关键词：水磨钻；施工工艺；人工挖孔桩
1 工程概况
某城市高层装配式房建工程，由于地质为弱风化和中风化岩石，场地狭小、孤石较多，施工过程中容易发生串孔、塌孔等情况，且邻近为居民小区，采用传统的施工方法（爆破开挖、冲击钻施工等）在建筑物密集区进行桩基施工，施工中噪音、振动强烈，尤其是某些建筑物结构简单、建造时间长等因素，易造成房屋开裂，产生安全隐患。
2 水磨钻施工工艺的具体应用
2.1 水磨钻施工特点
水磨钻孔桩机具设备简单，施工技术简单，场地占用小，无泥浆排出，振动小，环境污染小，施工质量可靠，施工面可同时展开，但进度偏慢。
2.2 水磨钻施工工艺原理及钻机选型
水磨钻主要采用小型电动机，主轴转速900r/min、额定电压为380V、额定功率为2400W、额定频率为50Hz。钻筒为直径150mm钢护筒，可钻取直径为140mm岩芯，钻筒高约60cm，可钻取50cm高的岩芯，取芯机沿桩基外圆周取出高约为500mm左右的圆柱体岩芯，形成桩基外圆周临空面，然后对剩余的岩芯部分进行分块，在分块的岩石上钻一排小孔，然后在小孔内锥入钢楔子，捶击钢楔子挤压岩石，使岩石同时受到铅锤面上的拉力和水平面上的剪切力作用，当挤压力大于极限抗拉力和极限抗剪切力之和时，岩石沿铅锤面被拉裂并从底部发生剪切破裂，取出分裂的岩块。依次按照分层取芯、破裂、取岩块的循环工序作用，最终达到成孔的目的。
2.3 施工方法
①将桩位中心点放出，然后采用人工或者机械对该处的杂草等进行挖除，直至挖至岩石层，然后由测量人员再次放出桩位中心点，并立锁口模板，浇筑锁口，做好护桩。若遇到土层覆盖较高，开挖量较大时，则直接从在土层上浇筑锁口，对孔桩进行人工开挖。开挖过程及时进行护壁浇筑，直至岩层面后开始采用水磨钻进行施工。
②锁口形状采用内圆外方的形式或者同心圆的形式，高于原地表30cm以上，且壁厚不小于30cm，锁口采用与桩基同标号的混凝土进行浇筑。待锁口强度达到70%时，进行钢管架立。钢管采用外径48mm，壁厚3mm的钢管。钢管形成框架结构，布置相应的斜撑，在承受吊桶及石渣的主钢管中间插入Φ25以上的钢筋，增强抗弯能力。并架设好卷扬机，做好临边防护。
③根据孔径的大小布置取芯点，保证桩径不小于设计值，按照布置点位沿圆周进行取芯，取芯直径为150mm，取芯圆与桩孔内壁相切，取芯圆之间相切。沿孔外周一次钻取，取出岩芯高约500mm，将孔桩外周岩芯取完后，孔桩外周形成一个环状临空面，并出渣圆柱状岩芯。现以2m孔径桩基为例，在孔桩外径布孔45个取圆点，岩芯圆之间相切，紧贴孔壁，保证取完圆柱岩芯后，锯齿之间间距不小于2m。架设水磨钻机器，并用斜木方垫底部，顶部用厚木方顶住，将钢护筒对准要钻取的岩芯位置。入口开钻时应慢慢钻入。
④采用钢楔子对中间岩芯部分进行分块，并用风镐钻孔，插入钢楔子，锤击钢楔子，使岩芯挤压力大于极限抗拉力和极限抗剪切力之和，中心岩芯分块进行滑移，然后对其进行出渣。以2m孔径桩基为例，先将桩孔等分成3个部分。在圆心处采用34mm孔径的风镐钻眼，眼深30公分左右，并沿着等分线，以圆心为起点，间距20cm钻眼一个，每条等分线上共钻眼4个，再将每份岩芯等分成2份，以同样的间距进行钻眼。再插入钢楔子，用锤子进行敲击，并分块取出。遇到岩石较硬的时候，可利用凿岩机进行辅助施工。
⑤桩孔修正：由于水磨钻取芯后桩基孔壁成锯齿状，为保证桩径大小，并检验桩基在开挖过程中是否偏位，需要对桩位进行修正。通过锁口护桩上的十字绳，下放吊锤，检查桩孔的直径；并量测深度及超欠挖情况，同时标出下一循环的水磨钻施工位置。
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⑥成孔检查与验收，将孔底碎渣清理干净，抽除孔底可抽除部分的水，且孔径、孔深、垂直度需满足设计及规范要求。
2.4 水磨钻施工安全防护应注意事项
（1）水磨钻孔施工人员在施工过程中应当佩戴安全帽、安全绳以及反光背心等，在施工过程中不能穿拖鞋或赤脚，孔内施工人员不能穿尼龙制品衣服，采用弄龙制品的工具时，需要搭设掩体；
（2）孔桩应进行锁口的设置，采用C25混凝土进行浇筑；
（3）施工之前需要对提升机吊钩、吊桶以及卷扬机等设施进行检查，若发现问题维修人员应及时进行维修，运行正常后方可使用；
（4）孔内应当进行专用爬梯的有效设置，施工人员还应系好安全绳；
（5）向孔桩内进行物品传送时，能够采用抛投的方式，其中照明用具必须要使用安全电压，在施工过程中不能使用明火或者抽烟；
（6）在孔桩内施工的过程中，施工人员不能随便离开自己工作岗位，并且孔内施工人员不能超过两人；
（7）若挖孔深度大于6m时，需要采用机械通风，并且在施工的过程中，施工人员应注意施工环境变化，若出现异常情况应在第一时间内撤离，并且报告相关负责人；
（8）若孔内有水渗出应使用排水设备对其进行排水工作，并且待施工人员到安全区域后方可实施抽水，抽水完毕后，施工人员需要等待电源关闭后才能进行施工作业，其中在施工过程中不能出现带电工作的情况，同时还需要加强孔壁的支护，以此有效保证施工过程的安全性；
（9）若外控出现停滞时，应对孔口进行覆盖，采用具有一定承压力的盖板，并且将较为醒目的标志放于人们最易看到的位置，夜间需要在重要位置放置黄灯。若施工位置处于人群集中区域，需要进行隔离栏的安全设置，并标示安全警戒线，同时在一定位置进行警示标志的放置，禁止无关人员进入施工现场，这在较大程度上能够提高施工过程中的安全性，同时也保证居民的出行安全，以此使工程施工顺利实施。
3 水磨钻施工工艺的应用前景
（1）噪音低，影响小。水磨钻井过程产生的噪声主要来自于在钻探岩体时研磨和切割设备和岩体。噪音和震动小，对当地居民的生活影响不大，因此水磨钻具有非常广阔的应用背景，能够有效促进路基抗滑桩基的施工效率的提升。
（2）在不破坏土壤的情况下增加安全防护。水磨钻井技术基本上不会对土壤造成任何破坏或破坏，增加了安全保障。同时为施工人员的生命财产安全进行了有效的保障，促进了安全系数的提升。
（3）进展迅速，不受物质供应和环境的影响。水磨机的钻井结构不需要任何特殊材料，不受天气和环境的影响，能够有效确保施工进度，促进施工效率的提升。
（4）孔质良好，扩孔系数小。水磨钻的施工控制良好，过挖和欠挖的情况控制良好，可以大大减少混凝土过满的可能性，减少不必要的损失。
4 结语
在不良地质段，采用钻孔桩易发生漏浆等状况，导致成孔困难乃至无法成孔。本工程根据实际情况，采用人工挖孔桩水磨钻施工工艺，较好的适应了本项目地质条件。截至目前，基坑工程桩基已全部完成，在整个桩基开挖过程中，安全可控，质量优良，工效稳定，不良地质处理适当，成孔后通过基底基岩检测、钎探及物探检测，基底岩层均满足设计及规范要求，未发生一起安全质量事故，达到了预期的施工目标，为今后类似工程施工提供可借鉴的经验。
参考文献
[1]高进军.水磨钻人工挖孔施工技术的应用[M].浙江建筑，2015，32（2）.
[2]彭青海.浅析水磨钻施工工艺[J].建筑工程技术与设计，2014（16）.
论文作者:宋亚辉
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第38卷第13期
论文发表时间:2019/12/3
标签：水磨论文; 桩基论文; 过程中论文; 岩石论文; 施工人员论文; 孔径论文; 楔子论文; 《建筑实践》2019年第38卷第13期论文;