水磨鉆在人工挖孔樁中的應(yīng)用

潘小玲

(中鐵十八局集團(tuán)六公司，天津 300222)

0 前言

近幾年隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，老城區(qū)改造以強(qiáng)勁的勢(shì)頭在發(fā)生著變化，在人口密集地方進(jìn)行施工已成為不可避免的環(huán)境現(xiàn)狀，尤其是樁基施工，對(duì)弱風(fēng)化巖石，在不允許使用炸藥爆破、大型鉆機(jī)又無法施工、風(fēng)鎬又鑿不動(dòng)巖石的情況下，如何提高人工挖孔樁的施工進(jìn)度及質(zhì)量保證成為一項(xiàng)嚴(yán)峻的技術(shù)難題。為解決這個(gè)難題，我們改進(jìn)了施工工藝，采用水磨鉆施工技術(shù)，在人工挖孔樁嵌入巖石中發(fā)揮了重要的作用，取得了良好的效果。

1 工程概況

本工程共計(jì)700 根樁，樁基設(shè)計(jì)采用人工挖孔灌注樁，樁體直徑為900mm、1 000mm、1 200mm、1 400mm、1 600mm五種類型，承載力特征值分別為4 830KN、5 960KN、8 590KN、11 690KN、15 270KN，樁身進(jìn)入弱風(fēng)化玄武巖不少于1 000 mm。樁身及樁護(hù)壁混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30，樁縱筋鋼筋規(guī)格有Ф12、Ф14、Ф16，箍筋為Ф10，護(hù)壁鋼筋規(guī)格為Ф8。

2 施工方案確定

該工程地下巖石為中風(fēng)化和弱風(fēng)化巖石，由于巖石抗壓能力強(qiáng)，抗拉和抗剪切能力較低，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。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，我們經(jīng)過多次試驗(yàn)總結(jié)，認(rèn)為在城市里采用水磨鉆施工是最實(shí)用、最經(jīng)濟(jì)的施工方法。

3 水磨鉆施工

3．1 水磨鉆施工特點(diǎn)

水磨鉆孔樁機(jī)具設(shè)備簡(jiǎn)單，施工技術(shù)簡(jiǎn)單，工人容易操作，場(chǎng)地占用小，沒有泥漿排出，環(huán)境污染小，施工質(zhì)量可靠，可全面開展施工。

3．2 水磨鉆施工工藝原理

水磨鉆法主要是采用小型電動(dòng)機(jī)，鉆筒為直徑150mm的鋼鉆筒，鉆筒高約60cm，可鉆取50cm 高的巖石芯柱，沿挖孔樁外徑成環(huán)狀布置，由圓外側(cè)向內(nèi)側(cè)推進(jìn)施工，然后采用風(fēng)鎬將殘留巖石剔除掉。巖石受到拉力和水平面上的剪切力作用，當(dāng)外力大于巖石極限抗剪切力時(shí)，巖石柱體從根部發(fā)生剪切破裂，取出分裂的巖塊。

3．3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3．3．1 主要施工工藝流程

測(cè)量放線——開挖到巖石層——測(cè)量放線——布置水磨鉆取芯點(diǎn)——水磨鉆鉆取柱狀巖芯——沿圓周向圓中心取芯——風(fēng)鎬剔除殘留巖體——修整孔位

3．3．2 施工人員配置

2 人一組使用1 臺(tái)水鉆施工1 根樁孔，1 人在孔底使用水磨鉆施工，1 人在地面進(jìn)行出碴。

3．4 水磨鉆施工方法

(1)測(cè)量放線布置取芯點(diǎn)并鉆取四周巖石，根據(jù)孔徑大小布置取芯點(diǎn)，按布置點(diǎn)位沿圓周取芯，取芯直徑為150mm，取芯圓樁孔內(nèi)壁相切，取芯圓之間的距離為120mm。沿孔外周依次鉆取，取出的巖芯高約500mm，將孔樁外周巖芯取完后，孔樁外周形成一個(gè)環(huán)狀臨空面。

(2)沿外環(huán)繼續(xù)向內(nèi)環(huán)施工，一直取芯，使孔樁巖體只剩下孔樁中心小部分巖體，再無法采用成環(huán)狀施工時(shí)，在中心巖體部位中間位置取芯，最后只剩余部分殘留巖體。

(3)采用鋼楔、風(fēng)鎬等工具，將剩余殘留巖體剔除。

(4)采用鐵質(zhì)筒裝渣，裝渣至筒的三分之二，以防止掉渣，人工裝渣，采用電動(dòng)提升機(jī)提升出渣。

(5)樁孔修正及測(cè)量放線，由于水磨鉆取芯后樁基孔壁成鋸齒狀，為了使開挖孔徑與設(shè)計(jì)樁徑尺寸一致，采用風(fēng)鎬將鋸齒等巖體剔除。通過鎖口護(hù)樁拉上十字線繩，檢查樁孔的直徑、深度及超欠挖情況，同時(shí)標(biāo)出下一個(gè)循環(huán)水磨鉆取芯位置，進(jìn)入下一循環(huán)的挖孔樁施工。

(6)成孔檢查與驗(yàn)收，將孔底碎渣清理干凈，孔底無積水，孔徑、孔深、垂直度滿足設(shè)計(jì)要求。

3．5 施工注意事項(xiàng)

(1)施工中，除巖石外均采用人工用鐵鍬、鎬等工具開挖，每次進(jìn)尺為1m，遇到流沙、地下水等特殊地質(zhì)，開挖及支護(hù)深度為30—50cm，護(hù)壁為20cm 厚的C30 混凝土護(hù)壁。

(2)由于采用提升架，挖孔樁的鎖口采用鋼筋混凝土澆筑，以確保安全，鎖口高出原地面30cm，以免石碴等雜物掉入井內(nèi)。

(3)提升架必須經(jīng)常檢查，檢查鋼絲繩、掛鉤、電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、支架等是否正常工作，如有損傷立即進(jìn)行更換。

(4)裝渣不要超過桶的2/3 高，嚴(yán)禁石塊掉入樁孔內(nèi)。

3．6 材料與設(shè)備

鉆電機(jī)為HZ15-A 型，鉆孔直徑150mm，鉆孔深500mm，功率為2．5KW。

卷揚(yáng)機(jī)為Y132S-4，功率為5．5KW，采用直徑為12mm 鋼絲繩。

水磨鉆主要有電動(dòng)機(jī)、鋼質(zhì)鉆筒和支架組成。一個(gè)水磨鉆機(jī)配備3 個(gè)鋼質(zhì)鉆筒，1 個(gè)工作，2 個(gè)備用，一個(gè)水磨鉆筒上有8 個(gè)刀頭。水磨鉆筒外徑為15cm，內(nèi)徑為13cm，壁厚度為1cm，高度為60cm，一個(gè)循環(huán)可鉆50cm。

3．7 質(zhì)量控制

(1)要按放線的孔位進(jìn)行鉆孔，開鉆時(shí)要慢速鉆進(jìn)，待鉆頭全部進(jìn)入地層，開始正常工作后方可加速鉆進(jìn)。

(2)鉆孔開始后應(yīng)保證鉆筒的垂直度和鉆孔的進(jìn)度，如鉆筒傾斜或卡鉆，應(yīng)立即停止鉆進(jìn)并進(jìn)行調(diào)整，將問題解決后再繼續(xù)鉆進(jìn)。

(3)孔底沉渣及積水應(yīng)及時(shí)清除干凈。

3．8 安全措施

(1)水磨鉆孔工人必須配有安全帽、安全繩、安全鞋及安全手套等安全用品以及吊桶、吊鉤、鋼絲繩、卷揚(yáng)機(jī)等機(jī)具，必須經(jīng)常檢查。施工區(qū)域應(yīng)進(jìn)行封閉圍護(hù)，鎖口應(yīng)高出地面30cm，以防止土、石、雜物滾入孔內(nèi)傷人。應(yīng)隨時(shí)檢測(cè)孔內(nèi)的空氣質(zhì)量，必要時(shí)及時(shí)用機(jī)械通風(fēng)或停止工作。

(2)作業(yè)人員必須進(jìn)行安全教育培訓(xùn)和考試，考試合格后才允許上崗作業(yè)，嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行作業(yè)。

(3)安全用電，施工現(xiàn)場(chǎng)按規(guī)范進(jìn)行三級(jí)配電二級(jí)保護(hù)，并且設(shè)置明顯的標(biāo)志，所有使用的電器設(shè)備必須符合安全規(guī)定。

(4)水磨鉆孔工作暫停時(shí)，孔口必須罩蓋。井孔應(yīng)安設(shè)牢固可靠的安全梯，以便于施工人員上下。

(5)現(xiàn)場(chǎng)操作人員不得疲勞作業(yè)，不得帶病作業(yè)，不得擅自離崗。

3．9 環(huán)保措施

(1)嚴(yán)格認(rèn)真執(zhí)行當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的有關(guān)規(guī)定，做好環(huán)境保護(hù)工作。

(2)施工現(xiàn)場(chǎng)的各種安全設(shè)施和勞動(dòng)保護(hù)器具、材料和機(jī)械設(shè)備，應(yīng)定期檢查維修，保持完好的備用狀態(tài)，施工現(xiàn)場(chǎng)的棄碴及時(shí)清除和退場(chǎng)。

(3)采取措施控制施工現(xiàn)場(chǎng)的各種粉塵、廢氣、廢水、固體廢棄物以及噪聲、震動(dòng)對(duì)環(huán)境的污染的危害。

(4)實(shí)行掛牌施工，在施工現(xiàn)場(chǎng)定期設(shè)置與本工程施工內(nèi)容、安全、質(zhì)量、進(jìn)度相關(guān)的宣傳標(biāo)語。

4 結(jié)語

采用水磨鉆施工弱風(fēng)化巖石的人工挖孔樁，能夠以較短的工期、較好的效果、較低的成本完成施工任務(wù)，是解決復(fù)雜地質(zhì)條件下人工挖孔樁的有效施工方法，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和推廣前景。水磨鉆施工具有成孔規(guī)則、進(jìn)尺快、不爆破、對(duì)孔壁擾動(dòng)小的優(yōu)點(diǎn)。水磨鉆孔樁具有機(jī)具設(shè)備簡(jiǎn)單、施工操作方便、占用場(chǎng)地小、無泥漿排出、施工質(zhì)量可靠等特點(diǎn)。

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