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水磨钻施工工艺研究

摘要:路基抗滑桩是公路地质灾害治理中常用的结构方式之一,抗滑桩开挖桩基施工受地形复杂、安全要求高、地质条件差、地表建筑物等限制,施工中不允许使用爆破开挖,施工工艺受到高度重视。根据施工安全和施工进度要求,采用水磨钻施工工艺,在无振动、无冲击波的状态下,安全、快速、优质地完成开挖任务。通过笔者在水城公路管理局实施的X235玉马线公路地质灾害治理项目路基抗滑桩采用水磨钻成孔之实践,阐述水磨钻桩基成孔的施工条件、工艺等特点,为类似地质条件下水磨钻施工提供参考。

关键词抗滑桩;水磨钻;施工工艺;应用

1概述

滑坡是山岭重丘区干线公路路基的主要病害之一,路基抗滑桩是处治滑坡手段之一,抗滑桩桩基开挖受到限制因素较多,在路基抗滑桩施工中既要满足施工条件,又要保证施工进度与质量,开挖方式的选择十分重要。根据施工安全要求,以满足抗滑桩桩基开挖的施工要求。

2工程概况

水城公路管理局2016年底实施的X235玉马线公路地质灾害治理项目位于贵州省水城县境内,X235玉马线公路是省道煤兴线与县道水盘线及省道水黄高等级公路之间的重要联络线。项目起点位于玉马线阿戛乡,里程桩号为K3+400,终点位于玉马线勺米乡,里程桩号为K48+880,路线全长45.5km,共19处治理点。路基土石方挖方20111m3,填方19168m3,砌体8737m3,抗滑桩8814m3。沿线工程地质条件病害地貌为构造侵蚀、剥蚀、中山山地斜坡地貌。植被为小灌木和杂草。斜坡自然坡度约25~45°,地形起伏大,西高东底。其中9处抗滑桩桩基距离民居房均在10米范围内,有的桩基距离民居房仅有2米,选择合理的桩基开挖方式是该工程的重点之一。本文针对X235玉马线K3+400处抗滑桩施工进行现详细介绍。

3施工特点

针对X235玉马线K3+400处抗滑桩孔位临近地表建筑物,该处为滑坡路段,地质不稳定,要注意不要对建筑物和地质造成破坏,不允许使用人工爆破。

4设计参数

抗滑桩设计尺寸为1.5m×2.0m,1#~12#抗滑桩桩长为15m,桩中心间距为5m,共计540m3混凝土;而且桩底标高在满足设计要求的同进,还要满足桩底最小的嵌岩的深度,并且将其设计为人工的挖孔桩。

5选择施工的方案

5.1进度要求X235玉马线K3+400处1#~12#抗滑桩的地层由上至下为卵石土、强风化泥质灰岩、中~微风化泥质灰岩。上半部分采用常规人工挖孔桩,下半部分考虑地形、地地质条件和临近地表建筑物等各个方面的因素,拟采用水磨钻成孔的施工方法。5.2抗滑桩水磨钻施工工艺测量放样→施工准备→桩孔开挖→出渣→成孔→绑扎及安装护壁钢筋→支撑护壁模板→浇筑护壁混凝土→拆模后继续下挖→循环挖至孔底→桩底检测达标验收→钢筋制作及安装钢筋笼→安装导管→拌合混凝土→灌注桩身混凝土→成桩。

6水磨钻施工方法及注意事项

6.1测量放样及施工准备工作。a.测量放样进行桩基定位,定位过程中需要严格控制;b.排水施工措施:根据现场地质地貌制定可行排水措施,如修建排水沟、截水沟和清理边坡等,安装排水和抽水设备,及时排水保证施工安全;c.其他设施安装:搭设防雨支架,安装好定型井架及安装好吊机、卷扬机、配重箱(扒杆吊套件)、照明及通风设备等。6.2桩身开挖。a.对于土层、强风化层:采用人工开挖,开挖过程中每节均应检查中心点及几何尺寸,检查合格后进行下道工序。为保证施工安全,每开挖下节桩孔前,应用1.2m长直径20mm的钢筋打入土中,测试是否有流砂、淤泥出现,遇到砂层时,每节挖深可降到0.5m;挖深超过6m后,要用鼓风机连续向孔内送氧气,风管口要求距孔底1m左右,孔内照明采用低压电源(36V、100W)的防爆灯,灯炮离孔底2.0m,并且是防水带罩的安全灯具。桩口周围设围护栏。每天操作工人下井前必须检测井底是否有有害气体,以检测井底有害气体和孔井内缺氧,符合要求方准作业。操作时上下人员2小时轮换作业,桩孔上人员密切注视观察桩孔下人员的情况,使用对讲机通讯,互相响应,切实预防安全事故的发生。在孔口安装吊架,尽可能使用电动提升机,电动提升机必须配有自锁装置,用吊桶人工提升到孔外指定地点堆放。孔口四周必须设置护栏,护栏高度宜为1.20m。b.对于中风化层以上的硬岩质开挖:主要采用水磨钻开挖法。水磨钻开挖法是采取水磨钻、风镐敲碎开挖分节进行,每节施工深度约为0.5—0.6m;钻取孔桩四周岩石沿桩基孔壁布置取芯点,芯点中心位于设计内径基线上,取芯直径为170mm,依次以外斜角15°向下钻取外周的岩芯,取出的岩芯高约0.5—0.6m,外周岩芯取完后中间岩体便形成一个环形临空面;钻取中间岩石法,沿桩半径钻取岩芯,将桩芯岩体等分成三等份,每份占桩芯岩体的1/3,以便岩体破裂;风镐打孔,用风镐在岩体上钻眼,再将桩岩石分成六等份。在沿桩基径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冲击力,在水平冲击力的作用下岩石沿锤面被拉裂,底部会发生水平剪切破裂,依次分裂岩体,直至该层岩体全部被破裂;人工装渣,电动提升器出渣,一次单循环作业后,将水磨钻钻出的岩芯进行依次出渣,出渣从桩孔的一侧进行,然后插入钢楔,击打钢楔分裂岩石后再进行一次出渣;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,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孔取芯位置,进入下一循环的挖孔桩施工。c.施工中的护壁。挖孔桩开挖过程中,每一节均设置C20混凝土护壁。护壁内设钢筋网。采用水磨钻开挖过程中,每一节均不超过1米,每完成一节开挖,应及时进行复核检查,合格后及时进行混凝土护壁。d.桩底检测达标:将桩孔底清理干净,孔内水抽干净,做到平整,无松渣等软弱层;及时通知设计单位、监理工程师对终孔桩底达标检测鉴定,达标后及时封孔。e.成桩:对于钢筋制作及安装钢筋笼、安装导管、拌合混凝土、灌注桩身混凝土、最后成桩不做叙述。

7水磨钻施工安全防护应注意事项

通过X235玉马线公路地质灾害治理项目抗滑桩桩基水磨钻孔施工经验总结分析,得出该工艺施工过程中需注意的相关安全事项:a.水磨钻挖孔工人必须配戴安全帽、安全绳、反光背心,禁止穿拖鞋、高跟鞋或赤脚进行施工作业;施工人员不得穿背心或裸背工作;孔内施工人员施工作业中严禁穿尼龙制品的衣物和使用尼龙制品的工具,必要时搭设掩体;b.孔桩必须设置锁口,锁口须用C25混凝土浇筑。c.每天上下班前和施工中,必须认真检查提升机的吊桶、吊钩、钢丝绳、卷扬机、保险装置、刹车制动等设备,发现隐患及时修复后方准许使用。d.孔内必须设置施工人员专用爬梯,上下孔时须系好安全绳,乘坐出渣所用吊绳上下孔。e.往孔桩内传递工具物品时,禁止抛投。f.孔内照明必须使用安全电压;严禁在孔内吸烟和使用明火。g.孔内有人作业时,孔口作业人员不得擅自离开自己的工作岗位;孔内施工人员不得超过两人;h.挖孔深度超过6m以上时,应采用机械通风;i.孔内施工人员在作业时,应随时注意孔内的各种变化情况,发现有发现有异常情况,应及时迅速撤离,及时报告有关管理人员。j.孔内若有地下水渗出需用排水设备排水时,作业人员需上到地面后方可合闸抽水,抽水完,待关闭电源后作业人员方可下孔作业,严禁带电作业,另要加强孔壁支护。k.挖孔暂停时间,孔口应设置有承载力的盖板覆盖及醒目标志;夜间应设置示警黄灯。l.距离人群较集中的范围施工时应设置安全隔离栏、安全警戒线,在显著位置设置安全警示标志,禁止无关人员进入施工现场。

通过X235玉马线公路地质灾害治理项目抗滑桩桩基水磨钻孔施工工艺,水磨钻成孔具有施工机具小且机具设备简单,占用场地小,少泥浆排出,无倾覆隐患,噪音小,对公路路基基本无扰动,对地表构筑物不会造成较大安全隐患,对成孔设计相关参数能进行直观判断和控制。该工艺施工操作方便,能够快速、安全、保质保量地完成桩孔的开挖任务。

参考文献

[1]王超,冯忠居,任高科.秦巴山区陡坡桥梁桩基础施工技术[J].公路交通科技(应用技术版),2012(5).

[2]梁丰收,何光春,罗建美.岸坡与斜坡道桩基相互作用及桩基减载措施[J].水运工程,2011(11).

[3]罗玉虎,于大涛,王东.巫奉线枞树坪Ⅱ号大桥基础预加固处理[J].公路交通科技(应用技术版),2010(9).

作者:薛宝军 单位:贵州省水城公路管理局

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