朱衍鋒

(廈門百城建設(shè)投資有限公司，福建廈門 361009)

臨近建筑物橋梁樁基礎(chǔ)水磨鉆施工技術(shù)

朱衍鋒

(廈門百城建設(shè)投資有限公司，福建廈門 361009)

以臨近建筑物橋梁為例，對(duì)橋梁樁基礎(chǔ)水磨鉆施工技術(shù)進(jìn)行探討，研究水磨鉆的主要施工工藝，對(duì)比常用的橋梁樁基礎(chǔ)施工工藝，驗(yàn)證其優(yōu)越性，有關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供相關(guān)專業(yè)人員參考。

橋梁；樁基礎(chǔ)；水磨鉆法；施工

0 引言

伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，高速公路、城市快速路建設(shè)也呈現(xiàn)突飛猛進(jìn)的形勢(shì)，各地區(qū)道路路網(wǎng)密度逐漸增大，大量涉及高速公路、城市主干道的橋梁工程穿越城區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊等建筑物密集區(qū)。采用傳統(tǒng)的施工方法(爆破開挖、沖擊鉆施工等)在建筑物密集區(qū)進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工，施工中噪音、震動(dòng)強(qiáng)烈，特別由于城鎮(zhèn)建筑物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、建造時(shí)間長(zhǎng)等因素，易造成房屋開裂，產(chǎn)生安全隱患，經(jīng)常引起周圍居民的強(qiáng)烈阻撓；城區(qū)建筑物密集區(qū)的居住、文教機(jī)關(guān)、高級(jí)賓館、療養(yǎng)區(qū)等附近，嚴(yán)格限制噪音，施工易引起大量投訴，施工易中斷。

伴隨社會(huì)進(jìn)步，文明施工要求越來(lái)越嚴(yán)格，環(huán)保、安全越來(lái)越被重視，傳統(tǒng)的爆破、沖擊鉆等施工工藝噪聲、震動(dòng)污染較重，在穿越建筑物密集區(qū)時(shí)難以使用。在相同地質(zhì)(巖層)條件下，比較環(huán)境保護(hù)、安全、開挖精度及巖體擾動(dòng)等各方面因素，采用水磨鉆施工技術(shù)，具有明顯的優(yōu)越性。水磨鉆施工樁基礎(chǔ)具有噪聲、震動(dòng)小，以及投入少、進(jìn)度快、擾動(dòng)小等特點(diǎn)，較好適應(yīng)各種環(huán)境條件施工。

1 工程概況

福建省南安(金淘)至廈門高速公路蓮花樞紐(落地)互通采用橋梁工程穿越鎮(zhèn)中心的房屋密集區(qū)，居民較多，房屋多為磚混結(jié)構(gòu)，且建造時(shí)間均較長(zhǎng)，橋梁距離房屋距離小于15 m，房屋結(jié)構(gòu)難以承受較大震動(dòng)，易開裂，居民較多，且附近有小學(xué)、中學(xué)，對(duì)噪音限制要求較高。

橋梁基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，樁長(zhǎng)約為25 m，樁徑1.8 m，根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，巖層主要為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化及弱風(fēng)化花崗巖。因人工挖孔爆破施工工藝震動(dòng)大，機(jī)械沖孔產(chǎn)生的噪聲大(特別是夜間)、地面震動(dòng)強(qiáng)烈，以上兩種施工方案均受到周圍居民的強(qiáng)烈阻撓，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際及地質(zhì)巖層分布情況，最終確定采用水磨鉆施工。

2 水磨鉆施工技術(shù)

2.1 工藝原理及設(shè)備簡(jiǎn)介

水磨鉆施工樁基礎(chǔ)是一種新型的施工方法。水磨鉆施工挖孔樁充分的利用了巖石的三大力學(xué)特性：一是抗壓能力強(qiáng)，而抗拉和抗剪能力很低；二是巖石在大于其極限抗剪切力的作用下會(huì)發(fā)生剪切破壞；三是巖石在大于其極限抗力能力的作用下會(huì)發(fā)生拉裂破壞。

水磨鉆主要有水磨鉆機(jī)、水磨鉆筒和專用水泵三部分組成，見圖1。

圖1 水磨鉆設(shè)備示意圖

2.2 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→施工放樣→樁位鎖口施工→水泵引水入孔→水磨鉆取芯(鉆孔布置見圖2)→出芯渣(見圖3)→人工破碎孔內(nèi)巖石→出渣→成孔檢查與驗(yàn)收［1］。

圖2 水磨鉆鉆孔布置圖

圖3 水磨鉆出孔的巖芯示意圖

2.3 擴(kuò)底傾斜角度計(jì)算

水磨鉆機(jī)高約1 680 mm，鉆筒外徑為160 mm；電機(jī)或支架超出鉆芯前端80 mm，正常鉆孔時(shí)鉆機(jī)傾斜角度即為(80+160/2)/1 680=0.095 2，傾斜角度不小于Arctan(0.095 2)=5.438°，才能保證不縮孔。向外擴(kuò)底時(shí)，鉆機(jī)傾斜角度不小于10°，就不易固定鉆機(jī)位置，tan10°=0.176，向外擴(kuò)底寬度0.176×1 680-(80+160/2)=135.7 mm，即每500 mm可向外擴(kuò)135 mm寬。

3 施工人員配置

按照采用2臺(tái)水磨鉆同時(shí)施工2個(gè)孔，按6人一組配置，其中井下作業(yè)每孔 2人，地面負(fù)責(zé)出渣2人［2］。

4 水磨鉆施工技術(shù)的優(yōu)越性

4.1 水磨鉆施工技術(shù)與爆破施工、沖擊鉆施工技術(shù)對(duì)比分析

水磨鉆施工技術(shù)與爆破施工、沖擊鉆施工技術(shù)對(duì)比見表1。

通過(guò)對(duì)比分析可知：

(1)從進(jìn)度角度，水磨鉆與爆破法施工進(jìn)度基本相當(dāng)，水磨鉆與爆破法施工可大量樁基同時(shí)進(jìn)行開挖，與沖擊鉆相比，施工準(zhǔn)備時(shí)間短，要求的施工條件低(用電功率小)，施工進(jìn)度快。

(2)從造價(jià)角度，采用爆破、沖擊鉆施工，噪音、震動(dòng)強(qiáng)烈，在敏感建筑物(文明施工要求高的學(xué)校、醫(yī)院、政府機(jī)關(guān)、高級(jí)酒店、別墅等)附近施工，受限制，易被投訴、阻撓，施工不連續(xù)(夜間禁止施工)；爆破、沖擊鉆施工中的強(qiáng)烈震動(dòng)，易造成建筑物基礎(chǔ)下沉、墻壁開裂等，施工易受阻，易被索賠，施工不連續(xù)，造成的經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重；并且，水磨鉆的擴(kuò)孔系數(shù)小于爆破施工，并且成孔規(guī)則，能夠減少超灌混凝土方量，降低了施工成本。經(jīng)比較，雖然水磨鉆每延米的開挖成本較高，在敏感建筑物區(qū)域采用水磨鉆施工，綜合效益好，造價(jià)有優(yōu)勢(shì)。

表1 水磨鉆施工技術(shù)與爆破施工、沖擊鉆施工技術(shù)對(duì)比分析表

4.2 水磨鉆技術(shù)優(yōu)越性

(1)噪音低，震動(dòng)小。水磨鉆施工切削巖體的噪音較小，對(duì)周圍居民的生活基本不構(gòu)成影響，施工連續(xù)，文明施工程度高，社會(huì)效益好。

(2)水磨鉆施工對(duì)巖體擾動(dòng)小，不會(huì)破壞巖體，樁壁、樁底巖體整體性好，樁基(端)承載力高，結(jié)構(gòu)物更安全［4］。

(3)擴(kuò)孔系數(shù)小，成孔質(zhì)量好。水磨鉆成孔規(guī)則，降低超灌混凝土方量，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

(4)設(shè)備簡(jiǎn)單，安裝方便，準(zhǔn)備時(shí)間短，施工進(jìn)度較快, 不受材料供應(yīng)及環(huán)境的影響。

(5)水磨鉆施工技術(shù)適用于作業(yè)面小、人群密集, 以及對(duì)臨近噪聲、震動(dòng)干擾較敏感區(qū)域的結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)的開挖施工。

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐表明，水磨鉆施工技術(shù)成孔樁基孔壁圓順光滑美觀，孔位垂直精確，樁基砼灌注方量小，節(jié)約成本，對(duì)附近村民、民房基本無(wú)干擾，能夠有效解決不能爆破施工的問(wèn)題，有利于橋梁巖層樁基的開挖，保證工程的施工安全及工期，取得較好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 李大紀(jì).水磨鉆在下趕場(chǎng)溝大橋樁基施工的應(yīng)用［J］.西部交通科技,2011(8)∶8-9.

［2］ 王小岐.臨近既有線橋梁樁基水磨鉆施工技術(shù)［J］.山西建筑,2013, 39(9)∶40-42.

［3］ 張勇.錨固樁水磨鉆施工工藝及經(jīng)濟(jì)分析［J］.鐵路工程造價(jià)管理,2010(3)：19-20.

［4］ 胡仕君.水磨鉆法施工樁基在城市的應(yīng)用前景［J］.城市建設(shè)理論研究,2012(16).

U443.15

B

1009-7716(2015)08-0147-03

2015-05-14

朱衍鋒(1980-)，男，山東泰安人，工程師，從事高速公路維修工作。