临近营业线岩石地质桩基水磨钻施工工法的制作方法

本发明涉及人工挖孔施工工法，具体为临近营业线岩石地质桩基水磨钻施工工法。

背景技术：

近年来随着我国交通建设规模的扩大，在公路、铁路工程及市政管道非爆开挖工程等领域施工环境日趋复杂，安全风险不断提高。

在桩板墙、重力式挡土墙预加固桩孔桩基础施工遇到弱风化或中风化岩石时，受地形条件、地表建筑物等影响不允许采用炸药爆破开挖，也不适合重力冲击钻机械作业，人工挖孔成为优选方案进行推广应用，但人工挖孔在硬质岩层成孔时表现出的施工周期长，风镐破除困难，资源投入加大等问题，制约了工程进度。

技术实现要素：

本发明针对人工挖孔在硬质岩层成孔时表现出的施工周期长、风镐破除困难、资源投入加大等问题，提供了临近营业线岩石地质桩基水磨钻施工工法。

本发明是采用如下的技术方案实现的：临近营业线岩石地质桩基水磨钻施工工法，包括以下步骤：

（1）施工放样；

（2）测量放线、布孔；

（3）桩位锁口施工；

（4）水磨钻钻孔、取周边岩芯：建蓄水池，采用水管与水磨钻连接；人工手持水磨钻在孔桩轮廓线上钻孔取芯，采用以相割圆方式按水平方向施钻取芯，在周边形成圆外周临空面；

（5）钻劈裂孔：在孔桩轮廓线取芯的中间部分先用电动钻机钻劈裂孔；

（6）液压劈裂机分裂核心岩体：劈裂孔完成后，然后以周边槽道形成的临空面，用液压劈裂机自周边向中间进行分裂岩体；

（7）人工清除劈裂岩体：人工出渣后形成内部临空面；

（8）成孔：在形成内部临空面的基础上按照分层取芯、破裂、取岩体的循环工序连续钻进直至设计深度，符合设计满足要求后，进行下道工序。

本发明水磨钻法采用混凝土水磨钻沿桩基础四周取出圆柱体岩芯，形成一圆外周临空面，在岩块中部区域开钻，使用电钻按一定间距在水平方向钻劈裂孔，然后以周边槽道形成的临空面，用液压劈裂机自周边向中间进行钻劈。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，取出分裂的岩块形成内部临空面。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。

上述的临近营业线岩石地质桩基水磨钻施工工法，取芯孔中心间距13cm，两孔搭接2cm，保证取芯效率和较小的超挖量。

上述的临近营业线岩石地质桩基水磨钻施工工法，劈裂孔相邻孔间距40cm、排距40cm、孔径4.2cm，钻孔数26～28个。

本发明具有以下技术优点：

（1）受场地限制影响小，投入小，施工成本低。本工法无需大型设备，所需设备成本低，轻便易维护，易于操作，并且需用劳动力较少，普通工人即可操作，设备和人员方面的投入较小，和静态爆破、铣挖法、掘进机法等低震、微震工法相比，施工成本低，缩短施工工期。

（2）与爆破开挖成孔方法相比，施工效率高，操作灵活。

（3）工艺简单，对操作人员进行简单培训即可上岗，易于学习掌握，便于推广，成孔精度高。

（4）相对爆破法对岩体的破坏程度较小，而且不受既有线要点及周围环境的影响，复杂地形条件下(邻近既有线及房屋企业附近)，安全性更高。

通过改变施工方法提高人工挖孔桩质量进度成为了一项新的技术课题，采用水磨钻成孔施工工艺非爆开挖，减小了施工风险、降低了施工难度、节约了成本，取得了良好的经济效益和社会效益，形成本工法。施工证明，工法工艺操作简单可行，安全可靠，适用性强，经济效益相对明显，合理可行。本工法的实践成功，可为其它相似条件下同类型施工提供经验借鉴。适用于石方地段人工挖孔桩及路基支挡结构桩基础成孔或邻近既有线桥及民房企业附近以及弱风化或中风化岩层桩基础成孔施工。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为取芯孔布置图。

图中：1-取芯孔，2-劈裂孔。

具体实施方式

对本发明施工工艺流程及操作要点进行详细说明。

施工工艺流程：施工准备→施工放样→测量放线、布孔→桩位锁口施工→水磨钻钻孔、取周边岩芯→钻劈裂孔→液压劈裂机分裂核心岩体→人工出渣→成孔、检查。

施工放样

开钻前应准确放出桩位，用十字线将中心桩点引出护筒外80cm，用水泥砂浆固定。以利于施工中能够随时对孔桩的成形尺寸进行检查、纠正，同时耍保护好点位；桩孔周边，用白灰撒线型。

桩位锁口施工

施工放样完成后施工锁口，锁口要根据不同桩径进行设置，锁口内直径要求比蚌径大10cm，锁口厚度不小于40cm，采用混凝士立模浇筑，锁口顶面应高出地面30cm,锁口平底直应圆滑平顺，以便测量组对其中心定位及标高监控，尺寸误差不大于5cm。

水磨钻钻孔、取周边岩芯

（1）在合适位置建蓄水池，采用φ15mm水管与水磨钻连接。水磨钻机就位后沿孔壁中线钻孔，沿桩截面进行连续钻进进行岩体的剥离，钻孔直径为0.15米，钻孔深度为0.50米，每个桩孔内设置1台钻机。中部用于劈裂的钻孔孔间距40cm、排距40cm。水磨钻钻孔布置如图2所示。

（2）开机检查水磨钻运转是否正常，然后人工手持水磨钻在孔桩轮廓线上钻孔取芯，采用以相割圆方式按水平方向施钻取芯，在周边形成连续槽道临空面，最终形成圆外周临空面。

（3）为了同时保证取芯效率和较小的超挖量，相邻钻孔中心间距13cm，相邻两孔搭接2cm，每循环取芯孔数在65～70个。根据取芯钻筒长度每次钻取深度50cm左右。每台钻机需3～4人操作。取芯时一个孔钻进时间约为5～10分钟。

（4）水磨钻取芯到位时，人工缓慢拉出水磨钻，人工轻轻敲击芯体，使其与母岩断开，然后人工将其取出，水磨钻移至下一个孔位处钻孔。出的桩碴要及时外运，孔口四周2m范围内不得堆放杂物。

钻劈裂孔

在孔桩轮廓线取芯的中间部分先用电动钻机钻孔，相邻孔间距40cm、排距40cm，孔径4.2cm，钻孔数26～28个。

液压劈裂机分裂核心岩体

1、取芯孔完成后，然后以周边槽道形成的临空面，用液压劈裂机自周边向中间进行分裂岩体。

2、劈裂采用一台劈裂机，2个操作人员。

人工清除劈裂岩体

人工装渣，电动提升机出碴：一次单循环施工作用后，将水钻钻出的岩芯进行依次出碴，出碴桩孔的一侧进行，然后电动钻机钻孔，液压劈裂岩石后再进行一次出渣。根据现场条件约2个运砟人员轮换出碴，开挖完4个循环后，用装载机集中清碴至弃碴场。

成孔

连续钻进直至设计深度，孔底必须达到平整，无松渣、淤泥、沉淀或扰动过的软层，然后联系设计部门地质专业工程师进行桩位地质确认，符合设计满足要求后，进行下道工序。

经济效益

按照每天工作12小时计算，爆破施工日进尺3m计算，使用劳力4人；本工法施工日进尺4米，使用劳力2人。

在邻近既有线、靠近密集民房地段采用本工法施工孔桩工程造价为0.17万元/延米，同条件下采用爆破法施工的孔桩工程造价为0.23万元/延米，较全爆破施工法可节约工程投资0.06万元/延米。有较好的经济效益。

社会效益

在邻近既有线、靠近密集民房地段施工中，由于本工法的成功开发应用，既节约了施工成本，保证了既有线正常的运营，对周围建筑物无影响，施工中未发生一起安全、质量事故。工程的顺利建成，提升了铁路建设的整体水平，消除了因爆破施工引起的安全因素，为今后类似条件下桩板墙、抗滑桩施工提供可靠的决策依据，体现了良好的社会、技术及环境效益。

综上本工法创造了良好的社会和经济效益，在类似工程中有极大的推广价值。