陡峭、狭窄山地、灰岩地区水磨钻成孔工艺的应用研究

廖亚男

摘 要 郴州恒大华府基坑施工场地属山地，地形陡峭、基坑周边施工作业空间狭小，且该场地属灰岩地区，其岩质坚硬，溶蚀沟槽、溶洞等岩溶发育，旋挖、钻、冲孔灌注桩施工成本较高且钻进效率较低，常规人工挖孔设备难以挖掘，人员安全难以保证，现场施工采用水磨钻成孔工艺能有效提高效率，保证施工质量和安全，节约成本，可广泛推广使用。

关键词 陡峭;狭窄山地;灰岩地区;水磨钻工艺

1项目概况

本工程共计317根支护桩，桩基设计采用人工挖孔灌注桩，桩体直径为1000mm、1200mm、1300mm、1400mm四种类型，拟建场地位于郴州市区，周边邻近市政道路、恒大华府已建住宅小区，入住居民很多，对环保要求高，不允许渣土、泥浆、油尘等污染环境，采用水磨钻成孔工艺将能满足环保要求。水磨钻成孔工艺在一些桩基工程中虽偶有使用，但在陡峭狭窄山地、坚硬灰岩地区、岩溶强发育地区是首次创新应用[1]。

2周边环境条件

拟建场地位于寒西路与骆仙西路交汇的东南角，南岭植物园林科所的西侧，位于郴州恒大华府首二期的北侧，寒西路从场地的西侧通过，骆仙西路从场地的北侧通过，交通比较便利。场地内为丘陵残丘地貌，场地内基本为原始地貌，土体由植被覆盖，山体总体坡度在15°～50°不等，場地现状标高在168.73～200.59m，高差较大。

3研究目的

本研究以郴州恒大华府四期地下室基坑支护桩施工为研究背景，对特殊、复杂地质情况下桩基础施工采用水磨钻工艺的可行性研究。

4水磨钻施工

4.1 水磨钻施工工艺原理

水磨钻施工法主要采用小型电钻机，钻筒直径为150mm的钢钴筒，钢钴筒高约80cm，可钻取约70cm岩芯柱体，延桩孔外径呈环形布置，先取出桩孔外环岩芯，再利用撬棍及钢钎产生水平剪切力，当外力大于岩石极限抗剪切力时，岩注根部发生剪切断裂，再利用电动钢丝绳提升架，取出岩柱，反复循环直至桩底设计标高。

4.2 施工方法

①施工准备：2人为一组水磨钻施工班组，1人在孔底进行水磨钻施工，1人在孔口等待出渣;在桩孔周围设置水池或蓄水设施，并设水管接于钻机进水口;井口用钢管脚手架搭设临时结构件用做防雨棚及卷扬附着。②测量放线：用全站仪或GPS进行桩位放线;③钻孔取芯：水磨钻是利用套筒金刚石钻头在钻机的转动下切割岩体，并把岩石切入套筒内，待钻入一定深度后，提升套筒，清除筒内柱状岩石，如此反复循环操作，将桩孔外周岩芯取完后，直至桩孔外周形成一个环状临空面。④沿桩孔外径一直取芯，直至桩孔外径岩体全部清除，进入下一程序;采用钢仟及风镐，将中心部分剩余岩体从根部进行断裂。⑤筒内岩芯及小块岩块采用特质加厚橡胶桶装渣，中心大岩块采用钢丝绳进行捆绑吊装，出渣吊装工具均为电动提升机，桩孔周围岩块每日安排挖机进行清理转运。⑥每节桩孔施工完成以后，必须将桩位十字轴线和标高测设在护壁的上口，然后用十字线对中，吊线坠向井底投设，以半径尺杆检查孔壁的垂直度。要求保证桩孔轴线位置、标高、截面尺寸均满足设计要求。⑦当桩孔开挖深度较深时，应在井内配备照明设备，井内照明必须用低压电源（12V，100W）、防水带罩的安全灯具。桩口上设围护栏，做好防护标志。⑧终孔验收：成孔后对桩身直径、桩底标高、桩位中心、井壁垂直度、桩底沉渣进行全面测定，直至满足设计要求。

4.3 施工注意事项

①在施工过程中，除中风化岩石以外的其他地层均采用风镐、铁锹进行开挖，开挖要从上到下逐层进行，先挖中间，然后扩及周边，有效地控制开挖桩孔的截面大小;开挖深度要根据地质情况，一般每日只挖一米，如遇淤泥等不良地质条件，可采用半模施工，每日约挖30～50cm。②在灰岩地区熔岩较发育，遇溶洞处应做好溶洞填充处理及钢筋混凝土护壁，每日开工前应检查护壁状况，护壁一定要牢固，确认不牢固时，拆除重做，确保人员安全。③提升架每日开工前进行检查：挂钩、钢丝绳、支架、电动卷扬机等是否出现磨损或故障，防止因机械设备问题造成人员伤害。④井内施工必须配备施工软爬梯。

4.4 质量控制

①桩周外围需取芯的孔位需提前规划布设，不得随意开孔;开孔时钻速要缓慢均匀，要保证钻筒的钻速及垂直度，防止钻筒因为倾斜过度造成卡钻[2]。 ②终孔时保证桩孔内无碎石沉渣及积水。

4.5 安全要求及措施

①每日开工前应检测井下有无危害气体和不安全因素，下井前应采用鼓风机进行送风，向桩孔内作业面送入新鲜空气。开工前检查机械设备（如挂钩、钢丝绳、支架、电动卷扬机等）设备是否正常运行。 ②桩孔口应严格管理。桩孔口应设置高于地面150mm的护板，防止地面石子或其他杂物等被人踢入桩孔中。地面孔口四周必须有护栏，高度不低于1200mm。无关人员不得靠近桩孔口，桩孔口机械操作人员不得擅自离开岗位，口袋内不得放置物品（如钥匙、钢笔、手表、打火机、小型工具、玩物等），以防坠入桩孔中。 ③施工现场安全用电应严格按规范进行三级配电二级保护，井下照明要符合安全要求，桩孔下作业人员必须戴好安全帽，穿好绝缘胶鞋。④水磨钻孔工作暂停时，孔口进行覆盖;桩孔洞口上应设置悬挂软梯，并随桩孔深度放长，以备意外情况时有关人员能顺利上下[3]。

5结束语

采用水磨钻施工陡峭、狭窄山地、灰岩地区的人工挖孔桩，能有效规避坚硬岩石爆破的安全风险，能够从质量、安全、环保，效率，经济等各方面去更好地完成施工任务，是解决复杂地质条件下挖孔桩的有效施工工艺，具有重要的推广前景及应用价值。

参考文献

[1] 建筑桩基技术规范：JGJ94-2008[S].中国建筑工业出版社，2008.

[2] 韩廷洪.水磨钻在岩石地质下的成孔工艺[J].公路，2012（7）：110.

[3] 柴勇.人工挖孔桩水磨钻在山区高速公路桥梁桩基础施工中的应用[J].广东建材，2006（6）：65-66.

作者简介

廖亚男（1993-），男，湖南邵阳人;学历：本科，职称：助理工程师;现就职单位：中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司，研究方向：地质工程，岩土工程。