水下鉆孔灌注樁傾斜巖層爆破成孔施工工法

水下鉆孔灌注樁傾斜巖層爆破成孔施工工法工法編號(hào)：RJGF（閩）-71-2010完成單位：中鐵二十四局集團(tuán)福建鐵路建設(shè)有限公司

主要完成人：錢寅星周運(yùn)琥黃健德1前言1.0.1水下鉆孔灌注樁是我國(guó)橋梁工程以及其它地基基礎(chǔ)工程中最常見(jiàn)的成樁形式之一。由于水下施工的不可見(jiàn)、地質(zhì)情況往往復(fù)雜多變的特點(diǎn)，水下鉆孔灌注樁的成樁質(zhì)量控制并不能得到很好的控制。在傾斜巖層的施工中，由于巖面傾斜角度大，即使采用沖擊成孔，也往往造成斜孔以及進(jìn)度緩慢的情況，有效地控制傾斜巖層的孔樁成孔質(zhì)量，成為工程施工中的一道課題。1.0.2中鐵二十四局集團(tuán)福建鐵路建設(shè)有限公司結(jié)合在橋梁工程的施工中，針對(duì)傾斜巖層的施工，有針對(duì)性地開(kāi)展課題研究，形成了“水下鉆孔灌注樁傾斜巖層爆破成孔施工工法”，能夠有效地處理該問(wèn)題。1.0.3本工法的關(guān)鍵技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。1.0.4本工法獲得中鐵二十四局集團(tuán)有限公司2009年度科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。1.0.5本工法于2007年在新建南昌西環(huán)線鐵路首次應(yīng)用，并在隨后的鐵路工程建設(shè)中得到進(jìn)一步推廣和完善。2工法特點(diǎn)2.0.1本工法具有施工工期短、質(zhì)量有保證的特點(diǎn)。2.0.2本工法適用于多種巖層的成孔。2.0.3本工法必須由經(jīng)過(guò)爆破專業(yè)人員進(jìn)行操作，專業(yè)性強(qiáng)。3適用范圍本工法適用于橋梁工程、房屋建筑等鉆孔灌注樁傾斜巖層的成孔，也可以應(yīng)用超硬巖層的樁基成孔。4工藝原理4.0.1在復(fù)雜地質(zhì)情況中，由一種巖層進(jìn)入另一種巖層、巖層出現(xiàn)斷層、巖面傾斜，都很容易造成鉆孔斜孔。因?yàn)樵谶@種情況下，鉆機(jī)鉆錘相當(dāng)于是打在兩種不同的巖石上，一邊硬一邊軟，兩邊鉆進(jìn)速度不一致，鉆錘就往較軟一側(cè)傾斜。

4.0.2對(duì)巖面傾斜的巖層進(jìn)行爆破，使得巖層的巖石處于松散狀態(tài)，然后在采用鉆機(jī)鉆進(jìn)。這種處理方案最大的優(yōu)點(diǎn)就是施工進(jìn)度快。深孔松動(dòng)控制爆破后的巖石只限于開(kāi)裂、凸起、松動(dòng)。深孔松動(dòng)控制爆破能有效地控制爆破振動(dòng)效應(yīng)，確保環(huán)境的安全。這種爆破方法基于使用塑料導(dǎo)爆管非電起爆系統(tǒng)形成孔內(nèi)外時(shí)間微差，每組炮孔或每個(gè)炮孔起爆有足夠的時(shí)間間隔，爆破振動(dòng)由單獨(dú)藥包作用。4.0.3該工法爆破裝藥如圖4.0.3所示。導(dǎo)爆管樁基護(hù)筒e10導(dǎo)管小鉆鉆孔^30I導(dǎo)管LLLL炸藥小鉆鉆孔平面位置示意圖LL1_L1_LLLL.L導(dǎo)爆管樁基護(hù)筒e10導(dǎo)管小鉆鉆孔^30I導(dǎo)管LLLL炸藥小鉆鉆孔平面位置示意圖LL1_L1_LLLL.LLLLLLELLLL.LLLLL.L-LLLL*.LLLLL.LLLLL,毋住XLLLLtLLLLLLLLtkL■ULLLLbLLLLLLLLLLLLLLL*LLLLL.LLLLLk,LL.J_LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL圖4.0.3原理示意圖5施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1施工工藝流程圖5.1工藝流程圖施工工藝流程如圖5.1圖5.1工藝流程圖5.2操作要點(diǎn)5.2.1施工監(jiān)測(cè)判斷和正常鉆鉆孔樁施工一樣，先采用鉆孔樁鉆機(jī)正常開(kāi)孔鉆孔，并在鉆孔過(guò)程中注意隨時(shí)檢查孔樁的垂直度，發(fā)現(xiàn)孔樁出現(xiàn)偏斜孔超過(guò)0.6%樁長(zhǎng)或大于300mm時(shí)立即停止鉆進(jìn)。5.2.2鉆孔樁鉆機(jī)移位經(jīng)判斷，確認(rèn)已經(jīng)遇到傾斜巖層后，移開(kāi)鉆孔樁鉆機(jī)。5.2.3小鉆鉆機(jī)就位將地質(zhì)鉆機(jī)就位于孔樁位置，根據(jù)炮眼的布置位置，準(zhǔn)確定位。5.2.4布孔與鉆孔1根據(jù)孔樁直徑，設(shè)計(jì)爆破孔眼布置。當(dāng)直徑＜1.25m時(shí)，可在周邊布設(shè)三個(gè)炮眼。當(dāng)直徑較大時(shí)，另在孔樁中心加設(shè)掏槽眼一個(gè)。2巖心鉆機(jī)就位，調(diào)整巖心鉆機(jī)機(jī)位使得鉆桿位置處于傾斜巖面的較高側(cè)，下放安裝灌注樁導(dǎo)管（中30cm），并調(diào)整好導(dǎo)管垂直度。3采用巖心鉆機(jī)在灌注樁導(dǎo)管中鉆孔巖層深50cm（鉆孔孔徑D20cm），在灌注樁導(dǎo)管中下放安裝巖心鉆機(jī)鉆孔塑料導(dǎo)管（中10cm），調(diào)整好塑料導(dǎo)管垂直度并在灌注樁導(dǎo)管中填入黃土，黃土填入厚度約為1m厚。4采用巖心鉆機(jī)鉆孔巖層一定深度，最深不超過(guò)8m（鉆孔孔徑D7.5cm），并根據(jù)取出來(lái)的巖石心樣判定傾斜巖層的厚度。由小鉆鉆孔巖樣確定巖面傾斜方向，一般每個(gè)墩位第一根樁首次鉆孔孔深8.0m，其它樁基鉆孔深度根據(jù)第一根樁基巖樣確認(rèn)。5按照以上步驟鉆孔第二個(gè)孔，第二孔鉆孔深度由傾斜巖層的厚度決定，如果傾斜巖層厚度未達(dá)到第一個(gè)孔的取芯厚度時(shí)只需超過(guò)傾斜巖層厚度下50cm；“藥串”加工用繩子將炸藥和雷管綁扎成團(tuán)，然后逐層綁扎上來(lái)，形成一個(gè)串狀體，導(dǎo)爆管連接時(shí)注意導(dǎo)爆索的搭接長(zhǎng)度不少于20cm，務(wù)求接觸緊密，綁扎牢固。上部用塑料繩作為下放承受物，在上部采用取出巖石芯作為配重。下藥待鉆孔到設(shè)計(jì)位置以后，進(jìn)行清孔，防止在下藥的過(guò)程中局部直徑不夠造成卡位，同時(shí)下藥前一定要測(cè)泥漿比重，防止因?yàn)槟酀{比重過(guò)重使炸藥不能下放到底。5.2.7網(wǎng)路連接與安全警戒在使用導(dǎo)爆管非電起爆系統(tǒng)進(jìn)行孔內(nèi)外控制微差起爆過(guò)程中，連線時(shí)要注意孔外串聯(lián)雷管，切忌腳踩磕碰。為保障網(wǎng)路準(zhǔn)爆，擬采取雙個(gè)雷管雙根導(dǎo)爆管。放炮之前，人員及機(jī)械撤離到安全區(qū)，要設(shè)置安全警戒哨。5.2.8爆破安全檢查爆破之后，等滿規(guī)定的時(shí)間，爆破員進(jìn)入爆破區(qū)現(xiàn)場(chǎng)查看。由于可能存在“啞炮”等危險(xiǎn)現(xiàn)象，應(yīng)豎立危險(xiǎn)標(biāo)志，人員嚴(yán)禁入內(nèi)，待確認(rèn)爆破區(qū)安全后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)爆破負(fù)責(zé)人同意后方可撤除警戒。5.2.9鉆孔樁鉆機(jī)繼續(xù)成孔小鉆鉆機(jī)移位，拆除導(dǎo)管，鉆孔樁鉆機(jī)，鉆孔樁鉆機(jī)開(kāi)始鉆孔施工，如鉆孔至小鉆鉆孔深度完后還是出現(xiàn)斜孔現(xiàn)象，則繼續(xù)按以上步驟處理，直至孔樁達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高為止。5.3勞動(dòng)力組織本工法主要為機(jī)械作業(yè)，需要人工作業(yè)少，主要?jiǎng)趧?dòng)力需求見(jiàn)表5.3。表5.3勞動(dòng)力組織一覽序號(hào)工作內(nèi)容技工人數(shù)普工人數(shù)1孔樁鉆機(jī)鉆進(jìn)222地質(zhì)鉆機(jī)鉆進(jìn)223藥串加工24下藥25爆破26移機(jī)46材料與設(shè)備6.1材料本工法所需材料如表6.1：表6.1材料表序號(hào)名稱規(guī)格技術(shù)指標(biāo)1黃土粘土2乳化炸藥3非電毫秒雷管4導(dǎo)火索5繩子6.2設(shè)備本工法所需機(jī)具設(shè)備見(jiàn)表6.2。表6.2機(jī)具設(shè)備表序號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)單位數(shù)量1鉆機(jī)SGZ-IIIA臺(tái)22地質(zhì)鉆機(jī)XUL-100型臺(tái)17質(zhì)量控制7.1質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)施工遵循的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范：1） 《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ19）。2） 《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)程》（JTJ041）。3） 《市政橋梁工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ2）。4） 《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)程》（JTJ076）；5） 《建筑機(jī)械使用安全操作規(guī)程》（JGJ33）；6） 《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)程》（JGJ46）；7） 《鐵路工程施工安全技術(shù)規(guī)程》（TB10401.1，TB10401.2）；8） 《建筑機(jī)械使用安全操作規(guī)程》（JGJ33）。7.2質(zhì)量保證措施施工質(zhì)量要求1） 在施工小鉆鉆孔施工時(shí)，注意定時(shí)調(diào)節(jié)孔樁中泥漿比重，以免泥漿過(guò)稀而造成孔樁塌孔。2） 小鉆施工全過(guò)程中要有專人監(jiān)護(hù)，并注意時(shí)刻檢查鉆桿和導(dǎo)管垂直度。3） 一般情況下，鉆孔開(kāi)口誤差控制在炮孔直徑大小范圍內(nèi)。8安全措施施工過(guò)程應(yīng)特別注意以下安全事項(xiàng)：1） 孔內(nèi)實(shí)施爆破時(shí)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)布眼及控制藥量。劃定安全距離，設(shè)置警戒哨，閃電雷鳴時(shí)禁止裝藥、接線，施工操作時(shí)嚴(yán)格按安全操作規(guī)程辦事。2） 施工現(xiàn)場(chǎng)電源線路，必須按“三相五線”制，TV-S系統(tǒng)要求布置，并按“三級(jí)配電”、“二級(jí)漏電”分級(jí)分段保護(hù)。3） 各孔用電必須分閘，嚴(yán)禁一閘多孔和一閘多用。必須“一機(jī)一閘一漏一箱”進(jìn)行敷設(shè)，孔上電線、電纜必須架空。4）施工作業(yè)人員、監(jiān)護(hù)人員，必須戴安全帽，嚴(yán)禁穿拖鞋、赤腳、酒后上崗作業(yè)。9環(huán)保措施9.0.1噪聲控制1嚴(yán)格執(zhí)行《建筑施工場(chǎng)界噪聲限值》（GB12523），控制和降低施工機(jī)械和運(yùn)輸車輛造成的噪聲污染。2合理安排作業(yè)時(shí)間，盡可能將灌注混凝土作業(yè)安排在白天施工，避免夜間施工，使施工噪聲對(duì)周圍環(huán)境影響減少到最低程度。9.0.2污染控制1在施工過(guò)程中，鉆孔內(nèi)溢出的漿液應(yīng)回收至指定臨時(shí)集中堆放，運(yùn)往指定地點(diǎn)進(jìn)行處理。2清洗施工機(jī)械和設(shè)備的廢水采取沉淀池集中處理。10效益分析10.0.1社會(huì)效益本工法采用松動(dòng)爆破后，每根鉆孔樁成孔時(shí)間大大縮短了，提高了功效，具有良好的社會(huì)效益。10.0.2技術(shù)效益1鉆孔樁在鉆進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生斜孔一般的處理方案有兩種：1） 拋填毛石：在鉆孔中拋填毛石，使得鉆錘能夠錘在同一種材料上，鉆進(jìn)速度一致。2） 澆筑混凝土：這種處理方法就是在鉆孔出現(xiàn)斜孔時(shí)，在鉆孔孔底澆筑一層混凝土，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后在進(jìn)行鉆孔。2而采用巖層爆破的方法，創(chuàng)新了傾斜巖層地質(zhì)下的鉆孔灌注樁成樁施工方法，具有良好的技術(shù)效益。10.0.3經(jīng)濟(jì)效益“水下鉆孔灌注樁傾斜巖層爆破成孔施工工法”，具有安全、施工速度快、質(zhì)量有保證等優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益尤其顯著。在新建南昌西環(huán)線鐵路招賢雙線特大橋的施工中，整個(gè)橋梁完成工期提前3個(gè)月，且有效地保證了施工質(zhì)量，通過(guò)采用聲測(cè)管的形式，對(duì)所用施工樁基進(jìn)行了無(wú)損檢測(cè)，均為I類樁。實(shí)踐證明該方法可以在類似工程中應(yīng)用，起到有效解決工程難題的效果。招賢雙線特大橋的施工中，每個(gè)孔縮短工期1個(gè)月左右，節(jié)約2萬(wàn)度施工用電，取得直接經(jīng)濟(jì)效益約2萬(wàn)元。11應(yīng)用實(shí)例本工法成功應(yīng)用于新建南昌西環(huán)線鐵路招賢雙線特大橋、新建南昌西環(huán)線鐵路之320國(guó)道雙線特大橋、新建南昌西環(huán)線鐵路昌九高速公路跨線橋等工程。現(xiàn)以新建南昌西環(huán)線鐵路招賢雙線特大橋工程為例。11.0.1工程概況新建南昌西環(huán)線鐵路招賢雙線特大橋中心里程DK1439+891.5，橋全長(zhǎng)2672.23m。該橋主要跨越紅灣大道、水田和鄉(xiāng)村公路，并三跨沙河（沙河不通航）；橋址范圍內(nèi)有兩條規(guī)劃道路:紅灣大道規(guī)劃51m，采用（32+48+32）m連續(xù)梁跨越，昌灣大道規(guī)劃60m，以2*32m簡(jiǎn)支梁跨越，橋墩設(shè)在中央分隔帶處。全橋孔跨布置：孔跨布置為6X32m+2X24m+7X32m+1X24m+（32+48+32）m連續(xù)梁+1X24m+35X32m+2X24m+2X32m+6X24m+6X32m+1X24m+12X32m簡(jiǎn)支T梁。全橋基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑為中1.0m、^1.25m。橋墩采用雙線矩形實(shí)體墩，橋臺(tái)為雙線T形空心橋臺(tái)。11.0.2施工情況該工程樁基持力層主要為W2層板巖，o0=500kpa。橋址區(qū)地表水及地下對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有溶出性侵蝕?？讟堕_(kāi)工時(shí)間為2007年10月，完工時(shí)間為2008年9月。該橋6#