水磨鉆在丘陵陡坡地區高鐵路基錨固樁中的應用

汪擁忠

（中鐵十二局集團第一工程有限公司,西安 710004）

水磨鉆在丘陵陡坡地區高鐵路基錨固樁中的應用

汪擁忠

（中鐵十二局集團第一工程有限公司,西安 710004）

文章介紹了水磨鉆施工原理、施工工藝、施工要點等, 以實際施工實例對比常用的爆破施工技術驗證其優越性, 并提出水磨鉆在丘陵陡坡地段高鐵路基錨固樁應用經驗, 為類似工程施工提供參考。

水磨鉆;丘陵陡坡地區;安全;運用

1 工程簡介

新建渝萬鐵路是中國重慶市市內連接重慶市渝北區和萬州區的一條城際鐵路，同時也是鄭渝鐵路的先期開工的一段，線路全長248公里，設計時速250公里/小時；DK43+617.852-DK43+718.852，線路右側，長108.148m，右側設置樁基托梁重力式路肩擋土墻。共設置錨固樁16根，樁長8—10m，樁截面為1.5×2.25m—1.5×2.5m；樁頂設置托梁，共8片；托梁頂設置重力式路肩擋土墻，擋土墻起點墻高4m，終點墻高4m，最大墻高7m。

本段屬于丘陵地貌，地面高程250—291m，相對高差10—40m，地形波狀起伏，坡度為5—25°，上覆坡洪積層（）、坡殘積層（）粉質粘土，下伏侏羅系中統下沙溪廟組（xl）泥巖夾砂巖；泥巖為暗紫紅、紫紅色，泥質結構，薄—中厚層狀，質軟，砂巖呈灰黃色，淺灰色，中—細粒結構，泥質膠結，巖層強風化帶厚2—6m；弱風化帶巖層完整。地表水及地下水對混凝土結構均無侵蝕性。

本段右側為正在運營的渝利鐵路，距離為30米左右，之間為農田，水源充沛；左側緊接著渝萬鐵路洛磧梁場存梁區。

2 施工原理及工藝

2.1 水磨鉆施工原理

水磨鉆施工設備主要由鉆機、電動機和卷揚機構成( 如圖1所示)。施工時, 電動機帶動鉆機在孔內沿孔壁方向鉆取周邊巖芯( 如圖2所示) , 外圍鉆孔形成后，再在中間巖體合適的位置鉆孔，利用鋼楔將中間巖體松動、破碎至合適大小, 然后利用卷揚機出渣。

圖1 施工設備示例圖

圖2 施工步驟示意

2.2 水磨鉆施工工藝

施工主要工藝流程如下:

（1）放樣。為了將樁位偏差及樁長控制在規范允許范圍之內，必須放線定樁位中心及地面高程, 標出孔樁開挖尺寸線,并計算出需要開挖的深度， 以便相關部門復查和驗收。

（2）鎖口。在施工中往往會忽略鎖口的制作，鎖口在施工安全中起到不可忽略的作用，其擋住了孔口附近的雜物及地面水，防止落到孔中對施工人員造成傷害。一般要求高出原地面不少于35cm。

（3）開鉆巖體、出渣并護壁。開鉆前需將樁位范圍內上層覆土及強風化巖石挖掉，為防止樁孔壁坍塌，每開挖50cm應立即澆筑混凝土護壁；巖體鉆孔開挖要從上到下逐節進行, 先周邊后中間, 并根據施工現場實際控制開挖深度, 利用鋼楔將中間巖體松動、破碎至適當大小之后，然后利用卷揚機進行出渣。

（4）檢查孔樁質量控制參數, 并按上述方式逐節往下循環作業。施工過程中，每完成一個循環時，應及時檢查孔軸線位置、標高、截面尺寸和垂直度，以確定在規定范圍內。

（5）成孔驗收。開挖成孔后需對孔截面尺寸、開挖深度、樁位軸線和孔位垂直度等進行測定、記錄,找相關單位確認樁底地質情況，并辦理驗收手續。

2.3 施工要點及注意事項

（1）水磨鉆在硬質巖層鉆孔中能很好的發揮其優勢，施工前應根據設計圖紙及現場情況確認該地地質條件，制定合理的施工方案,否則可能會適得其反。

（2）安全是工程成功與否的控制要點，加強安全技術交底, 規范操作是施工過程中的重中之重; 如進行崗前培訓，正確佩戴防護用品等。 特別注意用電安全, 杜絕用電事故。

（3）在施工中取出的渣都是粒徑比較大的石塊，而且都是臨時堆放于孔口附近，所以必需加強孔口支護, 及時清理孔口土石、廢渣、污水以免造成孔口坍塌而對施工人員造成傷害。

（4）施工時應注意鉆機合理的傾斜角度, 以保證成孔質量。

（5）要注意施工進度及擴孔系數的合理匹配。在相同施工條件下，孔壁外圈水磨鉆鉆孔數越多，孔的擴孔系數越小，但是鉆機在鉆進相同深度的工作總量越大，進度越慢；為了達到更好經濟及工作效益，在施工時必須要找到施工進度與擴孔系數控制額平衡點。

（6）積極與電力管理部門溝通，對電力供電線路常常進行檢修，以減小電力對施工的影響, 從而更好的保證施工進度。

3 應用成果及對比分析

3.1 施工應用

新建渝萬鐵路DK43+617.852-DK43+718.852線路右側錨固樁，因爆破開挖施工影響渝利線正常運行及洛磧制梁場的施工安全而停工一段時間之后,經相關部門在現場考察之后決定，引入水磨鉆施工技術。本次施工引入的水磨鉆設備型號為DL160型, 功率為5.5 kW, 鉆筒長度為60 cm, 直徑為16cm。應用水磨鉆施工技術后, 項目部順利完成了剩余140m的錨固樁挖孔施工。施工過程中未出現塌孔, 無安全事故,且對渝利線運營及洛磧制梁廠生產基本無影響。在新建渝萬鐵路洛張路雙線中橋180m圓形樁基和另外177m錨固方形樁的挖孔施工中, 均采用了水磨鉆施工技術, 且都收到了預期的效果。水磨鉆施工中所出的渣及施工后的成孔如圖3、4所示。

圖4 水磨鉆施工成孔示意圖

3.2 對比分析

通過現場施工控制以及以往施工中的經驗， 發現水磨鉆施工技術與爆破施工技術具有以下幾個方面的可對比性。

表1 水磨鉆施工技術與爆破施工技術對比分析表

（1）由以上表可知, 水磨鉆和爆破施工技術在總體施工進度上相差不大, 但后者附帶的問題較多, 比如在施工過程中因很大的震動造成老百姓農田開裂漏水,項目部因修繕會產生費用及發生糾紛， 造成了一定的經濟損失。

（2）錨固樁施工現場范圍內有群眾居住、洛磧制梁場生產施工、渝利城際鐵路運營, 爆破施工會產生較大噪音和震動,甚至，有時候會產生飛石， 對鐵路運營和洛磧梁場施工及附近居民生活產生非常大的影響 , 常導致老百姓阻工。采用水磨鉆施工技術后, 阻工現象逐漸減少, 并能順利完成施工作業。

（3）成本支出。對水磨鉆施工和爆破施工項目部采用的是同一單價的勞務施工, 直接費用相當, 但是爆破施工中火工品管理要求極其嚴格，要建設相應的配套設施，定會產生很高費用,這就導致 爆破施工成本上要高于水磨鉆施工技術。

4 通過現場的實施與總結, 水磨鉆施工技術具有如下優越性

（1）不產生有害物質、不破壞巖體, 增加了安全保證。整個鉆進過程中鉆頭與巖石接觸處都浸泡在水中，不產生粉塵等有害物質，不會對施工人員身體健康造成危害；基本上不會對孔壁造成擾動和破壞,從而增加了施工作業的安全性。

（2）受施工條件影響小，特別在市政工程中優越性極強。水磨鉆施工作業響度有限, 對附近居民的生活不會構成太大影響。

（3）進度較快。只要在孔頂上按上簡易的避雨設施，水磨鉆幾乎不受到天氣及周圍環境影響,能連續施工，能很好的滿足工期要求。

（4）成孔質量好, 擴孔系數小。水磨鉆施工過程很容易控制截面尺寸、中心位置、軸線位置, 從而超挖欠挖控制良好,可大大降低超灌混凝土的用量， 節約了施工成本。

5 結語

經應用水磨鉆施工技術指導新建渝萬鐵路DK43+617.852-DK43+718.852陡坡地段、線路右側錨固樁樁基開挖施工之后, 得出以下經驗:

（1）水磨鉆施工技術適用于作業面小、人群密集程度高, 以及對噪聲、震動干擾較敏感的結構物樁基的開挖施工。如:市政工程、鐵路既有線施工等。

（2）在缺乏電力供應的邊遠地區，選擇爆破開挖可能會更節約成本。

（3）水磨鉆施工使用面廣，在鐵路、公路橋梁以及路基防護施工中都可以使用，能很好的保證工期要求。

（4）在丘陵度陡地帶,要設置專門的排水通道，否則易造成農田污染和滑坍; 加強施工用電安全管理, 杜絕用電隱患。

[1]姚曉榮. 人工挖孔樁施工技術在復雜地質條件下的應用[J].山西建筑, 2008( 10 ).

[2]鐵建設[2010]241號.高速鐵路路基施工技術指南[S].

[3]李大紀,李小云,藍輝.水磨鉆在趕場溝大橋樁基施工中的應用[J].西部交通科技，2011（08）.