1、“水钻法”人工挖孔桩施工技术西南分公司 郭新贺 陶瑜 周 恩1、工程概况中铁二院科技培训中心位于重庆市北部新区人和组团，重庆火车北站附近。总用地面积：30562.3 平方米，其中一期为工程为培训中心、办公楼及地下车库筑，总建筑面积 60424.4 平方米，地上办公楼局部 12 层、培训中心 22 层、地下车库 1 层。基础结构局部采用人工挖孔桩基础，总桩数 210 根，桩径8001500，桩长不小于 3 倍桩径，且不小于 5m。桩基持力层为中风化砂质基岩，其天然单轴抗压强度标准值为 9.49Mpa。2、人工挖孔桩施工方案选择从地勘报告和基坑开挖情况看，大部分桩孔位置为较硬和坚硬的泥岩或砂岩，采
2、用风镐掘进速度慢、效率非常低，由于城市内限制爆破施工，于是对于较硬和坚硬的岩石，采用“水钻法”施工。所谓“水钻法”，即采用钻孔取芯机在桩孔周边开挖线钻孔取芯，使桩孔圆周形成空心槽，然后在桩孔中心部位采用风枪打眼（或钻直径20mm孔取芯）,实施松动爆破，然后用卷扬机将石块提出孔外。因钻孔取芯机在操作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，因此该工艺俗称“水钻法” 。3、“水钻法 ”挖孔桩施工工艺3.1工艺流程场地平整放线定桩位架设支架或电动葫芦准备潜水泵、鼓风机、照明设备等工程水钻沿桩孔圆周钻孔风枪打眼松动爆破出碴每50cm进行桩孔周壁的清理
3、校核桩孔的直径和垂直度自检成孔验收下钢筋笼灌注混凝土。3.2 主要施工方法3.2.1 钻机就位钻机支架必须安全地固定在孔桩侧壁上，其高差应满足每循环钻进尺寸要求，并随本循环不同位置或下一循环不同高度重新加固。3.2.2 钻孔取芯（1）钻孔直径 150mm,每次钻进500mm,钻完后取出芯样，使桩孔圆周形成空心槽，工程水钻每钻一孔用时510min 。钻机取芯套筒的斜率必须保证，取芯如：套筒直径为 150mm，套筒支架外延较之宽出 100mm，套筒支架总高度1400mm，则斜率为（100+150/2 ）/1400=1/8，故此应保证套筒向孔桩侧壁外倾角度不小于 7.5 度，这样在下一循环才可以保证
4、钻机就位后套筒起钻点能够置于设计孔桩边线而不致造成缩孔。此措施将使桩孔截面呈锯齿形，从而增加少量开挖掘进量和桩体混凝土浇注量，但是可以保证成孔截面尺寸，见右图。（2）桩体垂直度必须保证，一般采取最少 2 循环进行一次孔中心、直径等偏心率检查，确保成孔后桩体垂直偏差不超过设计规范要求。（3）水钻操作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，能够保持钻头在清洁状态下正常稳定地工作，故此每台钻机配置一台 500W 水泵对钻头供水。3.2.3 松动爆破桩孔圆周形成空心槽后，在桩孔中心部位采用风枪打眼,实施静态爆破。3.2.4 出渣在每个桩位孔口安装
5、1 台 JK1 型电控卷扬机，负责提出孔内装入料斗的石碴, 并把弃碴堆放到指定地点。3.2.5 泥浆及污水排放经施工现场实际测算，利用水钻掘进时每延米孔桩（按桩径 1.5m 测算）大约需要 2 4 立方米自来水，保证孔内积水保持至最小量而不致影响掘进操作。其用量与孔截面换算直径的平方值成正比关系，产生的泥浆和污水是自来水使用量的 1.3 倍，故此钻进期间必须保证水供应及污水抽排至泥浆沉淀池、循环池，并定期集中运弃。4、施工注意事项（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，并
6、针对可能出现的问题执行可行的应急处理措施。（2）遇到裂隙发育、渗水量大的地层，要首先定出防渗措施, 然后再进行具体操作。若裂隙轻微、渗水量小的地层,应在已成形的孔壁上，以充填、渗透和挤密的形式把灌浆材料充填到孔隙中，压力灌浆材料可选择粉煤灰、早强型水泥混凝土、石灰粘土混合料等；若裂隙发育、渗水量大的地层，应先扩孔后立钢模板，再浇筑水下混凝土。当相邻桩孔在浇灌混凝土时，原则上要停止掘进，确保施工质量和施工安全。（3）为了保证孔位位置准确，每下挖500mm 进行桩孔周壁的清理，校核桩孔的直径和垂直度，及时纠正。（4）每个桩孔由一个固定的小组负责施工，孔下作业不得超过3 人，作业时应戴安全帽、穿雨衣
7、、雨裤及长筒雨靴。每工作2h，井下人员和地面人员进行交换。施工时井下、井上均应有人操作，并明确对井下操作人员应负的安全责任，上、下之间有良好的联络信号。地面人员应注意孔下发出的联络信号，反应灵敏快捷。（5）经常检查支架、滑轮、绳索是否牢固。吊斗要挂牢，在井内垂直运输时, 应采取措施, 确保井下操作人员的安全，并在井底设置安全区，以防物体堕落伤人。提上来的土石要倒干净，卸在孔口2m以外，并及时清除场外。地面孔周围不得摆放铁锤、锄头、石头和铁棒等易坠落伤人的物品。（6）施工中抽水、照明、通风等所配电气设备应“一机、一箱、一闸、一漏保”，供电线路要用三芯电缆，电线要架空，不得拖拽在地上。并经常检查电
8、线和漏电保护器是否完好。（7）从孔中抽水时排水口应距孔口5m以外，并保证施工现场排水畅通。（8）保持井内有足够的新鲜空气，不断向井内送风，并应经常检查孔洞内的二氧化碳含量。二氧化碳浓度如超过3%，应增设通风设备，以保人身安全。（9）严禁通过卷扬机运送施工人员，人离开施工现场，要把孔口盖好，并设立明显警戒标志。5、结束语挖孔桩的优点是需要机具设备少，成孔后可直观检查孔内土质状况，基桩质量有可靠保证。中铁二院科技培训中心工程共 210 根人工挖孔桩，采用工程水钻钻孔取芯与松动爆破相结合的施工方法，自 2008 年 9 月 16 日开工，到 2009年 10 月 16 日基桩全部顺利结束。虽然地质复杂, 由于采用了切实可行的施工技术，还是安全、优质、高效地完成了施工任务。
