水磨鉆在景區(qū)樁基施工中的應(yīng)用分析

丁明強(qiáng)

（新疆興亞工程建設(shè)有限公司，烏魯木齊 831100）

0 引言

水磨鉆樁基施工技術(shù)具有開挖精度高、 對巖體擾動小，以及對周圍生態(tài)環(huán)境影響小等特點(diǎn)，在景區(qū)等生態(tài)保護(hù)場地建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。近年來，相關(guān)學(xué)者對水磨鉆樁基施工技術(shù)的進(jìn)行了一些研究，主要有：呂鵬博[1]結(jié)合工程實(shí)例，闡述了水磨鉆施工技術(shù)原理、工藝和注意事項，通過對實(shí)際應(yīng)用成果對比分析可知， 在陡坡地帶樁基施工中應(yīng)用水磨鉆施工技術(shù)，能夠安全有效地進(jìn)行開挖，達(dá)到了預(yù)期的目的；楊廷軍、李大紀(jì)等人[2，3]介紹了水磨鉆施工技術(shù)的應(yīng)用原理、應(yīng)用范圍和應(yīng)用優(yōu)勢，然后以廣陜、廣巴高速公路連接線LJ6 合同段張家灣大橋和趕場溝大橋為研究實(shí)例，對其水磨鉆施工要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)闡述；曹鑫鋒[4]以某襄渝Ⅱ線錨固樁水磨樁施工為背景，首先根據(jù)經(jīng)驗和應(yīng)用方案的工程特征進(jìn)行了優(yōu)缺點(diǎn)的對比， 選用了適用方案， 又通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析了水磨鉆的成本和定額基價，從而為類似工程實(shí)踐積累經(jīng)驗；蒙榮兵、王東等人[5，6]以某樁基礎(chǔ)施工為例，對緊鄰市政既有線橋梁樁基礎(chǔ)、 巖溶區(qū)樁基施工引用水磨鉆挖孔技術(shù)進(jìn)行研究分析， 研究表明該方法有效地保證了工程工期的要求和成本的節(jié)約。本文主要以某景區(qū)改建工程樁基施工為例，通過各種樁基施工的優(yōu)缺點(diǎn)的比較， 重點(diǎn)分析了水磨鉆樁基施工的特點(diǎn)和工藝流程， 以期為類似工程施工提供參考和借鑒。

1 工程概況

圖1 新建橋梁現(xiàn)場位置圖

根據(jù)設(shè)計圖紙及現(xiàn)場實(shí)際地形查看， 新建工程右幅8# 橋(YK15+949.654～YK17+531.654)、左幅9# 橋(ZK17+405.929～ZK18+078.002)、 左 幅10# 橋 (ZK18+114.269～ZK18+263.937)、人非棧橋(ZK16+552.609～ZK17+407.841)及樁板墻(YK15+805.23～YK15+951.05、ZK16+225～ZK16+290、YK17+531.65～YK18+049.49)樁基均處于河道中。 該河道為國家二級保護(hù)動物大鯢保護(hù)區(qū)， 生態(tài)環(huán)境保護(hù)極為重要。 新建線路沿線與景觀山體較近， 特別是左幅ZK17+480～ZK17+560 段緊臨觀景石，最近離觀景石僅為8m，且地勢陡峭。 新建線路在K17+420 及K18+100 與既有省道公路交叉。 圖1 所示的是左幅9 號橋和右幅8 號橋的中心線現(xiàn)場圖。該工程場地主要包含雜填土、粉質(zhì)黏土、碎石、漂石、角礫、碎石塊、石灰?guī)r、泥巖、石英砂巖、砂巖等巖土層。

該地段橋梁采用城市-A 級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：結(jié)構(gòu)安全等級為一級，設(shè)計基準(zhǔn)期100 年；設(shè)計行車速度為60km/h；設(shè)計荷載為：(1)汽車荷載，城市-A 級；(2)人群荷載，按照《城市橋梁設(shè)計規(guī)范》(CJJ11-2011)取用；設(shè)計使用年限為100 年；地震基本烈度按6 度設(shè)防，地震動峰值加速度為0.05g，抗震設(shè)防分類為丙類，抗震設(shè)計方法為C 類，采用7 類抗震措施。

2 施工方法選比

觀景臺段新建主線橋梁、 人非棧橋及樁板墻基礎(chǔ)設(shè)計為樁基礎(chǔ)，為保護(hù)沿線景觀山體及河流的生態(tài)環(huán)境，本文選取常見的樁基施工方式， 并結(jié)合工程場地進(jìn)行對比分析，具體見表1。

表1 優(yōu)缺點(diǎn)比較表

由表1 可知，選擇水磨鉆施工方式為最佳首選。結(jié)合現(xiàn)場對兩側(cè)山體景觀的地質(zhì)調(diào)查， 初步擬定8#、9#、10#橋、 人非棧橋、YK15+805.23～YK15+951.05、ZK16+225～ZK16+290、ZK17+531.65～ZK18+049.49 樁板墻樁基施工均采用水磨鉆施工工藝。

3 施工工藝與技術(shù)

3.1 技術(shù)參數(shù)

水磨鉆主要由水磨鉆機(jī)和水磨鉆筒兩部分組成。 一般一個水磨鉆機(jī)配備3～5 個水磨鉆筒， 一個水磨鉆筒上有10 個刀頭。 水磨鉆筒外徑為15cm，內(nèi)徑為13cm，壁厚為1cm，高度為60cm，一個循環(huán)可鉆30～50cm。

3.2 工藝流程

圖2 為水磨鉆施工工藝流程圖。 由于水磨鉆施工工序較多，下文僅對重要施工工藝進(jìn)行詳細(xì)介紹。

3.3 鋼筋混凝土孔口井圈施工、孔口圍護(hù)

(1)鎖口施工

開始挖孔前，首先沿樁孔四周開挖并澆筑壁厚50cm的C30 鋼筋混凝土鎖口，內(nèi)設(shè)主筋φ12，間距20cm；箍筋φ8，間距15cm。 鎖口高出原地面100cm，作為樁孔的防護(hù)結(jié)構(gòu)，防止挖孔過程中雜物或明水進(jìn)入樁孔。

(2)孔口圍護(hù)

對所有已開孔施工的樁基配置防跌落焊接鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)為2.5m×2.5m 正方形，采用HRB400φ16 鋼筋，間距為10cm。

圖2 水磨鉆施工工藝流程圖

3.4 水磨鉆施工

8#～10# 橋全橋樁基位于河床溝谷中且臨近山體懸崖峭壁，正式施工前，為防止高空石塊墜落，需要在孔口搭設(shè)防護(hù)棚架。 棚架立柱材料采用4m 長φ48×3mm 雙層鋼管，沿孔口正方形搭設(shè)，凈間距4m；雙層立柱間采用通常長φ48×3mm 鋼管井字形水平連接； 頂面鋪設(shè)2cm竹膠板。 圖3 為鉆進(jìn)施工工藝流程圖。

圖3 鉆進(jìn)施工工藝流程圖

(1)鉆取四周巖石：根據(jù)樁徑加上15cm 護(hù)壁厚度為半徑的圓周線布置取芯點(diǎn)，取芯直徑為150mm，取芯圓與鎖口內(nèi)壁以及取芯圓之間相切， 連續(xù)兩個取芯圓之間相交20mm 依次鉆取外周的巖芯， 一次取出的巖芯高約300～500mm， 將外周巖芯取完后樁芯體巖外圍便形成一個環(huán)形臨空面。 樁徑1.2m 一周取孔36 個，樁徑1.5m 一周取孔43 個，樁徑1.8m 一周取孔51 個，樁徑2m 一周取孔56 個，樁徑2.2m 一周取孔60 個，樁徑2×3m 一周取孔82 個。

(2)鉆取中間巖石：沿樁半徑鉆取巖芯，將樁芯巖體等分成4～6 等份，每份占樁芯巖體的1/4～1/6，以便于巖體破裂，樁徑1.2m 中間取孔19 個，樁徑1.5m 中間取孔25個，樁徑1.8m 中間取孔29 個，樁徑2m 中間取孔33 個，樁徑2.2m 中間取孔35 個，樁徑2×3m 中間取孔51 個。

(3)樁孔修正及下一循環(huán)的施工：通過鎖口護(hù)壁在樁孔內(nèi)標(biāo)出設(shè)計樁中心， 檢查樁基底部偏位情況并及時糾偏，同時標(biāo)出下一個循環(huán)外周水鉆挖孔取芯位置，進(jìn)入下一循環(huán)的挖孔樁施工。

3.5 護(hù)壁施工

橋梁樁基多數(shù)位于河道中， 根據(jù)地勘報告揭示地質(zhì)情況為漂石或碎石層+石英砂巖，地下水豐富，水磨鉆施工入完整巖層前需修筑護(hù)壁。 圖4 所示為人工挖孔護(hù)壁示意圖。

(1)護(hù)壁厚度為15cm，混凝土強(qiáng)度為C30；護(hù)壁主筋采用φ12mm 螺紋鋼筋，間距20cm，圓箍筋采用φ8mm鋼筋，間距15cm，進(jìn)入中風(fēng)化后不做護(hù)壁，施工全過程由水泵抽水；

(2)上下節(jié)護(hù)壁的搭接長度不得小于50mm；

(3)每節(jié)護(hù)壁均應(yīng)在當(dāng)日連續(xù)施工完畢；

(4)護(hù)壁混凝土必須保證密實(shí)，根據(jù)土層滲水情況使用速凝劑；

(5)護(hù)壁模板的拆除宜在24h 之后進(jìn)行；

(6)發(fā)現(xiàn)護(hù)壁有蜂窩、滲水現(xiàn)象時，應(yīng)及時補(bǔ)強(qiáng)、加以堵塞或?qū)Я鳎乐箍淄馑ㄟ^護(hù)壁流入樁內(nèi)，造成事故；

(7)同一水平面上的井圈任意直徑的極差不得大于50mm；

(8) 不得在樁孔水淹沒模板的情況下澆注護(hù)壁混凝土。

圖4 人工挖孔護(hù)壁示意圖

4 結(jié)論

本文主要以某景區(qū)改建工程樁基施工為例， 通過比較各種樁基施工的優(yōu)缺點(diǎn)， 重點(diǎn)分析了水磨鉆樁基施工的特點(diǎn)和工藝流程并得到以下結(jié)論：

(1)水磨鉆樁基施工技術(shù)具有對環(huán)境影響低、噪聲小、對周邊山體震動和擾動小，以及不破壞巖體，樁身周圍巖體完整、嵌巖力好等特點(diǎn)，適合在景區(qū)內(nèi)作業(yè)。

(2)水磨鉆技術(shù)常應(yīng)用于橋梁工程、基礎(chǔ)擴(kuò)大工程中，它不僅不受外界環(huán)境影響， 還能有效地減小混凝土消耗量。

(3)水磨鉆施工同時也存在一些缺點(diǎn)，即截面挖孔數(shù)量多，取芯進(jìn)尺慢，施工周期長，成本較高；此外挖孔過程中孔內(nèi)產(chǎn)生粉塵較大，須配備通風(fēng)防塵設(shè)備等。