王 培，梁磊磊，徐財進，李忠寧，宋建剛

（中交二公局第二工程有限公司，陜西 西安 710119）

1 工程概況

錦江特大橋北引橋跨渝懷鐵路橋跨設計為40m預制T梁，左、右幅分離式設計。下部結構采用薄壁空心墩，7#墩墩高68m，采用分離式承臺，每個承臺下設4根直徑1.8m的嵌巖樁，樁長18m；8#墩設計墩高66.5m，采用整體式承臺，承臺下設8根長28m、直徑1.8m的嵌巖樁。

7#墩樁基與既有線中線最小距離為11m，最大距離為23.6m，樁基持力層為中風化粉砂巖，上覆中風化泥質(zhì)粉砂巖（厚約8m）和塊石土（厚約1m）；8#墩樁基與既有線中線最小距離為15m，最大距離為23.6m，樁基持力層為中風化粉砂巖，上覆土層為人工填土（厚約2m）和強風化粉砂巖（厚約8m）。

銅懷高速錦江特大橋北引橋第8跨上跨渝懷鐵路既有線路基段（K548+480處），該鐵路為Ⅰ級單線鐵路，接觸網(wǎng)頂距路線設計線約70m，橋軸線與被交鐵路交角為65°。因臨近營運鐵路，樁基施工工藝受限。

2 成孔方案比選

2.1 樁基施工要求

錦江特大橋北引橋樁基與既有線中線最小距離為11m，且緊鄰鐵路路基，樁基所選用的施工工藝不能影響鐵路通行安全，且不能對鐵路邊坡造成威脅[1]。施工方案需滿足以下要求：（1）所選施工工藝應為低振動工藝；（2）所采用的施工方案應減少使用水，避免浸泡開挖后的鐵路邊坡；（3）所采用的施工方案要避免塌孔，以免造成樁基周圍邊坡下陷。

2.2 施工方案比選

根據(jù)施工要求，適合錦江大橋跨鐵路橋跨的施工方法主要有沖擊鉆成孔、人工挖孔（水磨鉆）和液壓靜態(tài)爆破成孔。

（1）沖擊鉆成孔。沖擊鉆成孔是采用優(yōu)質(zhì)泥漿作為護壁，并利用卷揚機提升沖錘，反復沖擊巖石使其破碎，碎石渣隨泥漿循環(huán)排出孔內(nèi)?？赏ㄟ^測繩判斷孔深，根據(jù)泥漿循環(huán)帶出的石渣判斷入巖情況。優(yōu)點：①沖擊鉆成孔適用范圍廣；②使用設備簡單，操作方便；③施工動力簡單，能耗小。缺點：①錦江特大橋橋位處屬于貴州喀斯特地貌，地下可能存在巖溶等不利情況，且?guī)r層內(nèi)裂隙水較豐富，如采用沖擊鉆成孔，可能出現(xiàn)泥漿護壁水頭損失或泥漿稠度變化等突發(fā)情況，存在較大的塌孔風險；②鉆孔采用的泥漿、鉆孔產(chǎn)生的鉆渣處理會產(chǎn)生額外的費用。

（2）水磨鉆人工挖孔。水磨鉆人工挖孔主要是利用巖石抗拉強度低的特點，施工時通過用水磨鉆機沿樁徑邊緣一圈取芯，使樁芯巖石周圍形成臨空面，然后將剩余的樁基巖芯分成小塊從孔內(nèi)運出。依次按照分層取芯、破裂樁芯巖石、運出巖塊的順序循環(huán)作業(yè)，最終完成樁基成孔作業(yè)[2]。優(yōu)點：①施工設備簡單，振動小、噪音低；②施工現(xiàn)場干凈，有利于施工現(xiàn)場文明、環(huán)保；③對施工現(xiàn)場周圍的原有結構物影響??；④施工速度快，可多樁孔同時施工；⑤土層情況明確，可直接觀察地質(zhì)變化情況；⑥場地要求低，適應各種地形。缺點：①遇有害氣體會發(fā)生人身傷亡事件；②如孔口防護不到位，孔外物體落入孔內(nèi)，可能會造成人員傷亡事件；③需要預防缺氧問題；④通常情況下，人工挖孔只適用于地下水位以上的地層，且地下無有毒有害氣體。

（3）靜態(tài)爆破成孔。靜態(tài)爆破同樣是利用巖石抗拉強度低的特點，通過破碎劑（膨脹劑）產(chǎn)生化學反應或分裂機械使爆破面巖石破碎，達到爆破效果。由于巖石的抗拉強度為2～10MPa，遠小于巖石的抗壓強度，因此由破碎劑（膨脹劑）膨脹或分裂機械所提供的水平力只要超過巖石抗拉強度，就可以使炮孔周圍產(chǎn)生龜裂，從而使其破碎。破碎劑靜態(tài)爆破法是利用破碎劑與水混合后產(chǎn)生化學反應，使破碎劑體積膨脹，從而產(chǎn)生膨脹力使巖石破碎。使用破碎劑的方法與普通炸藥光面爆破的方法相似，其施工順序也是用鉆機在爆破面鉆孔，然后在孔內(nèi)充填破碎劑。鉆孔的直徑、間距、排列以及深度均根據(jù)破碎現(xiàn)場的情況或破碎后的處理內(nèi)容等分別進行調(diào)整。破碎劑隨拌隨用，水與破碎劑的重量比為28%～35%，將粉狀破碎劑和水混合，充分攪拌，液體混合均勻后進行裝填。裝填的同時應繼續(xù)攪拌漿體，延遲其開始反應時間、固化時間，確保施工人員安全。機械靜態(tài)爆破法則是采用液壓機械臂，利用高壓油泵為能量源，由液壓泵輸出的高壓油通過增壓器機械放大后驅(qū)動分裂棒向外伸出脹裂巖石。優(yōu)點：無振動、無沖擊、無噪音、無粉塵。缺點：①破碎劑材料生產(chǎn)工藝相對復雜、材料成本較高；②現(xiàn)場施工技術復雜、影響因素多；③反應時間較長，施工效率低；④分裂機械巖石破碎效果不太理想，尤其在沒有臨空面的情況下，巖石開裂效果不明顯，出渣難度較大。

經(jīng)對比分析，水磨鉆施工具有對施工場地要求小、對周邊影響小等特點，最適合錦江特大橋跨鐵路跨樁基施工。

2.3 水磨鉆施工分析

（1）水磨鉆施工人員、設備投入如表1所示。

（2）水磨鉆施工工效。DLP160型鉆機每循環(huán)取芯長度為50～60cm，鉆孔直徑為16cm。取芯數(shù)量根據(jù)樁徑進行確定，錦江特大橋北引橋樁基直徑為180cm，共布置32個取芯孔。每根樁基采用2個水磨鉆機，2個鉆機互為備用，每施工兩個循環(huán)更換一次備用鉆機，交替使用。

3 水磨鉆挖孔

3.1 施工流程

因錦江大橋7#、8#墩基樁上覆蓋有人工填土，如填土層采用混凝土護壁，存在坍塌風險。因此，樁基上部的覆蓋層采用人工挖孔，用鋼護筒作為護壁，護筒長度以伸入覆蓋層以下1m進行設計；施工進入中風化巖層后，改用水磨鉆鉆進施工，護壁采用混凝土護壁，護壁可根據(jù)現(xiàn)場情況進行設置，如巖層情況較好，可不設置護壁[3]。

具體施工流程：施工準備→樁位放樣→澆筑鎖口→人工挖孔→護筒跟進至中風化巖層→布置取芯點→水鉆鉆取柱狀巖芯→分裂中部巖石、出渣→樁孔尺寸檢查，若不合格，需孔位修正至合格→安裝護壁模板→澆筑混凝土護壁→孔樁檢測→安裝鋼筋籠、澆筑混凝土。

3.2 施工工藝

（1）上層覆蓋層開挖。樁基上部覆蓋層開挖應從上到下逐層進行，先挖中間部分的土方，然后擴及周邊，有效地控制開挖樁孔的截面尺寸。每節(jié)開挖高度應根據(jù)地質(zhì)狀況確定，一般為1.0m。每開挖一節(jié)，護筒及時跟進一節(jié)。每一節(jié)段樁孔土方開挖完成后，檢查其孔位及孔徑符合要求后方可進行護筒跟進，以保證整個樁基的孔徑及垂直度。

（2）鋼護筒跟進。首節(jié)護筒下放時，在護筒頂端焊接定位鋼板，護筒通過定位鋼板固定在鎖口上。然后繼續(xù)開挖樁基，開挖完成第二節(jié)后接長護筒。接長護筒時，采用吊車起吊接長節(jié)，然后與首節(jié)護筒焊接，拆除定位鋼板，通過吊車將護筒緩慢下沉至孔底；在接長護筒上焊接定位鋼板，并將定位鋼板與鎖口預埋鋼板連接，然后繼續(xù)開挖，如此循環(huán)，直至護筒埋設完成。護壁接長示意圖如圖1所示。

圖1 護壁接長示意圖

（3）水磨鉆施工。開挖至中風化粉砂巖后，改用水磨鉆繼續(xù)挖孔。①水磨鉆開孔沿樁孔四周進行，每循環(huán)鉆孔深度50～60cm。鉆孔時鉆頭向樁基外側(cè)傾斜3°左右，以保證成孔樁徑滿足設計要求。取芯過程中，適時對鉆機加水，避免鉆機溫度過高。②樁孔周圍形成臨空面后，便可破碎樁芯巖石，首先用電鉆在樁基剩余樁芯巖體上鉆眼，以便破裂樁芯巖體。③在樁芯巖體上的孔內(nèi)打入鋼楔，用大錘錘擊鋼楔將巖體拉裂；也可采用液壓設備進行樁芯巖石的分裂。④為了不影響鐵路四周環(huán)境，應及時組織出渣。出渣采用孔口支架和卷揚機組成的提升系統(tǒng)將孔內(nèi)石渣運至孔外，地面用手推車推出孔邊至施工現(xiàn)場設置的臨時土方堆放場地，裝載機配合人工裝車，運至棄土區(qū)。挖孔土方及時裝車運走，避免較長時間堆放孔邊，影響孔壁穩(wěn)定，產(chǎn)生塌孔等事故。⑤樁芯巖石全部運出孔外后，敲掉侵占樁基空間的巖石，檢查樁孔偏位、樁徑及垂直度等參數(shù)，如樁孔出現(xiàn)偏位應及時糾正，同時放樣出下一個循環(huán)取芯位置。

（4）孔壁防護。開挖至中風化粉砂巖以下1m后，巖層相對穩(wěn)定，即可停止鋼護筒跟進，采用混凝土護壁，鋼護筒與混凝土護壁搭接長度為10cm。護壁采用內(nèi)齒式混凝土護壁，每開挖1.0m深時立模澆筑護壁混凝土，護壁采用C30混凝土。為加速混凝土凝結，縮短施工工期，在混凝土中摻入速凝劑，并在護壁中插入Φ12的鋼筋網(wǎng)來加固，以加強砼壁受力性能，防止開裂。

4 結束語

綜上所述，水磨鉆成孔工藝適用于較為復雜的橋梁等樁基施工，在施工過程中既能保證施工人員及施工結構自身的安全，又能保證既有線路的安全，最大限度地減小了對既有線路的影響，具有極大的推廣意義。