46中風(fēng)化巖層樁基水鉆成孔施工工法

1、<p>　　中風(fēng)化巖層樁基水鉆成孔施工工法</p><p>　　中鐵十七局集團(tuán)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(guó)內(nèi)施工中，位于較硬巖層樁基礎(chǔ)多采用機(jī)械成孔或者通過(guò)弱爆破作業(yè)成孔。而在城市類似工程

2、施工時(shí)，大型機(jī)械施工受場(chǎng)地限制很難展開(kāi)大規(guī)模作業(yè)，影響進(jìn)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(fēng)險(xiǎn)大，零星工程用火工品不方便保管，給施工帶來(lái)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(wèn)題，在重慶兩江新區(qū)公租房和安置房樁基工程建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)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(diǎn)</b></p>

3、<p>　　2.1本工法適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)施工用水、用電、場(chǎng)地道路要求不高，能廣泛應(yīng)用于地質(zhì)巖層較硬的樁基施工。</p><p>　　2.2操作簡(jiǎn)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(diǎn)，可直接檢查持力層及入巖深度。</p><p>　　2.4能夠同時(shí)進(jìn)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(fēng)化偏硬巖層(六類及六類以下巖土)中進(jìn)行掘進(jìn)的人工挖孔樁施工。</p><p><b>　　4.工藝原理</b></p><p>　　通過(guò)水鉆沿樁徑內(nèi)邊緣鉆若干個(gè)小孔，孔孔相連，鉆孔后取芯，待所有水

5、鉆鉆孔連成一個(gè)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(kāi)，破碎成若干個(gè)小塊，將小塊巖裝入皮桶用卷?yè)P(yáng)機(jī)運(yùn)出井外，全部樁芯巖石運(yùn)出后，進(jìn)行下一輪定位、鉆孔切割、取芯、破碎、外運(yùn)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求尺寸和標(biāo)高，進(jìn)行持力層巖芯承載力取樣檢測(cè)，組織成孔質(zhì)量驗(yàn)收，隨后進(jìn)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(diǎn)</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(jiàn)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(diǎn)</b></p><p><b>　　5.2.1施工準(zhǔn)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(fēng)鎬開(kāi)挖成孔，有護(hù)壁的進(jìn)行護(hù)壁支模、鋼筋安裝、護(hù)壁砼澆筑等工序，要求水源、電源接通，將所需材料和機(jī)具運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，技術(shù)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(duì)操作人員進(jìn)行書面技術(shù)交底和安全交底，達(dá)到開(kāi)工的條件。</p><p><b>　　5.2.2測(cè)量放線</b></p><p>

8、;　　使用全站儀進(jìn)行測(cè)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(fù)核后，開(kāi)始施工?？紤]到施工過(guò)程中的誤差和開(kāi)孔之間的殘余巖石，一般開(kāi)挖樁徑大于設(shè)計(jì)樁徑100mm左右。</p><p>　　5.2.3進(jìn)入中風(fēng)化巖層前采用常規(guī)開(kāi)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(hù)結(jié)構(gòu)

9、，防止開(kāi)挖過(guò)程中雜物或明水進(jìn)入樁孔內(nèi)。</p><p>　　進(jìn)入較硬巖層前采用常規(guī)開(kāi)挖作業(yè)，人工直接用鐵鍬、洋鎬開(kāi)挖土方。當(dāng)不能直接開(kāi)挖時(shí)采用風(fēng)鎬開(kāi)挖。風(fēng)鎬開(kāi)挖作業(yè)工序，包括風(fēng)鎬機(jī)具安裝、風(fēng)鎬開(kāi)挖土石方、土石方外運(yùn)、護(hù)壁支模、扎筋、澆筑砼，循環(huán)至風(fēng)鎬開(kāi)挖到較硬巖石層為止，在此不一一敘述，重點(diǎn)介紹水鉆法成孔施工工序。</p><p>　　5.2.4水鉆鋼管支架搭設(shè)</p>&l

10、t;p>　　風(fēng)鎬開(kāi)挖作業(yè)結(jié)束后，需要搭設(shè)水鉆施工用支架，通常采用普通鋼管扣件式腳手架搭設(shè)而成。施工支架高度4～6m，作為施工過(guò)程中卷?yè)P(yáng)機(jī)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(yīng)設(shè)水平橫向桿和踢腳板，支架搭設(shè)完成后，在支架上固定卷?yè)P(yáng)機(jī)和滑輪，接通電源，調(diào)試到正常工作狀態(tài)。架體搭設(shè)見(jiàn)圖5.2所示。</p><p>　　圖5.2.4 鋼管支架搭設(shè)示意圖</p

11、><p>　　5.2.5水鉆機(jī)具安裝調(diào)試</p><p>　　鉆機(jī)定位支架必須安全固定在孔側(cè)壁或孔頂上，其高度應(yīng)滿足每循環(huán)進(jìn)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(jī)具設(shè)備安裝情況，并進(jìn)行調(diào)試、加固。水鉆機(jī)具安裝如圖5.3所示。</p><p>　　5.2.6水鉆開(kāi)孔取芯</p><p>　　1、切割

12、套筒定位。放出水鉆的開(kāi)挖位置線，鉆機(jī)就位，固定鉆機(jī)位置，保證套筒向孔樁側(cè)壁外傾一定角度，只有這樣，才能保證在下一循環(huán)鉆機(jī)就位后套筒起鉆點(diǎn)能夠置于設(shè)計(jì)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(kuò)底）截面尺寸。</p><p>　　傾斜角度計(jì)算：水鉆機(jī)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(shí)鉆機(jī)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(jī)傾斜角度若大于10°，不便于鉆機(jī)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(jī)具安裝示意圖</p><p>　　每一循環(huán)擴(kuò)底寬度計(jì)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(kuò)100mm寬度。</p><p>　　2、復(fù)核切割洞口位置無(wú)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(hù)壁內(nèi)面相切，將鉆芯取完后，樁基外

15、圍便形成一個(gè)環(huán)形臨空面，使樁芯巖石與孔壁分離。</p><p>　　5、水鉆操作過(guò)程中，必須保證鉆頭始終處于冷卻水中，同時(shí)冷卻水流應(yīng)有一定壓力對(duì)鉆頭直接進(jìn)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(kāi)孔取芯過(guò)程如圖5.4所示。</p><p>　　5.2.7鉆芯石外運(yùn)</p><p>　　將鉆芯裝入吊斗皮桶內(nèi)，用卷?yè)P(yáng)機(jī)將其垂直提升出井口，集中堆

16、放至指定地點(diǎn)，再用汽車或其他運(yùn)輸工具轉(zhuǎn)運(yùn)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(duì)剩余的樁芯巖石進(jìn)行破碎。用風(fēng)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(fēng)鉆孔，樁芯沿鉆孔開(kāi)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(yùn)</b></p><p>　　碎裂的石塊使用卷?yè)P(yáng)機(jī)提升外運(yùn)。石塊使用鋼絲繩捆扎，保證捆扎牢固，提升至孔頂后，側(cè)向拉出地面，解開(kāi)鋼絲繩，繼續(xù)外運(yùn)下一塊石塊，石塊清運(yùn)干凈后，繼續(xù)下一輪的鉆孔取芯、破碎外運(yùn)施工工序。</p><p><b>　　6.材料與設(shè)備</b></p&

18、gt;<p><b>　　6.1機(jī)具設(shè)備</b></p><p>　　表6.1 水鉆法主要材料與機(jī)具設(shè)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(biāo)高控制。按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)樁徑是否有擴(kuò)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(gè)循環(huán)才可以保證鉆機(jī)就位后套筒起鉆點(diǎn)能夠置于設(shè)計(jì)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(kuò)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(yīng)進(jìn)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(duì)不符合要求的樁孔周壁進(jìn)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(yàn)收。復(fù)查每樁設(shè)計(jì)

20、尺寸和標(biāo)高，檢查樁基持力層類別和承載力大小報(bào)告，自檢合格后，盡快組織設(shè)計(jì)、地勘、質(zhì)檢、業(yè)主、監(jiān)理等單位辦理樁基檢查驗(yàn)收手續(xù)，合格后，清理護(hù)壁污泥和樁底殘碴積水等，進(jìn)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(jìn)行“三級(jí)”安全教育培訓(xùn)和書面技術(shù)交底。每一樁孔由一個(gè)固定的小組負(fù)責(zé)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(shí)，井下人員輪流與地面人員進(jìn)行交換。施工時(shí)井下、井上均應(yīng)有人操作，并明確對(duì)井下人員的安全責(zé)任，上下之間應(yīng)有良好的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。地面人員應(yīng)特別注意井下人員發(fā)出的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，反應(yīng)要靈敏快捷。井下人員應(yīng)戴安全帽、穿雨衣、雨褲及長(zhǎng)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(yīng)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(hù)設(shè)施:石塊外運(yùn)過(guò)程中，重點(diǎn)做好卷?yè)P(yáng)機(jī)的檢修，以及滑輪組、鋼絲繩的檢查，對(duì)出現(xiàn)斷絲、破股的鋼絲繩要及時(shí)更換；吊斗要掛牢，吊斗裝碴要低于桶面以下100mm，提上來(lái)的土石要倒干凈，卸在孔口2m以外，并及時(shí)清理出場(chǎng)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(yīng)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(fēng)、鉆芯等配電氣設(shè)備應(yīng)按“一機(jī)、一箱、一閘、一漏

23、”設(shè)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(hù)器是否完好。</p><p>　　8.4鉆孔時(shí)，應(yīng)保證進(jìn)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(dāng)降低進(jìn)給速度，必要時(shí)可將鉆頭提升一段，然后再慢慢鉆入，忌硬性鉆進(jìn)，以免打壞鉆頭及機(jī)器。</p><p>　　8.5在整個(gè)鉆進(jìn)過(guò)程中，必須保持充分水冷卻。</p><p&

24、gt;　　8.6鉆進(jìn)過(guò)程中，不得超載，當(dāng)電機(jī)溫度超過(guò)70℃（手感燙手），應(yīng)降低加載力，或換新鉆頭。</p><p>　　8.7鉆孔結(jié)束時(shí)，只有將鉆頭脫離工件時(shí)，才可停機(jī)。</p><p>　　8.8定期檢查水鉆機(jī)各部件連接處，如有松動(dòng)及時(shí)調(diào)整。</p><p>　　8.9鉆頭裝入時(shí)，應(yīng)在兩螺紋處加入鋰基潤(rùn)滑脂。</p><p>　　8.10鉆

25、孔結(jié)束后，將鉆機(jī)各部分擦洗干凈，并在立柱及齒條上加潤(rùn)滑油。</p><p>　　8.11鉆芯機(jī)使用每隔半年更換減速箱內(nèi)的鋰基潤(rùn)滑油脂。</p><p>　　8.12嚴(yán)禁通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)運(yùn)送施工人員，人離開(kāi)施工現(xiàn)場(chǎng)，用木板將孔口覆蓋好，并懸掛“當(dāng)心坑洞”標(biāo)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(kāi)挖的廢漿用水泵排出，先經(jīng)過(guò)沉淀池處理后，再定期將沉碴清理場(chǎng)外指定地點(diǎn)；</p><p>　　9.2挖出的土石方隨時(shí)按照工程指定地點(diǎn)統(tǒng)一堆放，并外運(yùn)至設(shè)計(jì)位置。</p><p>　　9.3靠近居民區(qū)作業(yè)時(shí)，做好井口防護(hù)，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(kāi)孔人工挖孔樁不使用炸藥，以堅(jiān)硬基巖作為持力層，單樁承載力普遍較高，降低了工程造價(jià)成本；同時(shí)相對(duì)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(guò)程中不需要造漿，不需要大型設(shè)備，相對(duì)機(jī)械成孔節(jié)約成本20%左右；</p><p>　　10.3由于施工過(guò)程中沒(méi)有震動(dòng)，互相之間沒(méi)有撓動(dòng)，占用場(chǎng)地小，因此可以多個(gè)樁同時(shí)施工，節(jié)約了工

28、期，降低了管理成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。</p><p><b>　　11.應(yīng)用實(shí)例</b></p><p>　　北碚水土思源公租房項(xiàng)目位于北碚區(qū)復(fù)興鎮(zhèn)，總用地面積266畝，總建筑面積61萬(wàn)m2。中鐵十七局集團(tuán)有限公司承建北碚水土思源公租房一標(biāo)段（四組團(tuán)）工程項(xiàng)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(wàn)m2，設(shè)計(jì)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(zhǎng)為6～14m，要求持力層為中風(fēng)化（砂）泥巖，樁端進(jìn)入持力層深度不少于1～1.8m。查對(duì)地勘報(bào)告和基坑開(kāi)挖情況，表層1～3m左右為土層或砂礫層，其余為中風(fēng)化巖層。人工挖孔樁施工采用短鎬、鋤頭掘進(jìn)，遇普通硬狀物或巖層時(shí)，改為風(fēng)鎬掘進(jìn)。樁基開(kāi)挖進(jìn)入持力層，如遇堅(jiān)硬的中風(fēng)化灰?guī)r或中風(fēng)化石英砂巖，用風(fēng)鎬極難掘進(jìn)，常規(guī)施工方法是采用松動(dòng)爆破作業(yè)。但設(shè)計(jì)要求必須保證持力層基巖的完整性，同時(shí)爆破作業(yè)受周圍建筑物限制，無(wú)法組織爆破作