中铁二十二局集团第四工程有限公司天津301700
摘要人工挖孔桩在无法采用爆破成孔施工时，采用水磨钻法成孔技术可以有效避免对基础持力层和周边建筑物的影响，提高了成孔效率。结合茅台王子酒制酒技改工程施工实例，对人工挖孔桩水磨钻法成孔施工进行技术探讨，为今后类似工程的施工积累经验。
关键词:水磨钻法人工挖孔桩成孔
ConstructionTechnologyofArtificialHoleDiggingPileDrillingRockMethod
GaoMingyu
(4thEngineeringCompanyLtd.ofChinaRailway22BureauGroup，Tainjin301700)
AbstractWhenmanuallydiggingpilescannotbeusedforblastingintoholes,theuseofwater-sharpeningdrillingtechniquescaneffectivelyavoidtheinfluenceonthefoundationbearinglayerandsurroundingbuildingsandimprovetheefficiencyofholeformation.IncombinationwithMaotaiPrinceLiquorWineTechnicalImprovementProjectconstructionexample,atechnicaldiscussionismadeontheconstructionofartificialholediggingpileswithwater-grindingdrillstoaccumulateexperiencefortheconstructionofsimilarprojectsinthefuture.
KeywordsDrillingRockMethodManuaiHolingPouringPileHole
1工程概况
茅台王子酒制酒技改工程项目位于贵州省仁怀市茅台镇西北侧，地处习水县习酒镇，地质构造属扬子准地台、黔北台隆、遵义断拱、凤岗北东向构造变形区，受地质构造影响，岩体节理裂隙较发育，地质情况为0～0.8m为耕土层、0.8～19.9m为粒径为0.2m～2.5m灰岩块石土层、19.9m～21.7m为强风化石灰岩、21.7m～31m及以下为中风化石灰岩，同时场地内分布有较大块石的碎石层及块石层，拟建建筑物选用中风化灰岩为基础持力层。厂区施工地紧邻居民集中住宅区及已投产厂房，为了保证酒厂生产、居民人身及财产安全，同时为了不影响拟建物基础持力层的完整性，在基础施工中不能进行爆破作业。
综合考虑地质情况、施工条件和安全要求，在人工挖孔桩施工中进入强风化和中风化岩层后采用水磨钻法。
2工艺原理
水磨钻法主要是通过水磨钻机沿桩径内沿钻若干个孔，孔孔相连，钻孔后取芯，待所有水磨钻钻孔连成一个环后，桩芯就和桩壁分离了，形成了桩芯的临空面，然后对剩余的桩基岩芯部分进行分块，沿圆半径取芯分块形成内部临空面。在分块的岩石上钻上一排小孔，然后在小孔内锥入钢楔子，捶击钢楔挤压岩石，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，分解成若干小块，利用卷扬机吊出孔外，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。无论从取芯和破碎中间部分，其受力原理只是局部片石受力，对周围岩层不产生影响，具体见施工原理示意图1。
施工原理示意图1
3施工要点
3.1准备工作
主要准备水磨钻孔设备。水磨钻法设备主要由水磨钻机、水磨钻筒和专用水泵三部分组成。一般一个水磨钻机配备3～5个水磨钻筒，一个水磨钻筒上有7个刀头。水磨钻筒外径为16cm，内径为14cm，壁厚度为1cm，高度为60cm，一个循环可钻50～60cm。专用水泵外径为12cm，高度为40cm。非常适合桩基孔底入岩施工。
3.2钻孔取芯
准备工作全部完成后，开始水磨钻钻孔取芯。水磨钻开孔沿桩孔四周进行，钻孔直径16cm，孔深50cm左右。钻孔时向井孔外侧倾斜3度左右，预留出钻具的尺寸。保证循环施工时桩径不变。沿桩基孔壁布置取芯点，取芯圆与锁口内壁相切。依次钻取外周的岩芯，取出的岩芯高约500mm，将外周岩芯取完后桩芯体岩外围便形成一个环形临空面。
3.3手电钻打孔
全部钻孔及取芯施工完成后，用手电钻在剩余桩芯岩体上钻眼，再将桩芯岩石分成六等份或八等份，具体等份可根据桩径大小调整，便于破裂即可。
3.4插入钢楔、击打钢楔分裂岩石
在沿桩基径向手电钻钻出的孔内打入钢楔，用大锤锤击钢楔使岩体获得一个水平的冲击力，在水平冲击力作用下岩石沿铅锤面被拉裂，底部会发生水平剪切破裂。依次分裂岩体，直至该层桩芯岩体全部被破裂。
3.5孔芯和石块外运
水磨钻施工一边进行，一边对取出的钻芯组织外运。钻芯外运采用吊斗，卷扬机吊装吊斗运出到指定的弃渣场。破碎的石块用电锤或风镐进行破碎，保证直径在20cm以下，使用卷扬机、吊斗外运。石块清运干净后继续下一轮的钻孔取芯，破碎外运施工。
3.6桩孔修正及下一循环的施工
由于水磨钻钻芯后桩基孔壁成锯齿状，为保证有效桩径与设计桩径一致，要敲掉侵占桩基空间的岩石锯齿。通过锁口护桩在桩孔内标出设计桩中心，检查桩基底部偏位情况并及时纠偏，同时标出下一个循环外周水磨钻钻孔取芯位置，进入下一循环的钻孔桩施工。
4安全措施和注意事项
4.1施工前要认真分析挖孔桩处地质钻探资料，查明地层岩性、地质构造、基岩风化层厚度、破碎程度、软弱夹层情况和地下水的状态，对施工中常遇到的问题应采取相应的解决办法。
4.2要注意施工进度及扩孔系数的合理匹配。为了保证孔位位置准确，每下挖一模进行桩孔周壁的清理，校核桩孔的直径和垂直度。
4.3过程中必须保证钻头处于冷却水中。同时冷却水流保有一定压力对钻头直接进行冲洗，使之不淤钻、卡钻。钻孔时，如遇卡钻，应即切断电源，在没有查清原因之前，不得强行起动
4.4作业时，发生机器摇晃、移动、偏斜等，应立即停钻，查明原因，处理后再行作业
4.5钻机上的电源开关必须采用漏电保护开关，电源线不得有破皮，接头必须包扎完好，以免遇水漏电；
4.6在用水磨钻作业时，有拖长的电源线必须架空，不得拖地，不得靠近高速旋转的钻桶，以免与钻筒摩擦甚至被钻筒拉断；
4.7水磨钻每次开钻前，必须把顶撑和底托都固定牢靠，以免钻机作业时发生摆动伤人；
4.8每天开钻前检查钻筒口上的钻齿是否有裂痕或松动，钻齿磨损到一定程度必须更换；单个钻筒上的钻齿如要更换必须同批更换，不得只更换其中的一颗或几颗，保证一个钻筒上的钻齿磨损程度一致，以免在作业时因摩擦力不均匀而导致钻筒发生抖动；
4.9在卷扬机提升除渣时，孔内的工作人员必须先从安全梯上到地面上来，再提升卷扬机除渣。
5结束语
通过茅台王子酒制酒技改工程采用人工挖孔桩水磨钻法成孔技术的应用解决了无法采用爆破和大型机械成孔的施工难题。水磨钻法成孔施工以其机具设备简单，施工操作方便，质量可靠、干扰小、占地小、可大面积开展施工等优点得到了肯定，同时，比传统通过空压机带动风镐凿岩成孔较大提高了施工效率，加快施工进度，减少了施工工费，值得推广和应用。
参考文献:
[1]王小岐.临近既有线桥梁桩基础水磨钻施工技术.山西建筑【J】.2013.39【9】：178-179