“水钻法”人工挖孔桩施工技术方案设计

1、工程概况

工程名称：保利凤凰湾项目N-1-2号地块二期E1、E2、E9号楼、地下室1工程

项目地址：市太慈桥，贵溪路东侧

建设单位：保利郦城房地产开发有限公司

设计单位：中建建筑科研设计院有限公司

监理单位：国龙项目管理咨询公司

勘察单位：鼎盛岩土工程有限公司

施工单位：达州市建筑工程总公司

质监单位：南明区建设工程质量监督站

本工程位于市南明区；地下室为：3层；E1：地面以上33层；基础采用人工挖孔灌注桩基础，桩端持力层：中风化白云岩，fa=3300kPa。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，大部分桩孔位置为坚硬的白云岩，采用风镐掘进速度慢、效率非常低，由于相邻的桩已浇筑完毕及E2、E9号已修主体结构，采用爆破施工会造成相邻桩完好性质量和E2、E9号主体结构质量，为了避免爆破施工造成的影响，我司针对E1号楼变更后增加的桩、电梯井和集水井采用“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凿打，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→工程水钻沿桩孔周围钻孔→风枪凿打→出渣→每50cm进行桩孔周壁的清理→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。

取芯机：HZ15-A型，钻孔直径150，钻孔深500~600，功率为2.5KW。

水泵：Q（D）X1.5-25-0.55J，流量1.5m3/h，扬程25米，功率0.5KW。

卷扬机：Y132S-4，钢丝绳额定拉力10KN，功率5.5KW。

施工顺序：

（1）测量放样后钻机就位，固定钻机位置，保证套筒向孔桩侧壁外倾一定角度，这样在下循环才可以保证钻机就位后套筒起钻点能置于设计孔桩边线面不致造成缩孔，此措施将使桩孔呈节段倒合体，保证成孔截面尺寸。

扩底倾斜角度计算：水钻机高1500，钻芯直径为150；电机或支架超出钻芯前端80，正常钻孔时钻机倾斜角度即为（80+150/2）/1500=0.103，倾斜角度≥tan(0.103)-1=5.88，才能保证不缩孔。向外扩底时，钻机倾斜角度≥10度就不易固定钻机位置，tan10=0.176，

向外扩底宽度0.176×1500-（80+150/2）=109mm，即每500可向外扩100宽。

（2）柱体岩芯与护壁壁相切，将岩芯取完后桩基外围便形成一个环形临空面；再以二锤捶击钢楔分裂中部岩体，以水平冲击力使岩石沿锤面拉裂，底部发生水平剪切破裂，以电动卷扬机出渣。

（3）水钻施工安全操作要点：

采用提长架，架体及基座牢固稳定，孔口周边不能有任何堆土及杂物；电力线路、接头完好；钻机操作人员必须配戴绝缘靴、绝缘手套；卷扬机及钢丝绳性能完成，起吊岩石时操作人员必须先出桩井；上下桩井必须采用爬梯并系好安全带（绳）。

扩底桩应按扩底部位的尺寸、形状自上而下削土扩充成设计图纸的要求。复查每根桩扩大头的尺寸，确保其尺寸符合设计要求。终孔时，必须清理好护壁污泥和桩底的残渣、杂物等，清除积水，经检验同意验收，并办理好签证手续，应马上组织浇灌桩芯砼，以免泡水时间过长,使土层软化。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5-10min。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。

（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风枪凿打

桩孔周围形成空心槽后，在桩孔中心部位采用风枪凿打破碎。

3.2.4出渣

在每个桩位孔口安装一台JK1型电控卷扬机，负责提出孔装入料斗的石渣，并把弃渣堆放倒制定地点。

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（按桩经1.5m测算）大约需要2-4立方米自来水，保证孔积水保持至最小量而不致影响掘进工作。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。

3.3劳动力安排及施工机具

劳动力安排计划表

施工机具设备配备

4、施工注意事项

4.1施工前要认真分析挖孔桩处地支钻探资料，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，并针对可能出现的问题执行可行的应急处理措施。

4.2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倒孔隙中，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。

4.3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。

4.4每个桩孔由一个固定的小组负责施工，根据孔径大小，孔下作业不得超过3人，作业时应戴安全帽、穿雨衣、雨裤及长筒雨靴。每工作2小时，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。

4.5经常检查支架、滑轮、绳索是否牢固。吊斗要挂牢，在境垂直运输时，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，以防物体坠落伤人。提上来的土石要倒干净，卸在空口2米以外且不得高于孔口，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。