馮曉 吳嚴(yán)平

摘 要：以金沙江向家壩水電站庫區(qū)四川省宜賓市屏山縣錦屏鎮(zhèn)遷建新址高切坡治理工程為例，闡述回轉(zhuǎn)取芯鉆技術(shù)在人工挖孔樁基巖開挖中的應(yīng)用，并對(duì)在運(yùn)用該技術(shù)過程中如何根據(jù)特殊施工環(huán)境、滿足設(shè)計(jì)要求、采取保證施工質(zhì)量和安全的各項(xiàng)措施進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)取芯 基巖開挖 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）009-003-02

1 工程概況

1.1 工程地理位置與交通狀況

四川省宜賓市屏山縣錦屏鎮(zhèn)遷建新址高切坡治理工程位于錦屏鎮(zhèn)新址區(qū)的南西部，為四川省屏山縣錦屏鎮(zhèn)新址遷建紅線內(nèi)三地塊高切坡和紅線外移民過渡安置房高切坡的滑坡加固治理工程。宜屏公路在場(chǎng)區(qū)下通過，交通便利。

1.2 工程地質(zhì)概述

高切坡區(qū)第四系松散堆積物主要為殘坡積物（Q4edl），下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)遂寧組（J2sn）地層：

Q4edl：厚度3.1～19.3m，成分復(fù)雜，表層0.5m為灰黑色耕植土；下部為紅褐色、棕紅色、灰褐色、灰綠色粉質(zhì)粘土及粉土夾碎石，碎石含量為5%～20%，夾有大塊石（孤石含量30～35%）。土體含水性和透水性較好。

J2sn：紫紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾少量粉砂巖及細(xì)砂巖，一般含鈣質(zhì)，相對(duì)上部覆蓋層為相對(duì)隔水層。

新址區(qū)地下水類型主要為第四系孔隙水，部分通過基巖風(fēng)化卸荷裂隙向下滲入，另一部分則以泉水的形式在坡面排出。地下水埋深淺，一般為1.40～2.60m，地下水動(dòng)態(tài)季節(jié)變化明顯。

覆蓋層與基巖層接觸面為地下水活躍帶，易形成軟弱帶，構(gòu)成潛在滑移面，在上部土體和水壓力作用下，可能沿巖土分界面滑移。

1.3施工環(huán)境概況

屏山縣錦屏鎮(zhèn)遷建新址在施工開挖過程中，紅線內(nèi)三地塊高切坡區(qū)發(fā)現(xiàn)地表裂縫并有滑移變形趨勢(shì)：（1）11#樓（ZA型樁側(cè)）東南側(cè)墻腳散水被擠壓破壞；（2）路堤墻（ZA型樁側(cè)）開裂和位移；（3）路肩墻（ZB型樁側(cè)）有4處開裂變形；（4）8幢樓（ZC型樁側(cè)）內(nèi)部發(fā)現(xiàn)數(shù)條裂縫。

紅線外過渡安置房高切坡也發(fā)現(xiàn)地表裂縫并有滑移變形：3幢、4幢、12幢后山坡（ZD型樁后邊坡）出現(xiàn)有拉裂縫。

1.4 工程設(shè)計(jì)概況

在紅線內(nèi)三地塊高切坡，對(duì)高切坡變形體采用抗滑樁結(jié)合坡體深部排水綜合治理措施。在11#樓與8幢之間高切坡設(shè)置三排抗滑樁進(jìn)行加固（從下至上分為ZA、ZB、ZC型抗滑樁），深部排水孔在原高切坡?lián)鯄ξ恢茫⑸烊肫麦w內(nèi)部。其中ZA型抗滑樁9根，設(shè)計(jì)樁體長(zhǎng)度11m；ZB型樁25根，設(shè)計(jì)樁體長(zhǎng)度23m；ZC型抗滑樁11根，設(shè)計(jì)樁體長(zhǎng)度28m。ZA、ZC型樁體截面尺寸為2m？.5m，ZB型樁截面尺寸為2m？m。

在紅線外過渡安置房高切坡，對(duì)高切坡采用樁板式擋土墻（ZD型樁）結(jié)合坡體排水系統(tǒng)綜合治理措施，樁板式擋墻布置在滑坡的前緣。ZD型抗滑樁27根，設(shè)計(jì)樁體長(zhǎng)度為16m，型樁截面尺寸為2m？m。

2 人工挖孔樁施工方案選擇

（1）覆土層土方開挖。樁孔覆土層人工開挖，其中孤石開挖采用人工鏨鑿改小開挖，此處不再贅述。

（2）基巖開挖?；鶐r開挖分為強(qiáng)風(fēng)化層開挖和中風(fēng)化層開挖。

（3）強(qiáng)風(fēng)化層基巖開挖。強(qiáng)風(fēng)化層基巖開挖采用風(fēng)鎬開挖，此處不再贅述。

（4）中風(fēng)化基巖開挖。中風(fēng)化基巖主要為紫紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾少量粉砂巖及細(xì)砂巖，含鈣質(zhì)，故開挖擬采用以下兩種施工方案。

方案一：風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔爆破開挖。

優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)度快，勞動(dòng)強(qiáng)度小，成本低，技術(shù)成熟。

缺點(diǎn)：對(duì)孔壁基巖和土體擾動(dòng)過大，斷面尺寸較難控制，超挖量較大，樁體混凝土工程量增加；周邊房屋或擋墻距樁孔很近，對(duì)房屋或擋墻地基有較大影響，可能發(fā)生孔體垮塌，加劇房屋主體或擋墻變形；樁孔深度較大，地下水位較高，至使裝藥、塞孔、連接電雷管導(dǎo)線等爆破作業(yè)難度增加，加大施工安全隱患。

方案二：回轉(zhuǎn)取芯鉆技術(shù)開挖。

回轉(zhuǎn)取芯鉆技術(shù)開挖，即采用鉆孔取芯機(jī)在樁孔周邊開挖線鉆孔取芯，使樁孔周圍形成空心槽，然后在樁孔中心部位采用鑿巖機(jī)打孔，實(shí)施松動(dòng)爆破，然后用卷揚(yáng)機(jī)將石塊運(yùn)出孔外。或采用風(fēng)鎬將空心槽間巖體破碎改小，利用卷揚(yáng)機(jī)將石塊運(yùn)出孔外。

優(yōu)點(diǎn)：對(duì)基巖和成型土層孔體的擾動(dòng)小；對(duì)房屋地基的影響幾乎為零；開挖斷面尺寸較易控制，成孔齊整，超挖量較小，只增加少量樁體混凝土工程量。

缺點(diǎn)：進(jìn)度較慢，勞動(dòng)強(qiáng)度大，成本較高。

根據(jù)以上兩種施工方案特點(diǎn)，為最大限度滿足設(shè)計(jì)意圖，并結(jié)合本工程實(shí)際的施工環(huán)境，本工程采用了第二種施工方案即回轉(zhuǎn)取芯技術(shù)進(jìn)行基巖中風(fēng)層開挖，采用風(fēng)鎬將空心槽間巖體破碎改小，利用卷揚(yáng)機(jī)將石塊運(yùn)出孔外。

3 機(jī)具加工和鉆具的選擇

卷揚(yáng)機(jī)架采用 50？.5鋼管，根據(jù)卷揚(yáng)機(jī)自重和額定荷載、樁孔斷面形狀尺寸等進(jìn)行核算，在每個(gè)樁孔井圈混凝土強(qiáng)度滿足承載要求后進(jìn)行搭建。為保證施工安全，卷揚(yáng)機(jī)架為固定式。每2個(gè)樁孔（或3個(gè)樁孔）配備1臺(tái)4kw電控卷揚(yáng)機(jī)、1臺(tái)三相5.5kw立式回轉(zhuǎn)取芯鉆機(jī)和1臺(tái)風(fēng)鎬，根據(jù)樁孔開挖工藝要求進(jìn)行兩序（或三序）流水作業(yè)，以提高施工進(jìn)度和機(jī)械設(shè)備效率。鉆機(jī)取芯筒直徑為108mm，長(zhǎng)度為650mm，有效鉆孔深度500mm以上。

4 施工技術(shù)和方法

（1）清理取芯切割基面：樁孔人工開挖至中風(fēng)化泥巖后，清理基巖開挖面，不能留有浮碴，并校正樁孔軸線和開挖邊線。

（2）安裝水管路和安裝鉆孔取芯機(jī)：基面清理完畢后，用卷揚(yáng)機(jī)將鉆孔取芯機(jī)調(diào)入孔內(nèi)。將鉆機(jī)取芯筒緊貼鋼筋砼護(hù)壁面，調(diào)整鉆機(jī)取芯筒的斜率（約為1/5～1/6，保證樁孔開挖斷面尺寸，不致縮孔），以備開挖。在操作過程中需用水冷卻鉆機(jī)取芯筒、潤(rùn)滑鉆牙和排放鉆渣。水管采用15cm膠質(zhì)軟管為宜，由孔外主水管道接入。

（3）鉆孔：檢查管路、電路、機(jī)位處于安全位置和狀態(tài)，保證孔內(nèi)操作人員安全防護(hù)措施到位，待孔外安全看護(hù)人員到位后，開始鉆孔取芯。剛開鉆時(shí)，操作人員應(yīng)固定好機(jī)位，避免孔位偏差，以保證成孔截面，此時(shí)應(yīng)保持慢速，待鉆入5-10cm后才能加快速度鉆進(jìn)。

（4）取芯：鉆孔深度一般為58mm左右，鉆進(jìn)過程中，冷卻水適量，過多則孔底排水困難，過少則磨損鉆具，若鉆具溫度過高，會(huì)影響鉆進(jìn)效率。鉆孔到位后，用倒順開關(guān)退出鉆具，取出巖芯，進(jìn)行下一鉆孔取芯。

（5）劈裂切割：沿樁孔護(hù)壁內(nèi)沿一周鉆孔取芯后，樁孔中心基巖呈環(huán)島型，四周均有劈裂切割臨空面。然后采用風(fēng)鎬進(jìn)行人工劈裂，將劈裂石塊吊出孔外。

（6）清理下一基面進(jìn)入下一開挖循環(huán)。

5 施工質(zhì)量和注意事項(xiàng)

（1）鉆進(jìn)角度的控制。

在鉆進(jìn)取芯過程中，鉆進(jìn)角度由操作人員掌握，其角度與護(hù)壁內(nèi)壁的傾斜度和單循環(huán)鉆進(jìn)長(zhǎng)度有關(guān)，若掌握不好將出現(xiàn)超挖或欠挖，影響成孔形狀和樁芯砼澆筑質(zhì)量。

（2）校正樁孔軸線、清理欠挖。

每一開挖循環(huán)完成并清理基面后，重新校正樁孔軸線，劃定樁孔最小開挖邊線，若發(fā)現(xiàn)上一循環(huán)存在欠挖的情況及時(shí)進(jìn)行修正。

（3）縮短基巖暴露時(shí)間，防止巖壁風(fēng)化。

該工程部分樁孔深度近30m，樁身錨固段大于10m，需進(jìn)行20個(gè)開挖循環(huán)才能滿足設(shè)計(jì)要求。單孔基巖開挖時(shí)間至少需用15日以上，開挖好的巖壁須刷水灰比為0.5的水泥漿，防止巖壁風(fēng)化。為防止樁孔長(zhǎng)期被雨水浸泡，雨季施工需安排專人負(fù)責(zé)樁孔抽排水。

（4）及時(shí)澆筑砼。

成孔后的樁孔應(yīng)及時(shí)進(jìn)行孔槽驗(yàn)收、安裝鋼筋籠、澆筑砼，避免樁孔長(zhǎng)時(shí)間暴露，防止孔壁變形、垮塌和水蝕風(fēng)化，以保證樁體承載力。

6 施工安全

（1）崗前教育培訓(xùn)。對(duì)準(zhǔn)備上崗的操作人員進(jìn)行安全教育和操作技能培訓(xùn)，明確施工安全要點(diǎn)、安全防護(hù)措施、孔內(nèi)操作危險(xiǎn)源等。

（2）施工變形監(jiān)測(cè)。在樁孔井圈混凝土上設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每天對(duì)每一監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)量一次，及時(shí)采集數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，作到對(duì)每一孔的巖層變化情況都心中有數(shù)。出現(xiàn)危險(xiǎn)情況應(yīng)及時(shí)撤離施工點(diǎn)。

（3）清理孔口。在進(jìn)行鉆孔取芯時(shí)，孔口需派專人看護(hù)。并及時(shí)清理孔口，距樁孔邊緣5m以內(nèi)不有任何雜物，理順管路、線路。

（4）定期檢查和維護(hù)孔口安全防護(hù)架以及吊裝機(jī)具設(shè)施。

（5）作好施工場(chǎng)地內(nèi)排水工作，防止雨水倒灌入孔內(nèi)。

7 結(jié)語

本工程樁體基巖錨固段開挖采用回轉(zhuǎn)取芯鉆技術(shù)開挖方式，對(duì)抗滑樁周圍地層擾動(dòng)最小，最大限度的滿足設(shè)計(jì)要求，并在雨季圓滿完成該工程的應(yīng)急搶險(xiǎn)施工。經(jīng)過對(duì)樁體超聲波完整性檢測(cè)及工程竣工后兩個(gè)雨季樁體變形監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)分析，樁體結(jié)構(gòu)完整性合格，樁體位移量符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，解除了整個(gè)四川省屏山縣錦屏鎮(zhèn)新址區(qū)的滑坡警報(bào)，獲得了良好的社會(huì)效益，對(duì)以后類似的工程具有一定借鑒意義。