浅谈水钻施工的施工办法及效率

浅谈水钻施工的施工办法及效率

摘要：对于一般砂质土壤、粘性土壤及分化程度较高的岩石基础，施工方法的

不同很难看出效率的差异，但是对于特殊地质如坚硬的岩质基础，选择水钻施工

工艺能够在确保安全的前提下，可以显著提高施工进度。

关键词：效率岩质基础水钻施工

人工挖孔桩基础的工期最关键问题就是成孔的效率，并协调好人工挖孔成孔的质量、安

全的关系，对于一般砂质土壤、粘性土壤及分化程度较高的岩石基础，施工方法的不同很难

看出效率的差异，但是对于特殊地质如坚硬的岩质基础，选择合适的施工工艺能够在确保安

全的前提下，可以显著提高施工进度，本文结合燕山-陈桥π入东海变220kV线路工程情况浅谈水钻施工的施工办法及效率。

1、工程情况

本工程共37基钢管杆。基础采用人工挖孔桩基础、灌注桩基础和人工挖孔桩水磨钻机基础等。其中人工挖孔桩水磨钻机基础有6基（G9、G10、G13、G14、G15、G16），以G15

为例，G15基础型式为SSZG21，桩径2.5m，孔深13.5m，基础地质：0.0m-0.5m花岗岩：全

分化-强分化；0.5m-13.5m中分化花岗岩。

2、工作原理

水钻法主要是采用直径为150mm的混凝土取芯机沿桩基础设计圆周取出高为500mm～600mm的圆柱体岩芯，形成一圆外周临空面，然后对剩余的桩基岩芯部分进行分块，沿圆半径取芯分块形成内部临空面。在分块的岩石上钻一排小孔，然后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作用，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。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【1】。

水钻法施工主要使用的工具和设备及作用主要有：

水钻—沿基础内壁钻孔，使内侧岩石与基础侧壁分离，钻头尺寸150mm×500mm，钻身

包括支撑立杆，电动机，进水口，电源开关，电缆线，升降装置等，钻孔深度600mm，主电机功率5.5kW；

手电钻—在基础内岩石钻孔；

钢楔—手电钻钻孔过后插入钢楔；

水管—水钻、手电钻钻孔时注水；

卷扬机及铁钩—将破碎岩石从基坑内运至坑外；

三相交流同步发电机-额定功率100kW，额定电压400V；

三相异步电动机-功率8.5kW，电压380V；

3、施工队劳动组织

水钻施工工艺主要分两道工序：水钻施工和碎石清渣。因此人员安排主要是水钻施工人

员和清渣施工人员。

4、具体施工过程

4.1搭架

水钻架子的搭设，架体采用扣件式脚手架搭设，为满足架体稳定性及结构性要求，立杆、横纵向水平杆搭设必须满足规范要求，斜向剪刀撑必须加设。架体立杆距离基坑边缘大于

30cm为宜，距离过小，架体稳定性不能得到保证。吊绳与基坑壁应留有足够间距，保证吊

桶能顺利垂直起降。【2】

4.2机具安装

4.2.1水钻安装：水钻上部顶到方木上，利用水钻的上部升降装置可以调节水钻与方木的

距离，使机身固定牢靠；水钻下部垫好方木，注意机身的垂直度，保证水钻的准确性，避免

因为机身的偏位导致基础尺寸变化或偏位；水钻电源必须一机一闸，注意接地保护，保持电

盒干燥；水钻水管接通，机停水断，禁止浪费水资源，同时避免作业面蓄水过多，造成水钻

不便。

4.2.2卷扬机等配套设施安装

卷扬机安放在坑口便于操作和观察孔内人员的位置。卷扬机必须固定牢靠，挂钩使用成

品合格挂钩或光圆钢筋制作的临时挂钩，禁止使用螺纹钢制作的挂钩；固定滑轮的斜撑杆件

连接必须牢固可靠，吊绳与基坑壁应留有足够间距，保证吊桶能顺利垂直起降。

4.3水钻施工及清渣

水钻环绕基础内壁钻取一定高度的若干柱体岩芯，使基础岩芯与整体岩石分离，形成一

个临空面，然后用手电钻在基础岩芯上打孔，在孔内分别插入钢楔，接着用铁锤锤击钢楔，

钢楔给予基础岩芯一个水平拉力和剪切应力，当水平拉力、剪切应力大于岩石的极限抗拉和

抗剪切应力时，基础岩芯就会发生拉裂和剪切破坏，与整体岩石分裂，将破碎的岩石清除出

基坑，修正基础，然后按同样的工序进行下一层施工，如此循环施工，直至基础成型，达到

目的标高位置。碎石清渣过程中尽量用吊桶将基坑内的碎石及石渣吊运至坑外，渣桶装渣量

不得大于2/3桶，若碎石尺寸过大，禁止使用吊绳直接起吊，必须将大石块破碎成小石块用

吊桶起吊。起吊过程中禁止坑内人员踩在吊桶上上下。石渣清理至基坑外一定距离，并及时

将坑外堆渣运走，同时孔口四周设置不小于30cm高木板挡护，防止石块滚入基坑。

在水钻施工过程中还应注意尺寸的复核，确保不超挖不少挖，基础不偏位等现象的发生。

5、小结

通过该施工工艺，G15桩的作业时间只用了14天.缩短工期近一半时间，争取了成孔时间，省去了护壁的制作时间。工效提高一倍。

结合本工程采用传统风镐施工和水钻施工相比较：

（1）针对特殊地质如中分化花岗岩等坚硬岩层，水钻施工进度较快，效率高，工期短；

（2）针对城区及不允许使用爆破的施工现场，水钻施工的噪音低，对周围环境影响小，

更有利于施工队入场施工；

随着电网建设逐步向城区深入，会出现大量技改工程和城区工程，为了尽可能减少对附

近基础土质的扰动及居民环境的打扰，水钻施工工艺作为输电线路基础工程的新工艺，能快速、安全的完成特殊地质的基础开挖【3】。

7、参考文献

【1】王小岐.临近既有线桥梁桩基础水磨钻施工技术.山西建筑【J】.2013.39【9】：178-179

【2】韩延洪.水磨钻在岩石地质下的成孔工艺.公路【J】.2012.7:111-113

【3】胡仕君.水磨钻法施工桩基在城市的应用前景.城市建设理论研究【J】.2012.16:64-69