1、1城市立交桥水钻法人工挖孔桩施工技术摘要：根据当前城市立交桥建设的特点，大部分桥梁桩基础很容易受到建筑物、地形、城市道路的影响，其中在嵌岩桩基础施工上不能采用爆破施工。为了防止大功率的钻孔设备对道路构建筑物以及邻近建筑物产生影响和扰动，本文笔者就水钻法人工挖孔桩施工技术进行探讨和分析，结合实例，详细阐述该技术的应用。 关键词：城市立交桥；水钻法；人工挖孔桩；施工技术 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 随着国民经济的快速发展，城市建设规模的不断扩大化，城市交通情况变得日益严峻。由于地理条件较差、施工环境较为复杂以及城市环保要求高等原因，城市立交桥在施工过程中经常会遇到很多的难题。
2、而水钻法人工挖孔桩施工技术主要是利用小型机械设备来进行施工，并且在城市立交桥建设应用中取得了很大的成功。本文笔者就水钻法人工挖孔桩施工技术进行探讨和分析，根据实例，详细阐述该技术的应用。 1 某工程概况 重庆北碚嘉陵江大桥（又名碚东嘉陵江大桥）2004 年 12 月开工，由重庆交通规划设计院设计，重庆高等级公路投资建设有限公司兴建，总投资 2.05 亿元。起于北碚城区碚峡路，接渝合高速公路东阳连接线，止于仪北路。桥身全长 1803 米，其中主桥长 490 米，引桥长 1313 米，桥宽 19.5 米，主跨跨径 230 米，双向 4 车道，设计车速 40 公里/小时，日2车流量上万辆。该工程的桥
3、梁上部结构北碚城区岸为卵形线联续现浇箱梁，主跨为 130+230+130 联续刚构箱梁，重庆岸为简支 T 梁，先简支后桥面连续。人工挖孔桩数百个。 2 水工挖孔桩施工技术的选用 在嵌岩桩基的施工中主要有两种方案：第一，利用大型钻机；第二，采用人工成孔。根据该工程基坑开挖情况和地勘报告情况来看，该工程桥梁的大部分区域的桩孔位置主要为坚硬和中硬的砂岩或者泥岩，利用风镐掘进技术来进行开挖桩孔，其速度较慢，而且工作效率也比较低，使工期得不到保证，在爆破作业上还会受到一定的限制。 城市立交桥的下穿在道路桥梁施工中，由于其施工场地较为狭窄，如果选用大型钻机的话，需要进行逐孔施工，这样很容易增大钻机移动和就
4、位的难度。此外，由于钻机在施工中产生的冲击力对道路桥梁的构造物基础扰动引起隐藏性的安全隐患，导致工程的工期延长、工程成本加大，同时钻机在施工时产生的大量泥浆还会给城市环境造成一定的污染。 由于该工程的地形较为复杂，施工场地比较狭小，并且不能实施爆破作业等实际情况。施工单位在工程工期和成本的基础上，在开挖坚硬和中硬桩孔时，便采用水钻法来进行人工挖孔桩的施工。即利用一些小型的钻孔取芯机械设备在桩孔的周围进行开挖线钻孔取芯，让桩孔周边成为空心槽，接着在桩孔的中心部位，通过钻孔（直径为 36mm 或者38mm）来分裂岩石，利用卷扬机把岩石块拿出桩孔外。要注意的是钻孔取芯机在施工过程中，其钻头必须要放冷
5、水冷却，并且冷却水的水流压3力要控制在一定的度上使其能够直接对钻头实施冲刷，从而防止卡钻和淤钻，这种施工工艺就叫做水钻法。 3 城市立交桥中对水钻法人工挖孔桩施工技艺的应用 3.1 水钻法人工挖孔桩施工技术的施工原理 由于岩石具有三个方面的力学特征：第一，抗压性较强，但是抗剪切和抗拉能力较低；第二，在大于其极限抗拉力作用下，岩石很容易出现拉裂破坏现象；第三，在大于极限抗剪切力作用下，容易出现剪切破坏现象。对此，水钻法人工孔桩施工技艺必须要在坚硬和中硬岩石基础上进行施工。 3.2 水钻法人工挖孔桩施工技术 水钻法人工挖孔桩施工技术的工作流程：首先施工场地必须要保持平整，测量和放线来设置孔桩的位置
6、，安装卷扬提升的机械设备并假设支架，同时还要准备好鼓风机、潜水泵以及照明设备等，接着防护井圈，利用水钻钻去孔桩柱状岩心，将中部的岩石分裂，使其出渣，最后再矫正和清理孔桩周围的壁面，进行循环施工一直挖到工程设计的桩底。水钻法人工挖孔桩施工流程如图所示： 3.3 施工机械设备和施工人员的配备 3.3.1 施工机械设备：钻孔取芯机、电动卷扬机、鼓风机和水泵。 3.3.2 施工人员的配备：使用两台水钻的时候必须要 6 个人一组，并同时进行两个孔桩的施工，其中在工程井下施工的时候每个孔桩必须要有 2 个人，而负责地面出渣每个井孔各为一个人。 43.4 水钻法人工挖孔桩施工方法 3.4.1 钻机设备的准备
7、和就位，钻机的支架必须要安全固定在孔桩的侧壁上，高差要符合每个钻孔的尺寸要求，其中水钻钻孔的直径是150mm，每次取芯的深度是 500mm，同时还要随着钻孔循坏的不同位以及高度进行不断地加固。 3.4.2 钻孔取芯技术 （1）钻机必须要沿着桩基础的设计在其圆周线依次地进行取芯，在钻完以后要立即取出芯样，使孔桩的周边成为空心槽，接着在其他剩下的桩基础的岩芯部分实施分块，沿着其圆半径的取芯分块使其内部成为临空面。同时还要在分块岩石上钻上一排小孔，其孔径在 36mm，并在小孔的内部锥入钢楔子。根据施工流程来进行分层取芯、破裂和取岩块施工等，一直挖到工程设计的孔深为止，设置钻机数量的时候以根据桩孔可桩
8、径的大小来设置。 （2）为了保证钻机取芯筒的斜率，其倾斜角度必须要满足以下几点：水钻机的高度为 1500mm，钻芯的直径 150mm，支架和电机必须要超过钻心前端的 80mm，其中在正常钻孔的时候其钻机的倾斜角度为(80+1502)1500=0103，倾斜的角度必须要大于 tan (0103)=588ram，这样才能保证孔桩不会缩孔。从而保证状体混凝土的浇筑量，减少挖掘量，使孔截面的尺寸达到要求。 （3）为了保证桩体的垂直度，施工单位要定期对孔中心和直径等偏心率进行检查。从而保证孔桩在成孔以后，桩体的垂直度不会超过工程设计的要求。 53.4.3 钻机的出渣，在单循环施工完成以后，施工人员必须要
9、对水钻所钻出的岩芯实施出渣，在每个孔桩的桩位空口处要设置一台电动卷扬机。在进行出渣的时候要从桩孔一侧开始，当岩芯部分在完成出渣以后，要插入钢楔，将剩余部分楔出后还要再次进行出渣。 3.4.4 桩孔的修订和循环施工，由于水钻钻芯后的桩基孔壁为锯齿状，为了促使实际桩径和工程设计桩径相符合，必须要将侵占桩基础空间的岩石中的锯齿敲掉。利用锁口来护桩并在桩孔的内部标出设计桩的中心。如果桩基底部出现偏位现象的话，要及时采取措施进行纠正，并将下一循环施工的外桩的取芯位置标出，从而进行下一步循环孔桩的施工。 3.4.5 对钻孔后产生的污水和泥浆的处理，通过对施工过程的实际测算，采用水钻掘进的时候，每延米孔桩所
10、需的自来水两为 24m3，从而使孔桩内的积水控制在最小量上并且不影响掘进施工。在钻孔施工过程中所产生的泥浆和污水必须要集中排到循环池和沉淀池中，定期进行运弃，不得污染环境。 3.4.6 对孔桩成孔的检查和验收，其验收和检查内容为：孔底的沉渣是否清理干净，孔口孔径的检查，利用钢尺和垂线检查其孔深和倾斜度，在岩层中取的芯样必须要符合工程设计的要求，其单轴的抗压强度必须要大于设计承载力要求对应的单轴的抗压强度值，其孔径和孔深必须要大于设计值，同时还要符合嵌入完整基岩面的三倍桩径以上，其倾斜度不能大于 0.5%。 4 施工过程中的相关注意事项 4.1 在施工过程中，其孔桩的顶部粘土要采用人工开挖，如果
11、遇到一6些松散土层断施工，也要采用人工开挖。同时每次开挖的进尺一般小于1m，并及时浇筑厚 20cm 的混凝土护壁，如果土质松散应设钢筋混凝土护壁，从而避免塌孔，保证施工的安全性。 4.2 钻机的工作人员必须要穿戴好安全防护用品，在出入桩井的时候，要利用爬梯并且系好安全带。对提升支架、钢丝绳、挂钩和电动卷扬机等设备的安全性检查。此外还要检查施工中的通风、照明和抽水等电气设备的检查，供电线路要采用三芯电缆，将电线架空，使其不能拖曳在地上，并定期检查电线和漏电保护装置的安全性，照明电必须采用低于36V 的安全电压。 4.3 对孔桩的直径和垂直度要实行每段检查，一旦发现有错误或者出现偏差，要及时地进行
12、纠正，确保其位置的正确性。同时在孔桩的孔口周围的平台要利用钢筋混凝土进行浇筑，锁口梁要高出地面 30cm,以此确保其安全性，并做好相应的排水措施。为了保证井内有足够的空气，必须要增设通风设备。 4.4 当孔桩的深度大于 16m 的时候，要及时编制一个专项施工方案，由编制人员和工程项目的负责人对施工现场的施工管理人员实施安全技术的交底。 5 结束语 综上所述，在城市立交桥建设中采用水钻法人工挖孔桩施工技术，可以有效满足工程桩基础的施工，可以多根桩位同时施工，每天可以进尺 2-3m,大大缩短了工程施工的工期，节约了工程施工的成本，具有一定的推广价值和开发价值。 7参考文献： 1 李金亮,盛重权.城市立交桥水钻法人工挖孔桩施工技术J.公路交通科技：应用技术版,2012,(5):182-184. 2 汪家全.“水钻法“在城市人工挖孔桩施工中的应用分析J.中小企业管理与科技,2010,(4):121. 3 郭新贺,陶瑜,周恩等.“水钻法“人工挖孔桩施工技术J.科技致富向导,2011,(7):126.
