46中風化巖層樁基水鉆成孔施工工法

1、<p>　　中風化巖層樁基水鉆成孔施工工法</p><p>　　中鐵十七局集團第四工程公司</p><p><b>　　許俊杰</b></p><p><b>　　1.前言</b></p><p>　　目前國內(nèi)施工中，位于較硬巖層樁基礎多采用機械成孔或者通過弱爆破作業(yè)成孔。而在城市類似工程

2、施工時，大型機械施工受場地限制很難展開大規(guī)模作業(yè)，影響進度，且在城市居民區(qū)噪聲大，污染環(huán)境；采用爆破作業(yè)安全風險大，零星工程用火工品不方便保管，給施工帶來很多不便。人工挖孔樁水鉆成孔作業(yè)法很好的解決了以上問題，在重慶兩江新區(qū)公租房和安置房樁基工程建設中得到了廣泛的應用。對于樁基持力層位于較硬巖石層，水鉆法成孔是最好的選擇。</p><p><b>　　2.工法特點</b></p>

3、<p>　　2.1本工法適應性強，對施工用水、用電、場地道路要求不高，能廣泛應用于地質(zhì)巖層較硬的樁基施工。</p><p>　　2.2操作簡單，不需爆破作業(yè)，在城鎮(zhèn)建筑物附近和其他施工環(huán)境不允許爆破作業(yè)的工地較適用。</p><p>　　2.3具備人工挖孔樁工藝自身特點，可直接檢查持力層及入巖深度。</p><p>　　2.4能夠同時進行多樁挖孔作業(yè)，

4、相互之間干擾小。</p><p><b>　　3.適用范圍</b></p><p>　　本工法適用于中風化偏硬巖層(六類及六類以下巖土)中進行掘進的人工挖孔樁施工。</p><p><b>　　4.工藝原理</b></p><p>　　通過水鉆沿樁徑內(nèi)邊緣鉆若干個小孔，孔孔相連，鉆孔后取芯，待所有水

5、鉆鉆孔連成一個環(huán)后，樁內(nèi)芯就與樁內(nèi)壁分離；隨后在樁內(nèi)芯巖石上打孔，擊打插入鋼釬和鋼楔等，將巖石裂開，破碎成若干個小塊，將小塊巖裝入皮桶用卷揚機運出井外，全部樁芯巖石運出后，進行下一輪定位、鉆孔切割、取芯、破碎、外運，達到設計要求尺寸和標高，進行持力層巖芯承載力取樣檢測，組織成孔質(zhì)量驗收，隨后進行鋼筋安裝和砼澆筑等工作。</p><p>　　5.施工工藝流程及操作要點</p><p><

6、;b>　　5.1工藝流程</b></p><p>　　樁基水鉆成孔施工工藝流程見圖5.1</p><p>　　圖5.1 樁基水鉆成孔施工工藝流程圖</p><p><b>　　5.2操作要點</b></p><p><b>　　5.2.1施工準備</b></p>&

7、lt;p>　　水鉆作業(yè)施工前,均為常規(guī)的樁基人工和風鎬開挖成孔，有護壁的進行護壁支模、鋼筋安裝、護壁砼澆筑等工序，要求水源、電源接通，將所需材料和機具運輸?shù)浆F(xiàn)場，技術人員熟悉圖紙，了解地質(zhì)情況，挖孔樁的樁徑、深度、持力層巖層要求等參數(shù)，并對操作人員進行書面技術交底和安全交底，達到開工的條件。</p><p><b>　　5.2.2測量放線</b></p><p>

8、;　　使用全站儀進行測量定位放線，放出樁孔中心位置。施工員根據(jù)圖紙，放出挖孔樁的輪廓線，經(jīng)監(jiān)理單位復核后，開始施工。考慮到施工過程中的誤差和開孔之間的殘余巖石，一般開挖樁徑大于設計樁徑100mm左右。</p><p>　　5.2.3進入中風化巖層前采用常規(guī)開挖作業(yè)</p><p>　　沿樁孔四周砌井圈，井圈采用漿砌片石或磚砌體，高度不少于300mm、寬度不少于240mm，作為樁孔的圍護結構

9、，防止開挖過程中雜物或明水進入樁孔內(nèi)。</p><p>　　進入較硬巖層前采用常規(guī)開挖作業(yè)，人工直接用鐵鍬、洋鎬開挖土方。當不能直接開挖時采用風鎬開挖。風鎬開挖作業(yè)工序，包括風鎬機具安裝、風鎬開挖土石方、土石方外運、護壁支模、扎筋、澆筑砼，循環(huán)至風鎬開挖到較硬巖石層為止，在此不一一敘述，重點介紹水鉆法成孔施工工序。</p><p>　　5.2.4水鉆鋼管支架搭設</p>&l

10、t;p>　　風鎬開挖作業(yè)結束后，需要搭設水鉆施工用支架，通常采用普通鋼管扣件式腳手架搭設而成。施工支架高度4～6m，作為施工過程中卷揚機支撐，支架四角落在樁口外圍，支架頂部可采用防雨布覆蓋，確保陰雨天也能正常作業(yè)。支架臨邊應設水平橫向桿和踢腳板，支架搭設完成后，在支架上固定卷揚機和滑輪，接通電源，調(diào)試到正常工作狀態(tài)。架體搭設見圖5.2所示。</p><p>　　圖5.2.4 鋼管支架搭設示意圖</p

11、><p>　　5.2.5水鉆機具安裝調(diào)試</p><p>　　鉆機定位支架必須安全固定在孔側壁或孔頂上，其高度應滿足每循環(huán)進尺要求，并隨每循環(huán)不同高度加固。檢查冷卻供水管、排水管、墊木、配電線路、支架、滑輪組等機具設備安裝情況，并進行調(diào)試、加固。水鉆機具安裝如圖5.3所示。</p><p>　　5.2.6水鉆開孔取芯</p><p>　　1、切割

12、套筒定位。放出水鉆的開挖位置線，鉆機就位，固定鉆機位置，保證套筒向孔樁側壁外傾一定角度，只有這樣，才能保證在下一循環(huán)鉆機就位后套筒起鉆點能夠置于設計孔樁邊線，而不致于造成縮孔。此措施使樁孔呈鋸齒狀節(jié)段組合體，確保樁基成孔（含擴底）截面尺寸。</p><p>　　傾斜角度計算：水鉆機總高度1500mm，鉆芯直徑150mm，套筒外延較之寬出鉆芯前端80mm，正常鉆孔時鉆機傾斜角度即為：（0.08+0.150/2）/1

13、.5=0.103，傾斜角度δ=arctan(0.103) =5.9°，即最小傾斜角不小于6°；鉆機傾斜角度若大于10°，不便于鉆機固定和操作，所以傾斜角度以6～10°為宜。</p><p>　　圖5.2.6 水鉆成孔機具安裝示意圖</p><p>　　每一循環(huán)擴底寬度計算： tan(10)=0.176，e=0.176×1500-(80+1

14、50/2)=109mm，即每一循環(huán)鉆深500～600mm，可向外擴100mm寬度。</p><p>　　2、復核切割洞口位置無誤后，采用水鉆分層切割。</p><p>　　3、鉆孔直徑150mm，每循環(huán)鉆孔深500～600mm，鉆到深度后，在鉆縫中打入鋼釬，折斷鉆芯，下鐵絲套環(huán)，取出鉆芯。</p><p>　　4、鉆孔切割后，鉆芯與護壁內(nèi)面相切，將鉆芯取完后，樁基外

15、圍便形成一個環(huán)形臨空面，使樁芯巖石與孔壁分離。</p><p>　　5、水鉆操作過程中，必須保證鉆頭始終處于冷卻水中，同時冷卻水流應有一定壓力對鉆頭直接進行沖洗，使之不淤鉆、卡鉆，能夠保持鉆頭在清潔狀態(tài)下正常穩(wěn)定地工作。開孔取芯過程如圖5.4所示。</p><p>　　5.2.7鉆芯石外運</p><p>　　將鉆芯裝入吊斗皮桶內(nèi)，用卷揚機將其垂直提升出井口，集中堆

16、放至指定地點，再用汽車或其他運輸工具轉(zhuǎn)運至棄碴處。</p><p>　　5.2.8樁基巖芯石打孔破碎</p><p>　　全部鉆孔取芯施工完成后，對剩余的樁芯巖石進行破碎。用風鉆打孔，鉆頭直徑25mm，打孔距離樁芯邊緣500mm左右，孔孔間距也在500mm左右，鉆孔完成后，使用圓錐鋼釬打入孔中，鋼釬直徑10～35mm，用鐵錘打入風鉆孔，樁芯沿鉆孔開裂，輔以鋼楔或木楔，幫助盡快碎裂成小塊石。

17、</p><p><b>　　5.2.9石塊外運</b></p><p>　　碎裂的石塊使用卷揚機提升外運。石塊使用鋼絲繩捆扎，保證捆扎牢固，提升至孔頂后，側向拉出地面，解開鋼絲繩，繼續(xù)外運下一塊石塊，石塊清運干凈后，繼續(xù)下一輪的鉆孔取芯、破碎外運施工工序。</p><p><b>　　6.材料與設備</b></p&

18、gt;<p><b>　　6.1機具設備</b></p><p>　　表6.1 水鉆法主要材料與機具設備表（每一孔樁基作業(yè)）</p><p><b>　　7.質(zhì)量控制</b></p><p>　　7.1樁徑截面尺寸和標高控制。按圖紙設計樁徑是否有擴大頭，必須確保鉆孔取芯套筒的傾斜度在6至10度范圍內(nèi)。這樣在

19、一個循環(huán)才可以保證鉆機就位后套筒起鉆點能夠置于設計樁邊線，而不致于造成縮孔，也使樁孔邊線呈鋸齒型，確保成孔（含擴底）和截面尺寸。</p><p>　　7.2樁體垂直度控制。最少循環(huán)二次應進行一次孔中心、直徑等偏心率檢查，檢查方法是吊中心線和垂直線，用尺量檢查，對不符合要求的樁孔周壁進行清理，確保成孔后垂直度偏差在施工規(guī)范充許范圍內(nèi)。</p><p>　　7.3成孔質(zhì)量檢查驗收。復查每樁設計

20、尺寸和標高，檢查樁基持力層類別和承載力大小報告，自檢合格后，盡快組織設計、地勘、質(zhì)檢、業(yè)主、監(jiān)理等單位辦理樁基檢查驗收手續(xù)，合格后，清理護壁污泥和樁底殘碴積水等，進入下一道工序施工。</p><p><b>　　8.安全措施</b></p><p>　　8.1施工作業(yè)人員：作業(yè)前進行“三級”安全教育培訓和書面技術交底。每一樁孔由一個固定的小組負責施工，每組作業(yè)人員依據(jù)

21、樁徑大小，宜由3人組成，其中井下作業(yè)2人，地面作業(yè)1人。每工作2小時，井下人員輪流與地面人員進行交換。施工時井下、井上均應有人操作，并明確對井下人員的安全責任，上下之間應有良好的聯(lián)絡信號。地面人員應特別注意井下人員發(fā)出的聯(lián)絡信號，反應要靈敏快捷。井下人員應戴安全帽、穿雨衣、雨褲及長筒靴，戴絕緣手套。上下井必須采用鋼筋爬梯，并系好安全帶和安全繩。作業(yè)人員應遵章安全操作規(guī)程，不搞疲勞作業(yè)。</p><p>　　8.2

22、安全防護設施:石塊外運過程中，重點做好卷揚機的檢修，以及滑輪組、鋼絲繩的檢查，對出現(xiàn)斷絲、破股的鋼絲繩要及時更換；吊斗要掛牢，吊斗裝碴要低于桶面以下100mm，提上來的土石要倒干凈，卸在孔口2m以外，并及時清理出場外；地面孔周圍不得擺放鐵鐵錘、鋼釬、鐵楔等易墜落傷人的物品，應集中存放于2m以外的物料柜內(nèi)。</p><p>　　8.3施工用電安全：施工中抽水、照明、通風、鉆芯等配電氣設備應按“一機、一箱、一閘、一漏

23、”設置，供電線路要用三芯電纜，電線要架空，不得拖曳在地上，并經(jīng)常檢查電線和漏電保護器是否完好。</p><p>　　8.4鉆孔時，應保證進給速度均勻，大約為3~5cm/min左右， 如發(fā)現(xiàn)鉆頭受卡，可適當降低進給速度，必要時可將鉆頭提升一段，然后再慢慢鉆入，忌硬性鉆進，以免打壞鉆頭及機器。</p><p>　　8.5在整個鉆進過程中，必須保持充分水冷卻。</p><p&

24、gt;　　8.6鉆進過程中，不得超載，當電機溫度超過70℃（手感燙手），應降低加載力，或換新鉆頭。</p><p>　　8.7鉆孔結束時，只有將鉆頭脫離工件時，才可停機。</p><p>　　8.8定期檢查水鉆機各部件連接處，如有松動及時調(diào)整。</p><p>　　8.9鉆頭裝入時，應在兩螺紋處加入鋰基潤滑脂。</p><p>　　8.10鉆

25、孔結束后，將鉆機各部分擦洗干凈，并在立柱及齒條上加潤滑油。</p><p>　　8.11鉆芯機使用每隔半年更換減速箱內(nèi)的鋰基潤滑油脂。</p><p>　　8.12嚴禁通過卷揚機運送施工人員，人離開施工現(xiàn)場，用木板將孔口覆蓋好，并懸掛“當心坑洞”標志，夜間掛紅色警示燈。</p><p><b>　　9.環(huán)保措施</b></p>&

26、lt;p>　　9.1水鉆開挖的廢漿用水泵排出，先經(jīng)過沉淀池處理后，再定期將沉碴清理場外指定地點；</p><p>　　9.2挖出的土石方隨時按照工程指定地點統(tǒng)一堆放，并外運至設計位置。</p><p>　　9.3靠近居民區(qū)作業(yè)時，做好井口防護，防止噪聲擾民。</p><p><b>　　10.效益分析</b></p><

27、;p>　　10.1由于水鉆開孔人工挖孔樁不使用炸藥，以堅硬基巖作為持力層，單樁承載力普遍較高，降低了工程造價成本；同時相對于常規(guī)巖層內(nèi)的人工挖孔樁作業(yè)成本降低30%左右；</p><p>　　10.2施工過程中不需要造漿，不需要大型設備，相對機械成孔節(jié)約成本20%左右；</p><p>　　10.3由于施工過程中沒有震動，互相之間沒有撓動，占用場地小，因此可以多個樁同時施工，節(jié)約了工

28、期，降低了管理成本，提高了經(jīng)濟效益。</p><p><b>　　11.應用實例</b></p><p>　　北碚水土思源公租房項目位于北碚區(qū)復興鎮(zhèn)，總用地面積266畝，總建筑面積61萬m2。中鐵十七局集團有限公司承建北碚水土思源公租房一標段（四組團）工程項目，有5棟高層住宅樓，層數(shù)分別為22層和32層，建筑面積10萬m2，設計樁基根數(shù)為560根，分為園型和橢圓型兩種

29、，樁徑為1～2m，樁長為6～14m，要求持力層為中風化（砂）泥巖，樁端進入持力層深度不少于1～1.8m。查對地勘報告和基坑開挖情況，表層1～3m左右為土層或砂礫層，其余為中風化巖層。人工挖孔樁施工采用短鎬、鋤頭掘進，遇普通硬狀物或巖層時，改為風鎬掘進。樁基開挖進入持力層，如遇堅硬的中風化灰?guī)r或中風化石英砂巖，用風鎬極難掘進，常規(guī)施工方法是采用松動爆破作業(yè)。但設計要求必須保證持力層基巖的完整性，同時爆破作業(yè)受周圍建筑物限制，無法組織爆破作