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        臨近建筑物橋梁樁基礎(chǔ)水磨鉆施工技術(shù)

        2015-10-20 09:20:12朱衍鋒
        城市道橋與防洪 2015年8期
        關(guān)鍵詞:沖擊鉆水磨震動(dòng)

        朱衍鋒

        (廈門(mén)百城建設(shè)投資有限公司,福建廈門(mén) 361009)

        臨近建筑物橋梁樁基礎(chǔ)水磨鉆施工技術(shù)

        朱衍鋒

        (廈門(mén)百城建設(shè)投資有限公司,福建廈門(mén) 361009)

        以臨近建筑物橋梁為例,對(duì)橋梁樁基礎(chǔ)水磨鉆施工技術(shù)進(jìn)行探討,研究水磨鉆的主要施工工藝,對(duì)比常用的橋梁樁基礎(chǔ)施工工藝,驗(yàn)證其優(yōu)越性,有關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供相關(guān)專業(yè)人員參考。

        橋梁;樁基礎(chǔ);水磨鉆法;施工

        0 引言

        伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,高速公路、城市快速路建設(shè)也呈現(xiàn)突飛猛進(jìn)的形勢(shì),各地區(qū)道路路網(wǎng)密度逐漸增大,大量涉及高速公路、城市主干道的橋梁工程穿越城區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊等建筑物密集區(qū)。采用傳統(tǒng)的施工方法(爆破開(kāi)挖、沖擊鉆施工等)在建筑物密集區(qū)進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工,施工中噪音、震動(dòng)強(qiáng)烈,特別由于城鎮(zhèn)建筑物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、建造時(shí)間長(zhǎng)等因素,易造成房屋開(kāi)裂,產(chǎn)生安全隱患,經(jīng)常引起周圍居民的強(qiáng)烈阻撓;城區(qū)建筑物密集區(qū)的居住、文教機(jī)關(guān)、高級(jí)賓館、療養(yǎng)區(qū)等附近,嚴(yán)格限制噪音,施工易引起大量投訴,施工易中斷。

        伴隨社會(huì)進(jìn)步,文明施工要求越來(lái)越嚴(yán)格,環(huán)保、安全越來(lái)越被重視,傳統(tǒng)的爆破、沖擊鉆等施工工藝噪聲、震動(dòng)污染較重,在穿越建筑物密集區(qū)時(shí)難以使用。在相同地質(zhì)(巖層)條件下,比較環(huán)境保護(hù)、安全、開(kāi)挖精度及巖體擾動(dòng)等各方面因素,采用水磨鉆施工技術(shù),具有明顯的優(yōu)越性。水磨鉆施工樁基礎(chǔ)具有噪聲、震動(dòng)小,以及投入少、進(jìn)度快、擾動(dòng)小等特點(diǎn),較好適應(yīng)各種環(huán)境條件施工。

        1 工程概況

        福建省南安(金淘)至廈門(mén)高速公路蓮花樞紐(落地)互通采用橋梁工程穿越鎮(zhèn)中心的房屋密集區(qū),居民較多,房屋多為磚混結(jié)構(gòu),且建造時(shí)間均較長(zhǎng),橋梁距離房屋距離小于15 m,房屋結(jié)構(gòu)難以承受較大震動(dòng),易開(kāi)裂,居民較多,且附近有小學(xué)、中學(xué),對(duì)噪音限制要求較高。

        橋梁基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ),樁長(zhǎng)約為25 m,樁徑1.8 m,根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告,巖層主要為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化及弱風(fēng)化花崗巖。因人工挖孔爆破施工工藝震動(dòng)大,機(jī)械沖孔產(chǎn)生的噪聲大(特別是夜間)、地面震動(dòng)強(qiáng)烈,以上兩種施工方案均受到周圍居民的強(qiáng)烈阻撓,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際及地質(zhì)巖層分布情況,最終確定采用水磨鉆施工。

        2 水磨鉆施工技術(shù)

        2.1 工藝原理及設(shè)備簡(jiǎn)介

        水磨鉆施工樁基礎(chǔ)是一種新型的施工方法。水磨鉆施工挖孔樁充分的利用了巖石的三大力學(xué)特性:一是抗壓能力強(qiáng),而抗拉和抗剪能力很低;二是巖石在大于其極限抗剪切力的作用下會(huì)發(fā)生剪切破壞;三是巖石在大于其極限抗力能力的作用下會(huì)發(fā)生拉裂破壞。

        水磨鉆主要有水磨鉆機(jī)、水磨鉆筒和專用水泵三部分組成,見(jiàn)圖1。

        圖1 水磨鉆設(shè)備示意圖

        2.2 施工工藝流程

        施工準(zhǔn)備→施工放樣→樁位鎖口施工→水泵引水入孔→水磨鉆取芯(鉆孔布置見(jiàn)圖2)→出芯渣(見(jiàn)圖3)→人工破碎孔內(nèi)巖石→出渣→成孔檢查與驗(yàn)收[1]。

        圖2 水磨鉆鉆孔布置圖

        圖3 水磨鉆出孔的巖芯示意圖

        2.3 擴(kuò)底傾斜角度計(jì)算

        水磨鉆機(jī)高約1 680 mm,鉆筒外徑為160 mm;電機(jī)或支架超出鉆芯前端80 mm,正常鉆孔時(shí)鉆機(jī)傾斜角度即為(80+160/2)/1 680=0.095 2,傾斜角度不小于Arctan(0.095 2)=5.438°,才能保證不縮孔。向外擴(kuò)底時(shí),鉆機(jī)傾斜角度不小于10°,就不易固定鉆機(jī)位置,tan10°=0.176,向外擴(kuò)底寬度0.176×1 680-(80+160/2)=135.7 mm,即每500 mm可向外擴(kuò)135 mm寬。

        3 施工人員配置

        按照采用2臺(tái)水磨鉆同時(shí)施工2個(gè)孔,按6人一組配置,其中井下作業(yè)每孔 2人,地面負(fù)責(zé)出渣2人[2]。

        4 水磨鉆施工技術(shù)的優(yōu)越性

        4.1 水磨鉆施工技術(shù)與爆破施工、沖擊鉆施工技術(shù)對(duì)比分析

        水磨鉆施工技術(shù)與爆破施工、沖擊鉆施工技術(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

        通過(guò)對(duì)比分析可知:

        (1)從進(jìn)度角度,水磨鉆與爆破法施工進(jìn)度基本相當(dāng),水磨鉆與爆破法施工可大量樁基同時(shí)進(jìn)行開(kāi)挖,與沖擊鉆相比,施工準(zhǔn)備時(shí)間短,要求的施工條件低(用電功率小),施工進(jìn)度快。

        (2)從造價(jià)角度,采用爆破、沖擊鉆施工,噪音、震動(dòng)強(qiáng)烈,在敏感建筑物(文明施工要求高的學(xué)校、醫(yī)院、政府機(jī)關(guān)、高級(jí)酒店、別墅等)附近施工,受限制,易被投訴、阻撓,施工不連續(xù)(夜間禁止施工);爆破、沖擊鉆施工中的強(qiáng)烈震動(dòng),易造成建筑物基礎(chǔ)下沉、墻壁開(kāi)裂等,施工易受阻,易被索賠,施工不連續(xù),造成的經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重;并且,水磨鉆的擴(kuò)孔系數(shù)小于爆破施工,并且成孔規(guī)則,能夠減少超灌混凝土方量,降低了施工成本。經(jīng)比較,雖然水磨鉆每延米的開(kāi)挖成本較高,在敏感建筑物區(qū)域采用水磨鉆施工,綜合效益好,造價(jià)有優(yōu)勢(shì)。

        表1 水磨鉆施工技術(shù)與爆破施工、沖擊鉆施工技術(shù)對(duì)比分析表

        4.2 水磨鉆技術(shù)優(yōu)越性

        (1)噪音低,震動(dòng)小。水磨鉆施工切削巖體的噪音較小,對(duì)周圍居民的生活基本不構(gòu)成影響,施工連續(xù),文明施工程度高,社會(huì)效益好。

        (2)水磨鉆施工對(duì)巖體擾動(dòng)小,不會(huì)破壞巖體,樁壁、樁底巖體整體性好,樁基(端)承載力高,結(jié)構(gòu)物更安全[4]。

        (3)擴(kuò)孔系數(shù)小,成孔質(zhì)量好。水磨鉆成孔規(guī)則,降低超灌混凝土方量,經(jīng)濟(jì)效益明顯。

        (4)設(shè)備簡(jiǎn)單,安裝方便,準(zhǔn)備時(shí)間短,施工進(jìn)度較快, 不受材料供應(yīng)及環(huán)境的影響。

        (5)水磨鉆施工技術(shù)適用于作業(yè)面小、人群密集, 以及對(duì)臨近噪聲、震動(dòng)干擾較敏感區(qū)域的結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)的開(kāi)挖施工。

        5 結(jié)語(yǔ)

        實(shí)踐表明,水磨鉆施工技術(shù)成孔樁基孔壁圓順光滑美觀,孔位垂直精確,樁基砼灌注方量小,節(jié)約成本,對(duì)附近村民、民房基本無(wú)干擾,能夠有效解決不能爆破施工的問(wèn)題,有利于橋梁巖層樁基的開(kāi)挖,保證工程的施工安全及工期,取得較好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

        [1] 李大紀(jì).水磨鉆在下趕場(chǎng)溝大橋樁基施工的應(yīng)用[J].西部交通科技,2011(8)∶8-9.

        [2] 王小岐.臨近既有線橋梁樁基水磨鉆施工技術(shù)[J].山西建筑,2013, 39(9)∶40-42.

        [3] 張勇.錨固樁水磨鉆施工工藝及經(jīng)濟(jì)分析[J].鐵路工程造價(jià)管理,2010(3):19-20.

        [4] 胡仕君.水磨鉆法施工樁基在城市的應(yīng)用前景[J].城市建設(shè)理論研究,2012(16).

        U443.15

        B

        1009-7716(2015)08-0147-03

        2015-05-14

        朱衍鋒(1980-),男,山東泰安人,工程師,從事高速公路維修工作。

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