关键词：水磨钻；桩基施工；可行性分析；工艺流程
引言
科技的飞速发展大大改善了人们的日常生活，使人们无时不刻领略到科技的内在变化。城镇化的建设的改造得到前所未有的发展。但是在改造过程中，由于涉及地质、位置、地形等特殊状况(山崖、岩石层、塔式建筑等)，对工程建设施工提出了较高的要求，在一定程度上阻碍了建设进度。鉴于此，应统筹全局，将水磨钻人工挖孔引入其中，发挥设备及技术的优势，来推动工程项目的稳步前行。
1 工程概况
笔者结合自身工作经验，选取济南市章丘县境地的309国道的公路端进行改造。其中包含了两座简支梁的桥梁，长度均为60米。桥梁均采用嵌岩桩的方式，持力层在设计上选用强风化在想微风化过渡中的凝灰质砂岩，桩径设计分为在1.5米及1.8米，桩长控制在13米左右，桩基总量为18根。
由于桥梁地处村庄地带，居民居住密度较大，其中最近距离民宅的地方仅仅有3.5米，因此在整体施工时呈现出施工操作空间小、噪声控制严等多重问题，原是既定的爆破方案无法使用，因此需要综合考虑，采用可行性强、性价比高的桩基施工方案。
2 桩基施工方案的可行性分析与确认
笔者以自身项目为分析对象，考虑桩基地质的结构特点，选取三种工艺方案展开可行性分析。
(1) 冲击钻方案
考虑到冲击钻对坚硬岩石良好的破碎效果及便捷的应用特点，采用冲击的原理将桩基岩石进行破碎化处理，桩径范围符合冲击钻的工作要求。同时由于采用机械化施工，在一定程度上保障了施工的安全，可以进行连续不间断的施工，但是由于操作空间有限，设备的转移比困难；由于毗邻民宅，强大的冲击波会对周围住宅建筑形成震动，产生的噪声及粉尘对居民生活带来影响。
(2) 水磨钻方案
以桩为聚集点，沿其周围预留出圆柱形的岩石芯体，使其与周围形成隔面，对桥梁桩基周围进行分段化处理，处理期间在分段区域预先钻孔，用钢楔固定与其中，从而保障岩石可以承受来自水平及垂直方向的拉力及剪切力。该种方案占地空间较小，施工工艺较为简单，同时在施工过程中基本对周围环境无干扰影响(噪音及粉尘)，比较适用于住宅区域的周围的桩基施工。
(3) 人工空压机开凿的方案
考虑到人工空压机对于巨坚硬岩石的作用机制，同时考虑到不能使用爆破的特点，选用沿垂直方向来进行空压凿除岩体的方案，对目前该工程的岩石状况有良好的契合度。但是考虑该方案产生的较大扬尘及狭窄的工作空间，且花费成本较大，因此不适合采用该方案展开施工。
综合考虑经济成本、操作空间、岩石类型、环保、工作效率等多重因素，选用水磨钻的施工方案。
3 施工流程及操作要点
在明晰水磨钻施工原理的基础上，从施工工艺流程及注意事项展开分析，提出相应的操作要点及解决方案。
3.1 水磨钻的施工原理
笔者以实践为切入点，以岩石的力学性能为特点，得出水钻法的人工的挖孔施工原理。岩石的力学特征如下：当拉力及剪切力始终处在极限抗拉能力及剪切能力的范畴内，施工处于正常运转，一旦当所受拉力超出极限范围，则马上将产生断裂现象；一旦当所受的剪切力超出极限范畴，则岩石将会发生剪切破坏。水磨钻正是基于上述原理，才得以展开施工[1]。
水磨钻采用的直径为150mm的取芯设备，以桩为聚集点，沿其周围预留出高度为0.5米的圆柱形的岩石芯体，使其与周围形成空面，在此基础上对桩基周围进行分段化处理，处理期间在分段区域预先钻孔，用钢楔固定与其中，从而保障岩石可以承受来自水平及垂直方向的拉力及剪切力，一旦当内部挤压力大于设计极限时，此时岩石将发生剪切破坏，反馈至实践即为岩石块的分裂。然后分别按照破裂、取芯、提取岩石块的交替式作业方式，来实现孔的最终成形。
3.2 水磨钻的施工工艺流程
根据水磨钻的施工工序展开分析。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
(1) 准备环节
根据项目设计说明来展开地形测绘，确定挖取的范畴及挖的总高度。为及时将地表水进行排除，需要在孔周围提前挖出排水管路，搭建孔上雨棚；合理划分设备的放置区域，保障不影响设备的施工。孔周围设立维护，防止人、物体等落入其内，产生危险事故。
(2) 施工放样
桩基放样应在开孔前进行精确设计，确定桩基中心位置，并沿周边均布设置四个点。采用网格划分的方式对道路桥梁的护桩及桩为进行位置确定，并以十字框架的方式来进行核查位置。以桩基中心为起点，预留出边界线，在此基础上展开人工挖孔。
(3) 成桩施工
对于松散土质或者顶部黏土采用常规的模式展开施工，每次挖掘深度以1米为上限，在挖的过程中浇筑混凝土来进行维护，混凝土的厚度控制在20cm左右[2]。
(4) 入岩水磨钻施工
首先对四周岩石采用取芯钻取的方式，时期形成环形区域的空面，在此基础上将中间演示进行三段均匀化处置，并在分裂面上进行钻眼处理，用钢楔固定与其中，施加水平冲击力至岩石层面，由于产生的拉裂效应及剪切破坏导致岩石分裂。采用水钻将岩石芯部进行出碴处理，采用钢楔从单侧插入的方式来实现一次出碴。完成上述工序后，需要对桩孔进行及时有效的修正处理，保障与设计桩基中心相互吻合，对出现的偏差采用闭环机制进行校正。此后，采用连续模式进行钻孔处理，最终保障孔桩的平整性，无淤泥、沉渣等，达到图纸的设计要求[3]。
3.3 施工中的事项阐述
可靠的事项设计是保障施工安全、控制施工质量的关键所在。
(1) 遇到渗水量大、裂缝发育的地表层，首先应根据周围环境来制定出相应的防渗方案，然后根据具体措施来展开具体的实施。在水磨钻施工过程中，如果遇到渗水量小、裂缝轻微的地层，在成形的壁孔中，以渗透、填充及挤密的方式来进行操作，将灌浆材料逐步填充至空隙之中，通过早强的混凝土、煤灰、石灰土等材料来实现灌压；如果遇到渗水量大、裂缝发育的地层，则必须架构支撑来进行扩孔，在此基础上才可以实现混凝土的浇筑，在原则上不得存在相邻桩基位上不得存在混凝土浇筑现象，最大程度上确保施工的安全，保障施工质量。
(2) 在施工时，每个工作的细节都要责任到人，实行工作轮换制，提高工作效率，降低事故率。每个桩孔采用专职人员来进行施工作业，其中根据规定，孔下进行作业的人员不得超过3人，在进行施工作业期间，施工人员必备佩戴雨衣、安全帽、雨靴等。每工作两个小时，需要与地上人员进行交换，不可超强度进行工作。在施工环节中，井上、井下人员均应有专业人员进行操作，尤其是井上人员要注意对孔周围的保护，最大程度保障井下作业人员的安全。地面人员应反映灵敏、及时，根据井上作业人员反馈的联络信号，来配备相应的照明及通风设备，保障作业的顺畅程度[4]。
(3) 注重环保。严格认真执行当地环保部门的有关规定，做好环境保护工作。施工现场的各种安全设施和劳动保护器具、材料和机械设备，应定期检查维修，保持完好的备用状态，施工现场的弃碴及时清除和退场。采取措施控制施工现场的各种粉尘、废气、废水、固体废弃物以及噪声、震动对环境的污染的危害。实行挂牌施工，在施工现场定期设置与本工程施工内容、安全、质量、进度相关的宣传标语[5]。
(4) 其他事项。首先，要做好提升架的性能检查，钢丝绳、挂钩、电动卷扬机和支架等装置均要考虑足够的安全系数；其次，确保施工中所用的提升架基座牢固稳定，以保障施工安全。同时，为确保孔口周边挖孔平台的牢固，须用钢筋混凝土浇筑该平台，并保证锁口混凝土浇筑的最终定面标高必须高出地面30厘米；最后，施工中，顶部粘土或其他松散土层采用常规方法由人工开挖，在尺寸每次进给1米时，需要及时进行混凝土浇筑，来最大程度的保护孔壁的可靠稳定。
4结束语
水磨钻人工挖孔施工以良好的效果、短暂的工期、较好的性价比等优势，解决了桥梁等复杂地形中的施工难题，呈现出良好的推广价值及经济效应，同时也为后续水磨钻施工的运用提供了宝贵的经验，促使其在后续公路沿边建筑及离居民房中的应用日臻成熟，从而在实践中发挥更大的价值。
参考文献
[1]胡巍.人工挖孔桩技术在建筑施工中的应用[J].黑龙江科技信息，2013（9）:33-36.
[2]姚晓荣.人工挖孔桩施工技术在复杂地质条件下的应用[J].中华建设，2008(10):112-113.
[3]柴勇.人工挖孔水磨钻在山区高速公路桥梁桩基施工中的应用[J].交通建设与管理，2014（14）:45-49.
[4]李茂英.人工挖孔桩工程量清单分析及计量规则细化完善研究[J].建筑技术.2014（03）：261-264.
[5]韩廷洪.水磨钻在岩石地质下的成孔工艺[J].公路，2012( 7)：56-61.
论文作者:唐超
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第12期
论文发表时间:2019/9/25
标签：水磨论文; 桩基论文; 岩石论文; 作业论文; 挖孔论文; 方案论文; 混凝土论文; 《建筑实践》2019年第12期论文;