临近建筑物桥梁桩基础水磨钻施工技术

2015-10-20朱衍锋

城市道桥与防洪 2015年8期

关键词：冲击钻水磨震动

朱衍锋

(厦门百城建设投资有限公司，福建厦门 361009)

临近建筑物桥梁桩基础水磨钻施工技术

朱衍锋

(厦门百城建设投资有限公司，福建厦门 361009)

以临近建筑物桥梁为例，对桥梁桩基础水磨钻施工技术进行探讨，研究水磨钻的主要施工工艺，对比常用的桥梁桩基础施工工艺，验证其优越性，有关经验可供相关专业人员参考。

桥梁；桩基础；水磨钻法；施工

0 引言

伴随我国经济快速发展，高速公路、城市快速路建设也呈现突飞猛进的形势，各地区道路路网密度逐渐增大，大量涉及高速公路、城市主干道的桥梁工程穿越城区、乡镇、村庄等建筑物密集区。采用传统的施工方法(爆破开挖、冲击钻施工等)在建筑物密集区进行桩基础施工，施工中噪音、震动强烈，特别由于城镇建筑物结构简单、建造时间长等因素，易造成房屋开裂，产生安全隐患，经常引起周围居民的强烈阻挠；城区建筑物密集区的居住、文教机关、高级宾馆、疗养区等附近，严格限制噪音，施工易引起大量投诉，施工易中断。

伴随社会进步，文明施工要求越来越严格，环保、安全越来越被重视，传统的爆破、冲击钻等施工工艺噪声、震动污染较重，在穿越建筑物密集区时难以使用。在相同地质(岩层)条件下，比较环境保护、安全、开挖精度及岩体扰动等各方面因素，采用水磨钻施工技术，具有明显的优越性。水磨钻施工桩基础具有噪声、震动小，以及投入少、进度快、扰动小等特点，较好适应各种环境条件施工。

1 工程概况

福建省南安(金淘)至厦门高速公路莲花枢纽(落地)互通采用桥梁工程穿越镇中心的房屋密集区，居民较多，房屋多为砖混结构，且建造时间均较长，桥梁距离房屋距离小于15 m，房屋结构难以承受较大震动，易开裂，居民较多，且附近有小学、中学，对噪音限制要求较高。

桥梁基础采用桩基础，桩长约为25 m，桩径1.8 m，根据地质勘探报告，岩层主要为碎块状强风化及弱风化花岗岩。因人工挖孔爆破施工工艺震动大，机械冲孔产生的噪声大(特别是夜间)、地面震动强烈，以上两种施工方案均受到周围居民的强烈阻挠，根据现场实际及地质岩层分布情况，最终确定采用水磨钻施工。

2 水磨钻施工技术

2.1 工艺原理及设备简介

水磨钻施工桩基础是一种新型的施工方法。水磨钻施工挖孔桩充分的利用了岩石的三大力学特性：一是抗压能力强，而抗拉和抗剪能力很低；二是岩石在大于其极限抗剪切力的作用下会发生剪切破坏；三是岩石在大于其极限抗力能力的作用下会发生拉裂破坏。

水磨钻主要有水磨钻机、水磨钻筒和专用水泵三部分组成，见图1。

图1 水磨钻设备示意图

2.2 施工工艺流程

施工准备→施工放样→桩位锁口施工→水泵引水入孔→水磨钻取芯(钻孔布置见图2)→出芯渣(见图3)→人工破碎孔内岩石→出渣→成孔检查与验收［1］。

图2 水磨钻钻孔布置图

图3 水磨钻出孔的岩芯示意图

2.3 扩底倾斜角度计算

水磨钻机高约1 680 mm，钻筒外径为160 mm；电机或支架超出钻芯前端80 mm，正常钻孔时钻机倾斜角度即为(80+160/2)/1 680=0.095 2，倾斜角度不小于Arctan(0.095 2)=5.438°，才能保证不缩孔。向外扩底时，钻机倾斜角度不小于10°，就不易固定钻机位置，tan10°=0.176，向外扩底宽度0.176×1 680-(80+160/2)=135.7 mm，即每500 mm可向外扩135 mm宽。

3 施工人员配置

按照采用2台水磨钻同时施工2个孔，按6人一组配置，其中井下作业每孔 2人，地面负责出渣2人［2］。

4 水磨钻施工技术的优越性

4.1 水磨钻施工技术与爆破施工、冲击钻施工技术对比分析

水磨钻施工技术与爆破施工、冲击钻施工技术对比见表1。

通过对比分析可知：

(1)从进度角度，水磨钻与爆破法施工进度基本相当，水磨钻与爆破法施工可大量桩基同时进行开挖，与冲击钻相比，施工准备时间短，要求的施工条件低(用电功率小)，施工进度快。

(2)从造价角度，采用爆破、冲击钻施工，噪音、震动强烈，在敏感建筑物(文明施工要求高的学校、医院、政府机关、高级酒店、别墅等)附近施工，受限制，易被投诉、阻挠，施工不连续(夜间禁止施工)；爆破、冲击钻施工中的强烈震动，易造成建筑物基础下沉、墙壁开裂等，施工易受阻，易被索赔，施工不连续，造成的经济损失严重；并且，水磨钻的扩孔系数小于爆破施工，并且成孔规则，能够减少超灌混凝土方量，降低了施工成本。经比较，虽然水磨钻每延米的开挖成本较高，在敏感建筑物区域采用水磨钻施工，综合效益好，造价有优势。