連其龍　謝枝景

摘要：該工程為寧德沈海復線福鼎至柘榮段高速公路A4合同段，屬于山區(qū)高速公路。本文以金峰1號橋樁基施工為依托，詳細介紹水磨鉆施工工藝，為需要利用水磨鉆施工的工程提供借鑒。

Abstract： The project is the A4 contract section of the Fuding-Zherong section of the Ningde Shenhai Double Line， which belongs to the mountain expressway. Based on the construction of Jinfeng No.1 bridge pile foundation， this paper introduces the construction technology of water mill drill in detail， to provide reference for the project that needs to use water mill drill construction.

關鍵詞：橋梁樁基;水磨鉆;施工工藝

Key words： bridge pile foundation;water mill drill;construction technology

中圖分類號：U445.55+1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）23-0142-03

0 ?引言

近幾年隨著高速公路的不斷發(fā)展，越來越多的高速公路路線跨越人口密度相對較多的村莊，在人口及房屋集中地進行施工已成為不可避免的環(huán)境現(xiàn)狀。在該環(huán)境中，樁基施工常常遇到不允許炸藥爆破，大型機械設備無法到達施工現(xiàn)場，風鎬又鑿不動巖石的問題。為保證樁基施工的進度及質量要求，水磨鉆施工工藝成為了一個較好的選擇，水磨鉆施工工藝也在該環(huán)境中得到一定的推廣及運用。

1 ?工程概況

金峰1號橋跨越管沈公路，1號墩樁位緊靠著管沈公路邊，距離1號樁位15m處為一座老式石拱橋，該拱橋圬工形式為干砌條石，橋齡已有30年;2號墩、3號墩、4號墩樁位處在兩山之間的峽谷中，且3號墩、4號墩處在晏溪河道中，施工平臺小，受到汛期的影響較大。

金峰1號橋1號墩、2號墩、3號墩、4號墩樁基設計為嵌固樁，樁體直徑為2m、1.8m，巖層單軸飽和極限抗壓強度為 67.6MPa，樁長最長為20m。樁基所處原地表上層有少量覆蓋土，主要為強風化及中風化凝灰熔巖。

2 ?施工方案確定

由于該橋緊靠管沈公路，且緊鄰的位置存在一座老式石拱橋，爆破施工將產(chǎn)生較大振動，對石拱橋產(chǎn)生不利影響;在溪中的樁位施工作業(yè)平臺較小，大型機械設備架立困難，考慮該橋地下巖石為中風化凝灰熔巖，由于巖石抗壓能力強，抗拉和抗剪能力較低，巖石在大于其極限抗剪切力的作用下會發(fā)生剪切破壞。結合現(xiàn)場實際情況，認為采用水磨鉆為最合理，最實用的施工工藝。

3 ?水磨鉆施工

3.1 水磨鉆施工特點

水磨鉆孔樁機具設備簡單，施工技術簡單，場地占用小，無泥漿排出，振動小，環(huán)境污染小，施工質量可靠，施工面可同時展開，但進尺速度偏慢。

3.2 水磨鉆施工工藝原理及鉆機選型

水磨鉆主要采用小型電動機，主軸轉速900r/min、額定電壓為380V、額定功率為2400W、額定頻率為50Hz。鉆筒為直徑150mm鋼護筒，可鉆取直徑為140mm巖芯，鉆筒高約60cm，可鉆取50cm高的巖芯，取芯機沿樁基外圓周取出高約為500mm左右的圓柱體巖芯，形成樁基外圓周臨空面，然后對剩余的巖芯部分進行分塊，在分塊的巖石上鉆一排小孔，然后在小孔內(nèi)錐入鋼楔子，捶擊鋼楔子擠壓巖石，使巖石同時受到鉛錘面上的拉力和水平面上的剪切力作用，當擠壓力大于極限抗拉力和極限抗剪切力之和時，巖石沿鉛錘面被拉裂并從底部發(fā)生剪切破裂，取出分裂的巖塊。依次按照分層取芯、破裂、取巖塊的循環(huán)工序作用，最終達到成孔的目的。

3.3 施工工藝流程及操作要點

3.3.1 主要工藝流程（圖2）

3.3.2 施工人員及機具配備（表1）

3.4 施工方法

①將樁位中心點放出，然后采用人工或者機械對該處的雜草等進行挖除，直至挖至巖石層，然后由測量人員再次放出樁位中心點，并立鎖口模板，澆筑鎖口，做好護樁。

若遇到土層覆蓋較高，開挖量較大時，則直接從在土層上澆筑鎖口，對孔樁進行人工開挖。開挖過程及時進行護壁澆筑，直至巖層面后開始采用水磨鉆進行施工。

②鎖口形狀采用內(nèi)圓外方的形式或者同心圓的形式，高于原地表30cm以上，且壁厚不小于30cm，鎖口采用與樁基同標號的混凝土進行澆筑。

待鎖口強度達到70%時，進行鋼管架立。鋼管采用外徑48mm，壁厚3mm的鋼管。鋼管形成框架結構，布置相應的斜撐，在承受吊桶及石渣的主鋼管中間插入Φ25以上的鋼筋，增強抗彎能力。并架設好卷揚機，做好臨邊防護。

③根據(jù)孔徑的大小布置取芯點，保證樁徑不小于設計值，按照布置點位沿圓周進行取芯，取芯直徑為150mm，取芯圓與樁孔內(nèi)壁相切，取芯圓之間相切。沿孔外周一次鉆取，取出巖芯高約500mm，將孔樁外周巖芯取完后，孔樁外周形成一個環(huán)狀臨空面，并出渣圓柱狀巖芯。

現(xiàn)以2m孔徑樁基為例，在孔樁外徑布孔45個取圓點，巖芯圓之間相切，緊貼孔壁，保證取完圓柱巖芯后，鋸齒之間間距不小于2m。

架設水磨鉆機器，并用斜木方墊底部，頂部用厚木方頂住，將鋼護筒對準要鉆取的巖芯位置。入口開鉆時應慢慢鉆入。

④采用鋼楔子對中間巖芯部分進行分塊，并用風鎬鉆孔，插入鋼楔子，錘擊鋼楔子，使巖芯擠壓力大于極限抗拉力和極限抗剪切力之和，中心巖芯分塊進行滑移，然后對其進行出渣。

以2m孔徑樁基為例，先將樁孔等分成3個部分。在圓心處采用34mm孔徑的風鎬鉆眼，眼深30公分左右，并沿著等分線，以圓心為起點，間距20cm鉆眼一個，每條等分線上共鉆眼4個，再將每份巖芯等分成2份，以同樣的間距進行鉆眼。再插入鋼楔子，用錘子進行敲擊，并分塊取出。遇到巖石較硬的時候，可利用鑿巖機進行輔助施工。

⑤樁孔修正：由于水磨鉆取芯后樁基孔壁成鋸齒狀，為保證樁徑大小，并檢驗樁基在開挖過程中是否偏位，需要對樁位進行修正。通過鎖口護樁上的十字繩，下放吊錘，檢查樁孔的直徑;并量測深度及超欠挖情況，同時標出下一循環(huán)的水磨鉆施工位置。

⑥成孔檢查與驗收，將孔底碎渣清理干凈，抽除孔底可抽除部分的水，且孔徑、孔深、垂直度需滿足設計及規(guī)范要求。

3.5 施工注意事項

①施工中，除巖石外均采用鐵鍬、鎬等進行人工清理。

②在鎖口立模時，加強樁位的中心點控制，確保鎖口中心點的偏差在規(guī)范范圍內(nèi)。

③水磨鉆施工時，工人應佩戴好安全帽、安全帶，必要時搭設掩體。

④取出土渣的吊桶、吊鉤、鋼絲繩、卷揚機等機具，必須進場檢查，存在安全隱患的必須及時更換;在后期施工中加強復查，及時排除隱患。

⑤鎖口應高于原地面30cm，并做好臨邊防護，以防止土、石、雜物滾入孔內(nèi)傷人。出渣時不得將吊桶裝滿，控制在低于桶深的2/3的位置。

⑥鎖口旁的渣石應及時處理，不得高于鎖口，保證鎖口高出石渣30cm。

⑦水磨鉆一個循環(huán)后，應進行孔位修正，確保挖孔尺寸符合設計及規(guī)范要求。

⑧成孔后，孔底石渣應清理干凈。

⑨在水磨鉆進尺過程中應觀察孔壁的破裂程度，若有存在裂隙較大，破裂面明顯的孔壁，應采取有效措施，以防止塌孔。

4 ?水磨鉆施工利弊分析

水磨鉆施工作為一種工程施工工藝，有其特有的施工優(yōu)勢。施工過程噪聲小、振動小、無需爆破、無水泥漿排除、環(huán)境污染小。對于處在人口密集區(qū)、周邊房屋較多的樁位，當不允許使用爆破施工時，水磨鉆成為一種較好的選擇方式。但是水磨鉆在施工也有其不足之處，由于水磨鉆施工的費用較高，對于選擇該工藝時需要考慮成本問題。另外水磨站在施工過程中，進尺較慢也是其缺陷，特別是入巖后，每天的進尺只能在30cm左右，對于總體的施工進度造成了較大的影響。

從表2分析可得出，在同樣的地質情況下，人工挖孔每日進尺速度為水磨鉆的2～3倍，但是人工挖孔的單價卻只是水磨鉆的單價的五分之一左右，且水磨鉆的操作相對于人工挖孔更復雜些，因此在能允許爆破的位置應盡量使用人工挖孔施工工藝，這樣不僅對工程進度有保證，也能把控項目成本。

5 ?水磨鉆施工的推廣及應用

介于水磨鉆的施工特點，在山區(qū)高速公路的應用可以進一步推廣，特別是當路線跨越人口房屋密集帶、或距離路線較近的地方存在著特定的一些構筑物時，無法采用爆破，施工平臺小，在無其他施工工藝可選擇的情況下，采用水磨鉆施工工藝。在允許情況下，小量的爆破與水磨鉆集合，可以達到更好的效果，對水磨鉆的進尺速度可以得到一定的提升。

參考文獻：

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