黄涛

南平高速建设有限公司

摘 要： 首先通过分析1#墩的地质情况，说明采用水磨钻施工的原因，而后通过方案比选，对比各方案的优缺点。结合曲港大桥的地质情况，综合考虑工期、质量、安全等因素，选用水磨钻进行施工为最适合的方法。经过合理的施工安排和专业的施工工艺，1#墩桩基于2020年8月底顺利成孔。曲港大桥1#墩水磨钻桩基施工，为后续其他桩基的处理提供了施工经验。

关键词： 人工挖孔;水磨钻;施工方案;

作者简介： 黄涛(1988—),男，福建建瓯人，本科，工程师，研究方向：公路、桥梁工程施工;

1工程概况

新曲港大桥位于旧桥下游约200 m处，桥梁中心桩号+639.55,桥孔布设采用(87+158+87)m变截面现浇连续刚够箱梁+3×30 mPC连续T梁，共二联，全长434.5 m, 主桥箱梁按路线走向曲线布置，T梁主梁按折线布置，内外侧曲线通过悬臂进行调整，墩台按径向布置。往三明方向设置D-80型伸缩缝，往南平方向设置D-240型伸缩缝。3号桥墩处设置D-40型伸缩缝，两桥台处设置L8 m搭板。下部构造采用柱式墩、空心薄壁墩、U型台，基础为灌注桩基础。

1#墩采用群桩基础，共计6根桩，具体参数详见表1。

表1 1#墩群桩基础具体参数 导出到EXCEL

21#墩地质情况

地面标高84.22(85.18)m, 84.22(85.18)-82.52(84.18)m地层为碎块状强风化变粒岩，82.52(84.18)-60.5 m及以下为微风化变粒岩(pt1-21-114),岩体为青灰色，观之有裂隙发育，块状构造，岩芯呈柱状，柱长15～50 cm, 锤击声脆震手，单轴抗压强度平均值68.5 MPa, 最高达126.1 MPa, 属硬岩，冲击钻进困难。

3采用水磨钻施工原因

(1)由于1#墩6根桩基地质主要为微风化变粒岩(pt1-21-114),单轴抗压强度平均值68.5 MPa, 最高单轴抗压强度达126.1 MPa, 强度大于100 MPa的岩层厚度达15 m左右，属硬岩，冲击钻进困难。碎块状强风化与微风化变粒岩交界为斜面，地层倾斜角度大(约18°),冲击钻进偏孔厉害，岩石强度高且岩面倾斜角度大，冲击钻和旋转钻施工无法处理，钻孔垂直度难以保证。故采用水磨钻人工挖孔方案。

(2)施工场地受限，施工平台无法增加设备，施工工期无法保证。主桥1#墩承台位于国道G205旁45°素填土、碎块状变粒岩陡峭的边坡上，承台底(83 m)距国道路面(114 m)高差约31 m(水平距离70 m),顺桥向约8 m在富屯溪中。筑岛围堰只比承台尺寸大3 m, 施工场地受限，最多只能放2台设备，平台范围无法同时进行施工。

(3)方案比选。为保障业主的工期目标，经各参建方共同研究决定；改变原施工方案采用水磨钻机挖孔方案进行施工，并且确认采用此专项方案实施的可操作性。

表2 方案比选 导出到EXCEL

4主要施工方法

4.1 水磨钻工艺原理的介绍

水磨钻的主要由3大部件(水磨钻机、水泵、水磨钻筒)组成。一般施工现场使用的水磨钻机，每台需配备3～5水磨钻筒。1个水磨钻筒配置刀片7个。一般采用的取芯机钻筒长度约60 cm, 外径约15 cm。具体施工应用过程，先用水磨钻机沿着桩径内侧钻若干个孔，需保证孔与孔之间的连接性，而后再进行取芯。当水磨钻钻孔形成闭环后，桩芯与桩壁形成分离。而后再对桩芯进行处理，沿着圆的半径取芯并通过分块形成临空面。这里的岩石分块，应先钻一排小孔，而后将钢楔子锥入小孔内部，在经过经锤击后，钢楔就会对岩石形成挤压的力，岩石受到铅锤面拉力与水平面剪切力的共同影响，一旦挤压力超出其抗拉力与抗剪切力的极限时，岩石就会沿着铅锤面开始产生破坏，最终造成剪切破裂成为碎块。形成的小岩块，就可运用升降设备取出。此过程，需要按照分层原则进行，即为：逐层取芯-岩石破裂-取出岩块，现场作业时依次进行，最终完成成孔作业。此后，就可着手安装钢筋笼与混凝土浇筑施工。

4.2 施工方法

(1)桩位放样与锁口施工

①桩位放样

放样时先布设控制网，经校验合格后，根据图纸对桩位轴线方格的控制网与高程基准点进行测量定位，且经测量获得的中心偏差应控制在50 mm以内。

②锁口施工

为避免桩孔周边土石掉入孔内，从而对作业人员的人身安全带来威胁，也为避免地表水进入桩孔内。施工技术人员应在钻孔作业前在孔口位置浇筑锁口，并且在锁口外侧位置，浇筑一个支承平台，为绞盘提供一个工作面。井圈的锁口浇筑，宜选用强度不小于C20的混凝土，为保障施工安全井圈的壁厚应控制在30 cm以上，而且顶面至少要超出施工基准面30 cm。而后在井圈孔口上部十字交叉位置，布设施工控制点，并确保设计轴线与控制中心线的位置差值在20 mm以内。

③水磨钻施工

施工测量放样完成后，接下来需进行钻机就位，确定钻机位置。并且要使套筒向孔桩侧壁倾斜一定角度，由此才能使钻机在下一次循环作业时，起钻位置与设计的孔桩边线基本相同。该施工措施的运用，能够实现桩孔以节段倒合，确保不对成孔截面尺寸造成影响。水磨钻施工准备工作完毕后，就可着手钻孔取芯操作。开孔作业时，要沿着桩孔周边打孔，孔深宜控制在50～60 cm之间。钻孔作业过程中，应时刻保证向井孔外侧倾斜3度上下，并根据所使用的钻具尺寸来预留。在重复的施工过程中，需不断的进行测量，确保桩径不变。沿着桩基孔壁布设取芯点，且必须保证取芯圆与锁口内壁，始终都处于相切状态。此后，就可依次对外周的岩芯进行钻取。待钻取完毕后，桩芯体岩的外围就会形成环形的临空面。而后对内部桩芯进行分块处理，操作时需沿着圆的半径进行取芯分块，以达到形成内部临空面的目的。分块岩石时，先应钻一排小孔，再利用钢楔子来对岩石进行挤压。

④垂直运输设置

在钻孔装料时，装料量不得超出料桶平面，提升索升起时要缓慢并且稳定，避免绳索摇摆。起吊设备必须设置限位器，并且配有防脱保险装置，起重架安装要平稳且牢固。

本工程钻孔作业所需的起重设备主要包含：钢丝绳、提升机和铁吊桶等。施工操作时，应遵循安全性的原则，规避高空坠落与倾覆等事故问题的发生。具体需要按照实际建设条件与明确吊桶承载力的情况下，再确定设备的使用规格。依据本项目现场作业的实际情况，调运出土最大重量，宜控制在70 kg以内，在考虑留有一定安全系数的情况下，选用6×19、D=10 mm的软钢丝绳。由于钢丝绳的最大拉力存在极限，超出允许值就会出现破坏与拉断问题，所以，为保证垂直运输作业时的安全性，应对其受力值进行计算。

⑤护壁施工

护壁混凝土的施工质量是工程质量控制的重点，其关键就在于确保护壁混凝土强度大于桩基混凝土。其结构可采用内齿护壁结构，其结构特点为，外侧为等径的圆柱，而内侧确是圆锥台，护壁厚度约为150 mm, 上、下间的搭接长度为50 mm。施工过程中，每下挖1 m就需马上安装直径8 mm的钢筋，并且安装模板，浇筑强度为C25的混凝土。待混凝土强度达到预期后，才可进行下一阶段的开挖。

为提高钻孔桩施工作业速度，可将1%～2%的早强剂加入护壁混凝土中。如遇到钻孔作业的环境为地下水较多时，则应掺入速凝剂来保证混凝土强度。在每一阶段的挖土作业完毕后，就要立即着手浇筑护壁。浇筑作业时应使用吊桶等运输设备，并以人工方式撮料入仓，在经钢钎捣实后，坍落度值宜控制在8～11 cm之间。待混凝土强度达到2.5 MPa以上或是24 h后，方可拆除模板。为保证施工质量，每一节护壁的浇筑，都必须连续且在当日内完成，以保证每节护壁的完整性。当每节护壁施工完毕后，需要对该节护壁的垂直度、中心位置、内径大小进行检查，以确保不会发生偏孔、缩径等问题。

⑥通风照明

钻孔达到一定深度后，需设置照明系统。通常情况下，多采用36 V安全矿灯作为孔内照明。需确保使用电缆线的强度及绝缘效果，孔内作业禁止使用碘钨灯。当钻孔深度大于6 m时，应立即开展井下送风工作。需要注意的是，出风管口与作业人员的距离应控制2 m以内。钻孔施工过程，当发现孔底腐质土层覆盖较深，又或是挖孔深度大于10 m时，亦或是有害气体浓度超标，需加大通风量，以保障孔内作业人员的安全。

⑦井口防护措施

采用人工挖孔方式进行作业的过程中，应做好孔口的围护处理。必须在井孔周边设置安全围栏，围栏的高度根据相关规范要求应在1.2 m以上。围栏材质宜选用强度足够的钢管，采用焊接方式保证整体牢靠。对于停止作业的孔桩或是已经成孔的孔桩，都应设置盖孔板及警示标识，禁止非作业人员进入施工现场。处于挖孔施工阶段时，孔口旁须有专人负责监护。挖出的土石不得随意弃于孔口附近，且在孔口周围1 m范围内严禁加载。

⑧钢筋笼制作与安装

按照标准化要求，钢筋笼统一在钢筋加工场制作完成后，运至现场起吊安装。根据桩身长度分节制作，每一节长度为9 m, 主筋采用墩粗直螺纹套筒连接，能够有效保证接头质量，加强筋与主筋采用焊接方式连接，箍筋采用绑扎。以上环节，需严格按照设计图纸要求进行制作安装。

⑨桩身混凝土浇筑

a当孔底或孔壁渗入的地下水的上升速度小于6 mm/min时，按照干桩进行施工。需注意以下问题。

浇筑前，应对孔底沉渣厚度进行检查。

当浇筑高度较大时，易发生离析问题。因此，为确保施工质量，需使用串筒或料斗进行下料，并且保证串筒底部与浇筑面之间的距离不大于2 m。

浇筑时需分层振捣，且每层浇筑厚度不宜过大(每层控制在50 cm以内)。

b当孔底或孔壁渗入的地下水的上升速度大于6 mm/min时，按照水中灌注混凝土进行施工。需注意以下问题。

浇筑前，应确保孔内水位与孔外自然状态的地下水位一致，以保证孔内外水压一致，从而不会导致塌孔。

导管安装完毕后，为保证其安装质量，应在桩基混凝土灌注前，检测导管的水密性与抗拉性能。

在进行水下混凝土的灌注时，首批混凝土需经过计算，确保导管口能埋入混凝土表面1 m以下。

浇筑过程需连续不间断，若中间有停歇，应控制时长在15 min以内。

5结 语

总之，我们在进行桩基施工时，对施工方法及设备的选择是非常重要的。工程建设者们应根据施工场地条件、设计图纸要求、工程造价成本等各方面因素，科学合理地选择最适用于自身项目的方法与设备。

参考文献

[1] 徐维钧.桩基施工手册[J].人民交通出版社，2007.

[2] 刘自明.桥梁深水基础[J].人民交通出版社，2003:1-15.

[3] 卢*真彭**，等.深水陡坡深嵌岩桩施工技术[J].岩土钻掘工程，2004:8-9.

[4] 公路桥涵施工技术规范(JTG/TF50-2011)[S].人民交通出版社，2011.

声明： 我们尊重原创，也注重分享。有部分内容来自互联网，版权归原作者所有，仅供学习参考之用，禁止用于商业用途，如无意中侵犯了哪个媒体、公司、企业或个人等的知识产权，请联系删除（邮箱：glyhzx@126.com），另本头条号推送内容仅代表作者观点，与头条号运营方无关，内容真伪请读者自行鉴别，本头条号不承担任何责任。