水磨钻在砂岩桩基中的应用

范洪海，王卓歆，张辰俊杰，李朝龙

(中铁西南科学研究院，四川成都610031)

重庆果园港埠有限公司铁路专用线工程鱼嘴1号大桥的桥址范围地质构造较简单，上覆第四系覆盖层较薄，局部较厚，下伏泥岩夹砂岩及砂岩。在砂岩桩基施工中，以传统钻孔桩工艺和人工挖孔工艺为主，而水磨钻的施工工艺使用相对较少。若场地狭小、严禁爆破施工、紧邻既有交通线、特殊地质条件、施工噪音和施工干扰控制在一定范围内等条件要求，水磨钻的施工优点显得特别突出。

1 水磨钻的机具设备

水磨钻的施工机具主要有取芯机、电动机和水泵等三个部分组成，见图1。

图1 水磨钻的机具设备

2 水磨钻的工作原理

水磨钻施工设备主要由钻机和电动机构成，作业时电动机带动钻机在孔内沿护壁方向钻取周边岩芯［1］。

首先，电动机带动直径为150 mm的混凝土取芯机沿着桩圆周连续取出高度约为500 mm的圆柱体岩芯，形成一个闭合的圆外临空面，见图2。

图2 取芯机沿着桩圆周取芯形成圆外临空面

然后，沿圆半径取芯形成一个闭合的圆内临空面，在剩余的桩基岩芯部分上钻上一排小孔，然后再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，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。

最后，用卷扬机取出分裂的岩块，依次按照取芯、破裂、取岩块的分层循环工序施工，见图3。

图3 取出的岩芯

3 水磨钻的施工工艺

水磨钻的施工工艺见图4。

(1)施工准备:清理场地，场地平整达到承台底标高;

(2)测量放样:放出十字交叉的桩中心位置，在桩四周做好引点，钻机对准十字交叉位置就位;

图4 水磨钻的施工工艺

(3)测量放样后搭设钢管脚手架，固定钻机位置，取芯机向孔桩侧壁外倾一定角度，确保下循环钻机就位后取芯机起钻点置于桩边，不致造成缩孔，保证成孔截面尺寸，见图5。

(4)沿桩基孔壁布置一圈取芯点，取芯直径为150 mm取芯圆与锁口内壁相切，其间距为130 mm。

(5)依次钻取外周布置的岩芯，取出的岩芯高约500 mm，将外周岩芯取完后桩芯体岩外围便形成一个闭合的圆外临空面。

图5 水磨钻成孔

(6)沿桩半径钻取岩芯，将桩芯岩体分成小岩块，用铁锤锤击钢楔使岩体获得一个水平的冲击力，岩石沿铅锤面被拉裂，底部发生水平剪切破裂。依次分裂岩体，直至该层桩芯岩体全部被破裂，将水磨钻钻出的岩芯进行依次出渣。

(7)钻芯后桩基孔壁成锯齿状，敲掉侵占桩基空间的岩石锯齿。同时，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，同时布设下一个循环外周水钻钻孔取芯位置，进入下一循环的挖孔桩施工。

4 其他桩基施工工艺的对比

根据水磨钻的施工特点，在此选取传统的人工挖孔(风镐)施工工艺和钻机施工工艺进行对比，见表1。

表1 水磨钻与其他桩基施工工艺对比表

5 结论

水磨钻的施工工艺具有以下优点:

(1)机具简单;(2)操作简易;(3)占用场地小;(4)安全可靠;(5)施工噪音低;(6)对施工周围岩体的扰动或干扰小;(7)适应严禁爆破施工或紧邻既有交通线或特殊地质条件。

［1］李大纪，李小云，蓝辉.水磨钻在下赶场沟大桥桩基施工的应用［J］.西部交通科技，2011(8):39