高差为38m，桩基地质从上到下依次为粉质粘土、强风化玄武岩、中风化玄武岩（frk=30MPa）。为避免对地下铁路隧道顶部地质围岩产生扰动，保证铁路线正常运行，根据现场情况采用水磨钻人工挖孔方式成孔。

2 施工方案及施工工艺

2.1 前期准备

在正式施工前，先进行施工场地平整、水电接通、材料和机具准备、管理人员配备、劳动力配置、安全防护培训等，并对操作人员进行技术交底和安全交底。

2.2 水磨钻人工挖孔主要施工工艺流程

2.2.1 水磨钻机介绍

本桥水磨钻机采用HZ15-A型,配备3～5个水磨钻筒，每个钻筒上有7个刀头。水磨钻筒直径为16cm，高度为63cm，一个循环可钻深度50～60cm。

2.2.2 主要施工工艺

主要施工工艺如图1所示。

图1 主要施工工艺流程

2.2.3 施工作业

开挖之前，桩位定位准确，桩基周围布置一定数量的护桩。并在桩孔四周围开挖并浇筑一圈宽度为60cm钢筋混凝土井台，井台的高度高于地面30cm，作为桩孔的防护设施，以避免井口进水或者杂物坠入井内。井台施工完成后搭建并固定钢管支架，在支架上部安装滑轮，为了保证支架的使用稳定性，安装的滑轮应为定滑轮，定滑轮与卷扬机构建良好的提升系统。支架顶部搭设防水雨棚，防止雨水进入孔内，并保证下雨天也能继续施工。

在进入中风化玄武岩层之前，可以利用锹、镐等工具开挖土层及强风化岩层，并及时浇筑15cm厚的C25钢筋混凝土护壁，控制开挖尺寸不大于1m以保证安全。

2.2.4 水磨钻挖孔

当开挖到弱风化、中风化玄武岩层，采用水磨钻施工，风镐配合，分节进行，每节施工深度约为60cm。当施工过程中孔内积水较深时，采用排水泵将孔内的积水排出；当开挖深度到达5m以上时，及时采用通风措施，由孔底向地面上吹，与地面上空气形成对流，确保孔内施工人员的安全。如施工过程中发现岩层不稳定时，及时扩孔浇筑钢筋混凝土护壁，以保证安全。水磨钻主要施工步骤如下：

（1）本桥桩基桩径1.8m，沿桩基孔壁四周布置40个取芯眼点，相邻芯圆心间距为13cm，钻取芯孔的直径为17cm，取芯长度约为55cm，钻取方向依次向外倾斜大于6.3°以防缩孔。倾斜度计算：水磨钻机高度140cm，水磨钻筒外径为16cm；上部电机突出部位超出钻筒7cm，钻孔时倾斜角度为（7+16/2）/140=0.11，tan-1（0.11）=6.3°，所以倾斜角度不宜小于6.3°进行施工才能保证不缩孔。钻好孔用铁棍掰断岩芯，铁丝套住提出岩芯。取完外周40个岩芯后桩中间岩体外围便形成一个环形临空面。

（2）沿着中间桩岩体半径分为三等分进行布置取芯点，钻取岩芯形成更多的临空面，便于中间大岩体破裂。

（3）采用手电钻在桩岩石上钻排孔，钻好孔夹出岩芯，依次插入钢楔，再用大锤锤击钢楔挤压岩石，使岩体受力破裂，将桩岩石分成若干等份。

（4）人工把石渣装进料斗配合电动卷扬机提升出渣，施工一节结束后，钻出的岩芯依次吊运出渣，为保证孔内施工人员的安全，渣料向外吊运过程中从桩孔的一侧进行并在作业面上方搭设防护棚，防护棚面积小于桩孔面积的一半，留出足够的空间便于石块外运，又能保证操作人员安全

（5）取出钻芯后桩基孔壁形成规则的锯齿状，为了保证开挖后桩径不小于设计图纸桩径，可先利用孔口护桩通过垂球在桩孔内标出设计桩中心，再用红漆标记出点侵占桩基空间突出部分的岩石锯齿，再用大锤或风镐凿除。一个循环结束后必须检查桩基偏位情况，做好记录，发现问题及时进行纠偏。

（6）红漆标记出下一节水磨钻钻孔外周取芯点位置，进入下一节循环钻孔施工。

2.3 成孔检查

当桩基挖至设计标高后，进行成孔检查，项目部质检人员先进行自检，确认桩径、孔深、桩孔截面尺寸、垂直度是否满足设计要求，桩底沉渣是否清除干净，再通知报检。如果嵌岩深度与设计图纸不符时，及时请设计代表到场进行确认是否调整桩长。

2.4 钢筋笼安装、声测管埋设与混凝土浇筑

在安装钢筋笼时，施工人员要根据施工方案进行安装，在钢筋加工厂制作好钢筋笼，直接运送到指定位置，并利用汽车吊进行吊装，从根本上保证钢筋笼安装质量。

混凝土在拌和站集中拌制，由混凝土罐车运至现场，混凝土输送泵泵送入孔。在浇筑混凝土的过程中，施工人员要严格控制混凝土浇筑工艺，避免出现质量问题。

3 施工要点

（1）施工前认真分析桩基处地质资料，论证是否适用水磨钻施工工艺。查清地质构造、岩层厚度、岩性、破碎程度及地下水等情况；探明电力、通讯、信号等光（电）缆位置，提前做好应急和防护措施。

（2）遇到裂隙、渗水量较大或者岩层不稳定的地层，应先扩孔，再立模浇筑水下混凝土护壁。针对施工中水位变化，加强施工中的降水，确保安全。

（3）土层用人工直接开挖，松散软弱岩层段用人工配合风镐进行开挖，挖掘时不必刻意修光孔壁，以增加桩的摩阻力。

（4）停止施工时，必须罩盖孔口，设置醒目警示标志，并把孔内机具吊起防止泡水；下次开挖前需先清除孔壁上浮石、危石；吊钩、吊桶、钢丝绳、电线、卷扬机等机具每次作业前需检查一遍，确保安全。

（5）采用卷扬机（其开关为圆形按钮式）进行垂直出渣运输（施工前必须进行试吊，起吊能力达到要求才能进行作业），出渣时卷扬机应慢速提升，卷扬机应设限位器，装渣的容器底部和周边要密合，装碴时最多装至渣容器的2/3位置。弃渣装入吊桶通过卷扬机提升至孔外堆弃，废渣要远离井口及时转运，孔口四周2m范围内不得堆积弃土或其他杂物。