張亞平　張波　黃程

摘 要：為解決風(fēng)化砂巖陡坡地段橋梁樁基施工易造成山體崩塌、滾石及大型設(shè)備難以進場的問題，在西固黃河特大橋樁基施工中采用了水磨鉆成孔的施工方法，不僅規(guī)避了安全風(fēng)險，還能提高施工質(zhì)量，可在類似項目中推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：風(fēng)化砂巖;陡坡地段;水磨鉆;環(huán)形臨空面;鋼筋籠拼裝

中圖分類號：U445? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）05-0102-03

隨著我國高速鐵路、高速公路、城市快車道建設(shè)的飛速發(fā)展，復(fù)雜環(huán)境下的橋梁修建越來越多，高新民[1]等探討了陡坡地段橋梁樁基施工技術(shù)，蔣永昌[2]分析了山區(qū)陡坡橋梁樁基施工標準化技術(shù)，陳小鵬[3]研究了山區(qū)陡坡橋梁樁基施工技術(shù)，分別對陡坡地段樁基施工質(zhì)量安全隱患、控制因素及鉆爆法施工工藝進行了研究。因此，針對風(fēng)化砂巖陡坡階地樁基施工難度大的技術(shù)難題，本文研究采用水磨鉆人工挖孔樁的施工工藝，降低施工風(fēng)險，確保了施工質(zhì)量，對其他類似情況的工程施工具有一定的參考意義。

1工程概況

1.1項目概況

蘭州南繞城高速公路關(guān)鍵性工程西固黃河特大橋橋梁全長為1003m[4]，跨越黃河、蘭新鐵路和109國道，穿越蘭州二級水源保護區(qū)。

橋址高坡主要分布在黃河南岸，坡度高度約為120m，從底部到頂部為多段坡度[5]：0m～60m天然坡度為41.5°，是由粘土粉砂巖及粘土巖組成的巖質(zhì)邊坡;60m～90m天然坡度為36°，覆蓋層的坡度由梯形沖積礦床組成，坡面為黃土分布;90m～120m天然坡度為23.5°，是沖積黃土坡地，具有Ⅲ～Ⅳ自重濕陷性;坡頂表面較緩，一般小于20°，存在黃土塌陷現(xiàn)象。

1.2陡坡地段樁基工程簡介

西固黃河特大橋2#墩共有樁基礎(chǔ)8根，樁頂設(shè)置承臺，樁基與承臺平面布置見圖1。樁基為端承樁，樁徑為1.8m，樁長25m。樁基位于黃河南岸的陡峭滑坡階地，斜坡高度大于30m，坡度為41.5°左右，橋墩現(xiàn)場地形圖見圖2。

1.3工程難點

（1）滑坡階地不穩(wěn)定。橋梁2#墩基礎(chǔ)位于黃河南岸的陡峭滑坡階地，屬于河谷兩側(cè)地帶堆積的形態(tài)很像階地的滑坡體。如果施工過程中產(chǎn)生的外部因素和影響改變了滑坡的基本條件，就會引發(fā)滑坡。故針對2#墩樁基礎(chǔ)的施工，需結(jié)合現(xiàn)場實際情況，選擇最優(yōu)的施工方案進行施工，以避免對山體穩(wěn)定性造成過大影響而誘發(fā)滑坡危害。

（2）崩塌及滾石危害。坡體由不同類型的巖層組成，削弱了巖體的內(nèi)部連接，坡面上的巖石風(fēng)化嚴重，植物根系鍥入。一旦斜坡的穩(wěn)定性被破壞，就會導(dǎo)致坍塌或滾石，對施工構(gòu)成安全威脅。

（3）無進場便道。橋梁2#墩施工部處的斜坡高陡與坡度過大，且地質(zhì)條件復(fù)雜，不宜修建供大型設(shè)備出入的臨時施工便道，導(dǎo)致物資、設(shè)備進場困難。

2施工工藝對比分析

比較并選擇三種樁基施工方法，如下表所示：

結(jié)合本項目實際情況，考慮到2#墩基礎(chǔ)位于黃河邊陡峭滑坡地段，地質(zhì)條件復(fù)雜，沖擊鉆成孔和鉆爆法成孔時震動較大，對山體穩(wěn)定性影響較大，為了減少樁基施工對山體的影響，分析采用水磨鉆人工挖孔樁施工方法。

3水磨鉆人工挖孔樁施工原理及施工工藝

3.1施工原理

通過使用水磨鉆機沿著樁基的設(shè)計圓周取出圓柱形芯，形成一個環(huán)形臨空面，使中部巖體形成無側(cè)限狀態(tài)，再進行破碎、分割、取出裂開的巖塊、護壁施工，最后達到成孔目的。

3.2施工工藝

3.2.1施工準備

施工前，做好安全、技術(shù)交底，并將施工方案和作業(yè)標準對操作人員做好培訓(xùn)。對進場的材料進行材質(zhì)、性能及尺寸檢查，施工前必須檢查至符合要求。根據(jù)現(xiàn)場情況，選取適當直徑的水磨鉆，以及空壓機、風(fēng)鎬的型號。

3.2.2定位及井臺施工

在對場地進行平整后，根據(jù)設(shè)計圖紙準確地釋放樁心，并埋設(shè)護樁。開挖施工井臺，根據(jù)放出的樁位中心點，開挖出井臺的位置，立模澆筑混凝土。高出原地面30cm。除了作為施工作業(yè)平臺外，還具有保護井口，承受施工荷載和擋水的功能。

3.2.3孔口支架搭設(shè)

待井臺施工結(jié)束后，分別在每個井臺上設(shè)置鋼管防雨支架，在成型井架上安裝滑輪和用卷揚機等材料構(gòu)成的提升系統(tǒng)。在支架頂部覆蓋防水土工布，阻止雨水直接落入孔內(nèi)，確保在雨天工人能正常施工。

3.2.4水磨鉆鉆孔施工

水磨鉆鉆機施工流程，見圖3。

使用選好直徑的水磨鉆鉆機，沿樁基開挖輪廓線進行鉆孔，依次沿著外周轉(zhuǎn)出巖芯，取出的巖芯高約50cm，在把巖體外周的巖芯全部取出之后，剩余的巖體形成一個環(huán)形臨空面，見圖4。

3.2.5芯頭鑿除

使用風(fēng)鎬將中部巖體破碎。對于具有更好的完整性和更高硬度的巖體，使用手持式水磨機鉆孔。將鋼楔插入小孔并敲擊鋼楔以擠壓巖石，使巖石沿垂直平面被拉動并從底部剪切損壞。取出裂巖直到核心巖體被完全移除，并且用卷揚機進行出渣操作。

3.2.6 護壁施工

每當深度挖至1m時，清除渣土后及時澆筑護壁砼，采用C20現(xiàn)澆混凝土，護壁的結(jié)構(gòu)形式按內(nèi)八字搭接設(shè)置，搭接長度不小于5cm。護壁模板使用固定的型鋼模板，一套由八塊構(gòu)成，每塊之間使用螺栓固定。

3.2.7清孔及成孔檢測

在每一個節(jié)段施工結(jié)束后，利用孔口的護樁和重垂線檢查樁基的孔徑和垂直度。待開挖至樁底標高后，清除孔底沉渣，再對成孔的截面尺寸、孔深、樁位軸線和孔位垂直度等檢查項目做最終的檢測，找相關(guān)單位確認辦理驗收手續(xù)。

3.2.8 鋼筋籠拼裝及下放

采用在孔口綁扎鋼筋籠的方式進行。

鋼筋配料加工。根據(jù)相應(yīng)橋墩的樁基設(shè)計深度和實際深度，確定鋼筋籠的加工長度;根據(jù)確認的長度對每節(jié)鋼筋籠進行下料，本樁基鋼筋籠的基本長度確認為6m;根據(jù)鋼筋籠的總長度確定出調(diào)整節(jié)段的長度，再進行下料加工，運輸至現(xiàn)場。

在井口平臺上搭設(shè)鋼筋籠加工及下放支架。支架由鋼管和方木構(gòu)成，支架頂部安裝雙拼槽鋼作為下放分配梁，其上吊掛下放鋼絲繩及手拉葫蘆，根據(jù)鋼筋籠的不同重量選用相應(yīng)的鋼絲繩及手拉葫蘆，所選鋼絲繩及手拉葫蘆允許承載力為下放鋼筋籠重量的2倍，見圖5。

鋼筋籠的制作。支架搭設(shè)結(jié)束后，在支架上進行綁扎焊接鋼筋籠，鋼筋籠的加工及下放在孔口支架上完成。加工時，在支架操作平臺上水平放置2～3層加強型箍筋，在箍筋上標記出主筋安裝的間距及位置，然后依次將主筋焊接至加強箍筋上。主筋全部焊接完成后，再把箍筋依次綁扎至主筋外側(cè)，并焊接籠剩余耳筋。

下放前檢查。在每一節(jié)鋼筋籠加工制作完成后，應(yīng)經(jīng)過現(xiàn)場技術(shù)人員、監(jiān)理人員檢查合格后方可進行下放施工。

鋼筋籠下放。在鋼筋籠加強型箍筋上對稱設(shè)置下放的吊點，使用卡環(huán)和鋼絲繩吊住下放點，然后將鋼絲繩吊掛在下放支架分配梁下的手拉葫蘆上，用手拉葫蘆提起鋼筋籠后，將工字鋼扁擔梁抽出，再將此節(jié)鋼筋籠下放至孔內(nèi)，然后在該節(jié)最上一個加強箍筋穿設(shè)工字鋼扁擔梁將此節(jié)鋼筋籠掛在孔口上臨時固定，逐節(jié)下放至整套鋼筋籠全部下放完成。

3.2.9混凝土灌注

混凝土由拌合站集中拌制，運至施工現(xiàn)場，使用拖泵進行澆筑。

在井口設(shè)置串筒及減速裝置，確?；炷磷杂上侣涓叨葷M足規(guī)范要求，防止混凝土離析或出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。

4現(xiàn)場應(yīng)用

從2014年10月到11月，風(fēng)化砂巖陡坡地段橋梁樁基水磨鉆成孔施工技術(shù)在西固黃河特大橋2#橋墩基礎(chǔ)施工中得到了成功應(yīng)用。在施工期間，采用全護壁、護壁加厚到30cm而且加入D6鋼筋網(wǎng)片的方式來增大樁孔壁的穩(wěn)定性。山體穩(wěn)定性沒有因樁基施工而產(chǎn)生變化，陡坡上無崩塌和滾石現(xiàn)象發(fā)生，同時解決大型樁基施工設(shè)備進場困難的難題?，F(xiàn)場施工情況見圖6、圖7。

5結(jié)論

（1）采用水磨鉆人工挖孔樁施工，適用于中風(fēng)化砂巖和泥巖特殊地質(zhì)的樁基開挖，同時解決大型樁基施工設(shè)備進場困難的難題。也具有對現(xiàn)場要求低、成孔質(zhì)量高、施工成本低、安全環(huán)保等特點。

（2）針對地質(zhì)不穩(wěn)定，遇水軟化、易崩解的問題，在施工完每一節(jié)之后均澆筑混凝土護壁，而且護壁加厚到30cm，同時加入D6鋼筋網(wǎng)片來增加樁孔壁的穩(wěn)定性。

（3）針對陡坡地段設(shè)備難以進場的問題，采用了鋼筋籠現(xiàn)場分節(jié)制作、拼裝及手拉葫蘆下放的施工方法。

參考文獻：

[1]高新民，楊映軍.陡坡地段橋梁樁基施工探討[J].甘肅科技縱橫，2013，42（08）：86-87+82.

[2]蔣永昌.山區(qū)陡坡橋梁樁基施工標準化技術(shù)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（31）：247.

[3]陳小鵬.山區(qū)陡坡橋梁樁基施工探討[J].科技信息，2014（15）：274.

[4]盧芳琴. 斜拉橋地震動力響應(yīng)分析[D].中國地震局蘭州地震研究所，2015.

[5]黃威，何源.陡峭邊坡穩(wěn)定性分析及處理技術(shù)研究[J].中國水運（下半月），2018，18（05）：185-186.