pg电子游戏:论陡坡岩桥梁桩基施工中的水磨钻成孔技术

  某公路大桥1号墩桩基地处陡坡硬斜岩，桩基成孔施工难度大，常规钻进方案易偏孔且施工区域受限，实地勘察后拟定水磨钻成孔方案。基于此，该文对陡坡岩桥梁桩基施工中的水磨钻成孔技术原理、优势和工序进行了分析，并依托工程实践，应用水磨钻成孔技术解决桩基成孔难题，论证了陡坡硬斜岩桩基施工中该方案的可行性，为同类项目建设提供了技术参考。

  作者简介：李阳（1992—）,男,本科,工程师,从事公路工程项目施工与管理工作。;

  桩基成孔施工是公路桥梁项目建设中的重要环节，常规桩基成孔方案包括冲击钻成孔法、人工挖孔法、冲抓钻成孔法等，成孔技术方案不同，其应用场景有所差异，山区陡坡硬斜岩桥梁桩基施工难度大，常规方案难以得到一定效果应用，故结合山区陡坡硬斜岩桥梁桩基施工特点及要求，拟选用水磨钻成孔技术成功完成施工且解决现场问题，为同类项目工程项目施工提供了技术指南。

  某国道改扩建大桥项目全长1 km，以（87+158+87)m变截面现浇连续刚构箱梁和3×30 m PC连续T梁布设桥孔，T梁主梁和主桥箱梁分别按折线与曲线号主桥墩应用双支薄壁墩，3号采用空心薄壁墩，4～5号为圆柱墩，桥台间设置U型台连接，余者均为灌注桩。

  该桥梁共三个河中墩，1号和3号墩位于河岸，2号墩位于河中央，拟选用筑岛平台于枯水期施工，桥墩承台应用明挖基坑方案，于3号墩与2号墩中间搭设墩位钢制平台便于施工。1号墩与2号墩间跨越河道160 m，搭设钢栈桥难度大，利用0号平台原有道路进行实施工程道路修建延伸至1号墩，与筑岛平台协作完成施工。1号墩所在区域岩层斜面大，地质坚硬，常规钻机施工钻进难度大。

  该桥梁1号墩拟设计2.2 m钻孔灌注桩6根，标高86.5 m,1号墩的基本地质情况与施工指标如表1所示。

  1号墩所在区域地形陡峭，根据项目需求和施工特点，将原承台设计标高提升为86.5 m，承台设计标准较初始值提升4 m，设计提升后，承台顶标高达到91 m，桩基底部标高固定不变。设计变更后，提高了施工操作便利性，避免了雨季洪水对桩基承载力威胁，悬空承台以混凝土填充[1]。

  地质勘探结果如图1所示，1号墩的地质类型为碎块状强风化变粒岩，层厚约1.0 m，岩层伴裂隙发育至桩底标高，岩芯完整且为微风化变粒岩，单轴抗住压力的强度最大值为126 MPa，岩面倾斜角约30°，质地坚硬。桥墩于岸边陡坡处，该区域岩芯无覆盖层，表面有裂隙水少量分布，地质结构坚硬，岩层渗水较小[2]。

  1号墩所在区域地形陡峭，岩石强度大，100 MPa以上厚度值约15 m，岩面倾斜角30°，应用冲击钻或旋转钻，结合现场勘测资料做钻孔操作，钻孔垂直度难以精准控制。

  (1）目标施工区域岩层质地坚硬，常规成孔方案无法适用于山区陡坡硬斜岩，施工钻进难度大易导致偏孔现象，拟选用水磨钻取芯挖孔技术，有效解决操作钻进难与偏孔问题。

  (2）常规钻机钻进硬质岩层需24 h，可钻进60 cm左右，用100 MPa以上钻机可钻进30 cm左右，应用水磨钻循环钻进12 h可钻进60 cm。

  (3)1号墩位于河边陡坡，可操作空间存在限制，墩位处无法应用大型钻机设备操作，水磨钻设备小巧，灵活性高。水磨钻施工中噪声小，无泥浆迸溅，环境污染小。

  (4）成孔质量佳。水磨钻相比于传统钻孔工艺，对围岩扰动较小，施工成孔规范性高，围岩结构完整，混凝土消耗量明显减小[3]。

  (1）施工安全风险高。水磨钻施工属于人工钻孔领域，需操作人员下井作业，对技术人员的熟练度有较高要求，施工中易导致触电、窒息等事故。操作中技术人员需认真执行实施工程的方案，严格遵守操作规范，通过对操作人员的技能培训、安全教育和技术交底，提高管理质量，切实保障用电安全，做好安全防护，确保施工安全[4]。

  (2）水磨钻施工造价高。本项目桩径2.2 m，由于岩层质地坚硬，综合评估测算结果为，水磨钻成孔工艺的基本成本为每延米5 000元，而传统冲击钻成孔方案的成本仅为每延米1 800元。结合本项目特点，由于项目地质条件特殊，岩层结构质地坚硬，相比于控制项目造价，为解决施工难题并确保进度更为关键。

  (3）水磨钻施工工序复杂，对人工作业要求高。水磨钻施工需人工钻进，每个施工循环包括钻孔、劈裂岩芯、解散岩芯、出渣等不同工序，每个工序实施工程质量都会影响工程进度和成孔结果。在施工全套工艺流程中需严格执行操作的流程与技术规范，加强施工管理、岗位培训、技术交底以确保项目顺利进展[5]。

  结合该项目地质地形特点，综合分析真实的情况，水磨钻成孔方案在该项目中的适用性更强，故拟定水磨钻成孔方案。

  水磨钻由专用水泵、水磨钻筒和水磨钻机组成，水磨钻多由3～5个钻筒组成，每个钻筒配备7个刀头。施工中，借助水磨钻机钻进，各个钻孔形成一个圆环，将桩芯和桩壁分离，随后将岩芯部分分块，并钻出小孔，置入钢楔子对岩石进行锤击，使岩石被拉裂，从而在底部出现剪切破裂成小块[6]。在提升系统的作用下，降崩解成小块的岩石掉出，按照分层取芯、破裂、取岩块的工序进行循环，并完成成孔。成孔完毕后，将钢筋笼安装于固定位置，随后完成混凝土灌注工艺。水磨钻施工工艺如图2所示。

  水磨钻施工工序包括钻孔、劈裂岩芯、解散岩芯、出碴、检孔、护壁施工等。施工全套工艺流程中，上述工序反复循环直至成孔完毕，施工流程如图3所示。

  结合区域特征与项目需求，拟定于枯水期施工，水位高程86.5 m，承台靠近边坡开挖线，喷洒混凝土保护坡面。承台部分悬空，以混凝土填充，设定坡率1∶1，以抛石笼固定水中坡脚，将筑岛平台填筑至90 m，并严格按照施工工艺进行压实，按照承台尺寸11.1 m×12.7 m标准修建，每边超出标准尺寸3 m，最终确定了承台尺寸，满足承台施工的同时，与航迹线 桩位放样

  5.2.2 锁口施工钻孔施工前需对井圈锁口进行浇筑，锁扣外浇筑出支撑平台为孔内出渣提供操作基础。应用C20混凝土浇筑井圈锁口，使其壁厚大于30 cm，顶面需超出操作基础平面30 cm，同时确保设计轴线 mm以内。

  5.2.3 护壁施工钻进施工开挖至中风化岩层前，采用150 mm厚内齿护壁进行加护，护壁施工工艺如下：钻进深度至1 m前，安装Φ8型钢筋并立模浇筑混凝土，采用C25现浇混凝土浇筑并控制坍落度在8～10 cm，应用吊桶运输混凝土，利用钢钎将其捣实。施工现场加强检测，确保混凝土强度值达标，浇筑完毕后需保持混凝土强度大于2.5 MPa，随后完成拆模[8]。

  5.2.4 水磨钻开挖完成测量放样后，水磨钻机保持套筒向孔桩外壁侧倾斜，使下一次操作前水磨钻套筒起点位于设计孔桩边线下，避免缩孔，确保成孔质量，提高成孔截面尺寸精准度[9]。

  5.2.5 卷扬机配合料筒出渣水磨钻机提升系统操作的流程中，为确保施工安全，需结合现场情况控制钢丝绳直径，合理调整卷扬机配重与料筒装满最大载重量，防止施工中钢丝绳断裂或卷扬机倾覆。对卷扬机抗倾覆能力、钢丝绳破断拉力值进行现场检测，严格执行实施工程的方案，提高施工安全系数。出渣提升时，为提高操作安全性需注意以下事项：

  5.2.6 成孔检验以《公路工程质量检验评判标准第一册土建工程》要求为基础，对成孔品质衡量准则严控，加强成孔检验。依据相关规范，成孔合格的标准如下：倾斜度不足0.5%，孔位中心偏差小于50 mm，孔径、孔深满足设计的基本要求，孔底平整无异物。综合检验后证实，该项目工程水磨钻成孔效果好，符合标准。

  6 结论综上所述，冲击钻在陡坡硬斜岩地质条件下不可用，受限于地质特征与施工条件，冲击钻的钻进难度大且易偏孔，故以项目真实的情况为基础，结合施工要求，采用水磨钻成孔工艺施工，有效解决了实际困难，为同类项目施工提供了技术参考。结合该施工案例可知：

  (1）水磨钻实施工程技术优势显著。设备小，施工灵活度高，噪声小，对围岩扰动小，可应用于陡坡硬斜岩地质，亦可用于振动干扰敏感度较高的项目如市政桩基施工或无法爆破桩基施工。

  (2）水磨钻钻进施工中严控每循环钻进量，有效控制钻进质量，防止成孔倾斜。

  (5）施工需制定紧急预案，针对孔内排水、通风照明、井口防护等提前预防，确保施工安全性。

  (6）钻孔深度增加，配套安全措施应跟进，能够使用人工挖孔技术规范，进行实施工程安全措施的调整。

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