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１．工程概况
中铁二院科技培训中心位于重庆市北部新区人和组团，重庆火车北站附近。总用地面积：30562.3平方米，其中一期为工程为培训中心、办公楼及地下车库筑，总建筑面积60424.4平方米，地上办公楼局部12层、培训中心22层、地下车库1层。基础结构局部采用人工挖孔桩基础，总桩数210根，桩径800~1500，樁长不小于3倍桩径，且不小于5m。桩基持力层为中风化砂质基岩，其天然单轴抗压强度标准值为9.49Mpa。
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，大部分桩孔位置为较硬和坚硬的泥岩或砂岩，采用风镐掘进速度慢、效率非常低，由于城市内限制爆破施工，于是对于较硬和坚硬的岩石，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打眼（或钻直径20mm孔取芯）,实施松动爆破，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→工程水钻沿桩孔圆周钻孔→风枪打眼松动爆破→出碴→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。
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，见右图。
（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范要求。
（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松动爆破
桩孔圆周形成空心槽后，在桩孔中心部位采用风枪打眼,实施静态爆破。
3.2.4出渣
在每个桩位孔口安装1台JK1型电控卷扬机，负责提出孔内装入料斗的石碴, 并把弃碴堆放到指定地点。
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（按桩径1.5m测算）大约需要2～4立方米自来水，保证孔内积水保持至最小量而不致影响掘进操作。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。
4.施工注意事项
4.1施工前要认真分析挖孔桩处地质钻探资料，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到孔隙中，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，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2h，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，在井内垂直运输时, 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，以防物体堕落伤人。提上来的土石要倒干净，卸在孔口2m以外，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。
4.6施工中抽水、照明、通风等所配电气设备应“一机、一箱、一闸、一漏保”，供电线路要用三芯电缆，电线要架空，不得拖拽在地上。并经常检查电线和漏电保护器是否完好。
4.7从孔中抽水时排水口应距孔口5m以外，并保证施工现场排水畅通。
4.8保持井内有足够的新鲜空气，不断向井内送风，并应经常检查孔洞内的二氧化碳含量。二氧化碳浓度如超过3%，应增设通风设备，以保人身安全。
4.9严禁通过卷扬机运送施工人员，人离开施工现场，要把孔口盖好，并设立明显警戒标志。
5.结束语
挖孔桩的优点是需要机具设备少，成孔后可直观检查孔内土质状况，基桩质量有可靠保证。中铁二院科技培训中心工程共210根人工挖孔桩，采用工程水钻钻孔取芯与松动爆破相结合的施工方法，自2008年9月16日开工，到2009年10月16日基桩全部顺利结束。虽然地质复杂, 由于采用了切实可行的施工技术，还是安全、优质、高效地完成了施工任务。
中铁二院科技培训中心位于重庆市北部新区人和组团，重庆火车北站附近。总用地面积：30562.3平方米，其中一期为工程为培训中心、办公楼及地下车库筑，总建筑面积60424.4平方米，地上办公楼局部12层、培训中心22层、地下车库1层。基础结构局部采用人工挖孔桩基础，总桩数210根，桩径800~1500，樁长不小于3倍桩径，且不小于5m。桩基持力层为中风化砂质基岩，其天然单轴抗压强度标准值为9.49Mpa。
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，大部分桩孔位置为较硬和坚硬的泥岩或砂岩，采用风镐掘进速度慢、效率非常低，由于城市内限制爆破施工，于是对于较硬和坚硬的岩石，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打眼（或钻直径20mm孔取芯）,实施松动爆破，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→工程水钻沿桩孔圆周钻孔→风枪打眼松动爆破→出碴→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。
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，见右图。
（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范要求。
（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松动爆破
桩孔圆周形成空心槽后，在桩孔中心部位采用风枪打眼,实施静态爆破。
3.2.4出渣
在每个桩位孔口安装1台JK1型电控卷扬机，负责提出孔内装入料斗的石碴, 并把弃碴堆放到指定地点。
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（按桩径1.5m测算）大约需要2～4立方米自来水，保证孔内积水保持至最小量而不致影响掘进操作。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。
4.施工注意事项
4.1施工前要认真分析挖孔桩处地质钻探资料，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到孔隙中，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，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2h，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，在井内垂直运输时, 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，以防物体堕落伤人。提上来的土石要倒干净，卸在孔口2m以外，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。
4.6施工中抽水、照明、通风等所配电气设备应“一机、一箱、一闸、一漏保”，供电线路要用三芯电缆，电线要架空，不得拖拽在地上。并经常检查电线和漏电保护器是否完好。
4.7从孔中抽水时排水口应距孔口5m以外，并保证施工现场排水畅通。
4.8保持井内有足够的新鲜空气，不断向井内送风，并应经常检查孔洞内的二氧化碳含量。二氧化碳浓度如超过3%，应增设通风设备，以保人身安全。
4.9严禁通过卷扬机运送施工人员，人离开施工现场，要把孔口盖好，并设立明显警戒标志。
5.结束语
挖孔桩的优点是需要机具设备少，成孔后可直观检查孔内土质状况，基桩质量有可靠保证。中铁二院科技培训中心工程共210根人工挖孔桩，采用工程水钻钻孔取芯与松动爆破相结合的施工方法，自2008年9月16日开工，到2009年10月16日基桩全部顺利结束。虽然地质复杂, 由于采用了切实可行的施工技术，还是安全、优质、高效地完成了施工任务。