丁明强

（新疆兴亚工程建设有限公司，乌鲁木齐 831100）

0 引言

水磨钻桩基施工技术具有开挖精度高、 对岩体扰动小，以及对周围生态环境影响小等特点，在景区等生态保护场地建设中得到广泛应用。近年来，相关学者对水磨钻桩基施工技术的进行了一些研究，主要有：吕鹏博[1]结合工程实例，阐述了水磨钻施工技术原理、工艺和注意事项，通过对实际应用成果对比分析可知， 在陡坡地带桩基施工中应用水磨钻施工技术，能够安全有效地进行开挖，达到了预期的目的；杨廷军、李大纪等人[2，3]介绍了水磨钻施工技术的应用原理、应用范围和应用优势，然后以广陕、广巴高速公路连接线LJ6 合同段张家湾大桥和赶场沟大桥为研究实例，对其水磨钻施工要点进行了详细阐述；曹鑫锋[4]以某襄渝Ⅱ线锚固桩水磨桩施工为背景，首先根据经验和应用方案的工程特征进行了优缺点的对比， 选用了适用方案， 又通过技术经济比较分析了水磨钻的成本和定额基价，从而为类似工程实践积累经验；蒙荣兵、王东等人[5，6]以某桩基础施工为例，对紧邻市政既有线桥梁桩基础、 岩溶区桩基施工引用水磨钻挖孔技术进行研究分析， 研究表明该方法有效地保证了工程工期的要求和成本的节约。本文主要以某景区改建工程桩基施工为例，通过各种桩基施工的优缺点的比较， 重点分析了水磨钻桩基施工的特点和工艺流程， 以期为类似工程施工提供参考和借鉴。

1 工程概况

图1 新建桥梁现场位置图

根据设计图纸及现场实际地形查看， 新建工程右幅8# 桥(YK15+949.654～YK17+531.654)、左幅9# 桥(ZK17+405.929～ZK18+078.002)、 左 幅10# 桥 (ZK18+114.269～ZK18+263.937)、人非栈桥(ZK16+552.609～ZK17+407.841)及桩板墙(YK15+805.23～YK15+951.05、ZK16+225～ZK16+290、YK17+531.65～YK18+049.49)桩基均处于河道中。 该河道为国家二级保护动物大鲵保护区， 生态环境保护极为重要。 新建线路沿线与景观山体较近， 特别是左幅ZK17+480～ZK17+560 段紧临观景石，最近离观景石仅为8m，且地势陡峭。 新建线路在K17+420 及K18+100 与既有省道公路交叉。 图1 所示的是左幅9 号桥和右幅8 号桥的中心线现场图。该工程场地主要包含杂填土、粉质黏土、碎石、漂石、角砾、碎石块、石灰岩、泥岩、石英砂岩、砂岩等岩土层。

该地段桥梁采用城市-A 级标准设计。主要技术标准如下：结构安全等级为一级，设计基准期100 年；设计行车速度为60km/h；设计荷载为：(1)汽车荷载，城市-A 级；(2)人群荷载，按照《城市桥梁设计规范》(CJJ11-2011)取用；设计使用年限为100 年；地震基本烈度按6 度设防，地震动峰值加速度为0.05g，抗震设防分类为丙类，抗震设计方法为C 类，采用7 类抗震措施。

2 施工方法选比

观景台段新建主线桥梁、 人非栈桥及桩板墙基础设计为桩基础，为保护沿线景观山体及河流的生态环境，本文选取常见的桩基施工方式， 并结合工程场地进行对比分析，具体见表1。

表1 优缺点比较表

由表1 可知，选择水磨钻施工方式为最佳首选。结合现场对两侧山体景观的地质调查， 初步拟定8#、9#、10#桥、 人非栈桥、YK15+805.23～YK15+951.05、ZK16+225～ZK16+290、ZK17+531.65～ZK18+049.49 桩板墙桩基施工均采用水磨钻施工工艺。

3 施工工艺与技术

3.1 技术参数

水磨钻主要由水磨钻机和水磨钻筒两部分组成。 一般一个水磨钻机配备3～5 个水磨钻筒， 一个水磨钻筒上有10 个刀头。 水磨钻筒外径为15cm，内径为13cm，壁厚为1cm，高度为60cm，一个循环可钻30～50cm。

3.2 工艺流程

图2 为水磨钻施工工艺流程图。 由于水磨钻施工工序较多，下文仅对重要施工工艺进行详细介绍。

3.3 钢筋混凝土孔口井圈施工、孔口围护

(1)锁口施工

开始挖孔前，首先沿桩孔四周开挖并浇筑壁厚50cm的C30 钢筋混凝土锁口，内设主筋φ12，间距20cm；箍筋φ8，间距15cm。 锁口高出原地面100cm，作为桩孔的防护结构，防止挖孔过程中杂物或明水进入桩孔。

(2)孔口围护

对所有已开孔施工的桩基配置防跌落焊接钢筋网，钢筋网为2.5m×2.5m 正方形，采用HRB400φ16 钢筋，间距为10cm。

图2 水磨钻施工工艺流程图

3.4 水磨钻施工

8#～10# 桥全桥桩基位于河床沟谷中且临近山体悬崖峭壁，正式施工前，为防止高空石块坠落，需要在孔口搭设防护棚架。 棚架立柱材料采用4m 长φ48×3mm 双层钢管，沿孔口正方形搭设，净间距4m；双层立柱间采用通常长φ48×3mm 钢管井字形水平连接； 顶面铺设2cm竹胶板。 图3 为钻进施工工艺流程图。

图3 钻进施工工艺流程图

(1)钻取四周岩石：根据桩径加上15cm 护壁厚度为半径的圆周线布置取芯点，取芯直径为150mm，取芯圆与锁口内壁以及取芯圆之间相切， 连续两个取芯圆之间相交20mm 依次钻取外周的岩芯， 一次取出的岩芯高约300～500mm， 将外周岩芯取完后桩芯体岩外围便形成一个环形临空面。 桩径1.2m 一周取孔36 个，桩径1.5m 一周取孔43 个，桩径1.8m 一周取孔51 个，桩径2m 一周取孔56 个，桩径2.2m 一周取孔60 个，桩径2×3m 一周取孔82 个。

(2)钻取中间岩石：沿桩半径钻取岩芯，将桩芯岩体等分成4～6 等份，每份占桩芯岩体的1/4～1/6，以便于岩体破裂，桩径1.2m 中间取孔19 个，桩径1.5m 中间取孔25个，桩径1.8m 中间取孔29 个，桩径2m 中间取孔33 个，桩径2.2m 中间取孔35 个，桩径2×3m 中间取孔51 个。

(3)桩孔修正及下一循环的施工：通过锁口护壁在桩孔内标出设计桩中心， 检查桩基底部偏位情况并及时纠偏，同时标出下一个循环外周水钻挖孔取芯位置，进入下一循环的挖孔桩施工。

3.5 护壁施工

桥梁桩基多数位于河道中， 根据地勘报告揭示地质情况为漂石或碎石层+石英砂岩，地下水丰富，水磨钻施工入完整岩层前需修筑护壁。 图4 所示为人工挖孔护壁示意图。

(1)护壁厚度为15cm，混凝土强度为C30；护壁主筋采用φ12mm 螺纹钢筋，间距20cm，圆箍筋采用φ8mm钢筋，间距15cm，进入中风化后不做护壁，施工全过程由水泵抽水；

(2)上下节护壁的搭接长度不得小于50mm；

(3)每节护壁均应在当日连续施工完毕；

(4)护壁混凝土必须保证密实，根据土层渗水情况使用速凝剂；

(5)护壁模板的拆除宜在24h 之后进行；

(6)发现护壁有蜂窝、渗水现象时，应及时补强、加以堵塞或导流，防止孔外水通过护壁流入桩内，造成事故；

(7)同一水平面上的井圈任意直径的极差不得大于50mm；

(8) 不得在桩孔水淹没模板的情况下浇注护壁混凝土。

图4 人工挖孔护壁示意图

4 结论

本文主要以某景区改建工程桩基施工为例， 通过比较各种桩基施工的优缺点， 重点分析了水磨钻桩基施工的特点和工艺流程并得到以下结论：

(1)水磨钻桩基施工技术具有对环境影响低、噪声小、对周边山体震动和扰动小，以及不破坏岩体，桩身周围岩体完整、嵌岩力好等特点，适合在景区内作业。

(2)水磨钻技术常应用于桥梁工程、基础扩大工程中，它不仅不受外界环境影响， 还能有效地减小混凝土消耗量。

(3)水磨钻施工同时也存在一些缺点，即截面挖孔数量多，取芯进尺慢，施工周期长，成本较高；此外挖孔过程中孔内产生粉尘较大，须配备通风防尘设备等。