水磨钻法施工是一种新型的施工方法。与石质基岩常用的爆破开挖、旋挖钻、冲击钻施工等桩基施工不同，水磨钻法主要是采用直径为120～150mm的混凝土取芯机沿桩基础设计圆周取出高约为500～600mm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。在分块的岩石上钻上一排小孔，然后再小孔内锥入钢楔子，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市，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。

 

水磨钻法主要特点是：场地适应性高，环境影响低（主要指污水和泥浆）、噪声小、对周边建筑物震动和扰动小，不受火工品供应限制，施工本身对地质条件适应性高、进度稳定、安全性好。

一、水磨钻法施工的特点

水磨钻法施工主要特点是：场地适应性高，环境影响低（主要指污水和泥浆）、噪声小、对周边建筑物震动和扰动小，不受火工品供应限制，施工本身对地质条件适应性高、进度稳定、安全性好。

水磨钻施工与爆破施工及冲击钻施工技术对比分析

相对爆破法开挖桩孔，水磨钻施工不需要爆破，对周边建筑物影响小，不需要受爆破条件的限制。和爆破施工技术在总体施工进上基本持平, 但爆破施工附带的问题较多, 比如在施工过程中易因震动对周边居民影响造成纠纷或火工品供应受限问题造成停工或经济损失。

相对于钻孔桩中的冲击钻施工，不需要为钻机平整场地，不需要泥浆循环，不破坏岩体，不对地基形成冲击，对环境影响小，周边建筑物震动影响微小，更适合环保要求高的作业环境；相对于旋挖钻，对地质和地形的适应性更好。

二、水磨钻施工工艺简介

水磨钻主要有水磨钻机、水磨钻筒和专用水泵三部分组成。一般一个水磨钻机配备3-5水磨钻筒，一个水磨钻筒上有7个刀头。水磨钻筒外径为13-16公分，内径为12-15公分，壁厚度为1公分，高度为62-70公分，电机功率2.5-3.0KW一个循环可钻60公分。配套水泵外径为12公分，高度为40公分，功率0.25-0.5KW。一台水磨钻全套设备约为6000元。非常适用于桩基孔底入岩施工。

1.主要施工工艺如图所示。

2.施工人员组合：6人一组使用两台水钻同时施工2个孔，其中井下作业每孔

2人，地面负责出渣2人。

3.施工顺序

⑴钻取四周岩石：沿桩基孔壁布置周边取芯点，取芯圆与锁口内壁相切，取芯圆之间的距离应比取芯直径小20～30mm,。依次钻取外周的岩芯，取出的岩芯高约500mm，将外周岩芯取完后桩芯体岩便形成一个环形临空面。

⑵钻取中间岩石： 沿桩半径钻取岩芯，将桩芯岩体等分成三等份，每份占桩芯岩体的1/3，以便于岩体破裂。

⑶手电钻打孔：用手电钻在桩芯岩体上钻眼，再将桩岩石分成六等份。

⑷插入钢楔、击打钢楔分裂岩石：在沿桩基径向手电钻钻出的孔内打入钢楔，用大锤锤击钢楔使岩体获得一个水平的冲击力，在水平冲击力作用下岩石沿铅锤面被拉裂，底部会发生水平剪切破裂。依次分裂岩体，直至该层桩芯岩体全部被破裂。

⑸人工装渣，电动提升机出渣：一次单循环施工作用后，将水钻钻出的岩芯进行依次出渣，出渣从桩孔德一侧进行，然后插入钢楔，击打钢楔分裂岩石后再进行一次出渣。

⑹桩孔修正及下一循环的施工：由于水钻钻芯后桩基孔壁成锯齿状，为保证有效桩径与设计桩径一致，要敲掉侵占桩基空间的岩石锯齿。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，同时标出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.成孔检查与验收

检查内容包括：孔底沉渣是否清理干净，孔径、孔深、倾斜度。先检查孔口的孔径，然后使用垂线、钢尺检查倾斜度及孔深，要求孔径和孔深部小于设计值，倾斜小于0.5%。

实施上, 水磨钻施工不存在欠挖现象, 但由于沿护壁弧线方向施工, 为确保施工效率, 作业时需进行部分超挖。在现场施工过程中, 可用加大开挖工作量的方法来减小扩孔系数,理论上虽可通过减小钻机直径或尽量往护壁内侧靠、钻多次芯来减少超挖, 进而减小扩孔系数, 但进度及成本上则会受到限制。一般水磨钻施工技术的孔桩扩孔系数约1.05。

三、水磨钻施工的应用前景

1．从实施效果中可以看出, 水磨钻施工技术具有如下优越性:

⑴ 低噪音, 扰动小。水磨钻施工作业发出的声音基本上来源于钻取岩体时设备与岩体的磨切,响度有限, 对附近居民的生活不会构成太大影响。

⑵ 不破坏岩体, 增加了安全保证。水磨钻施工技术基本上不会对岩体造成扰动、破坏, 增加了安全保证。

⑶进度较快, 不受材料供应及环境的影响。水磨钻施工无需使用任何材料, 且不受到天气及周围环境影响, 确保了施工进度。

⑷ 成孔质量好, 扩孔系数小。水磨钻施工成孔规则, 超挖欠挖控制良好, 所以可大大降低混凝土的超灌几率, 减小了损失。

⑸水磨钻施工技术适用于作业面小、人群密集程度高, 以及对噪声、震动干扰较敏感的结构物基础的开挖施工。

⑹ 使用水磨钻施工技术, 在扩大基础、抗滑桩、桥台等工程中均可应用水磨钻施工技术, 它既能减少混凝土的消耗量, 又不受材料供应、天气及周围环境的影响。

2.水磨钻施工法的推广价值

水磨钻法施工目前多见于铁路既有线或临近既有线条件下的桩基施工。但事实上，在城市市政工程和建筑工程中，水磨钻法施工同样具有广阔的应用前景和推广价值。

水磨钻法施工桩基有其成本优势，水磨钻法施工由于其不需要油料、火工品，以及扩孔系数小，节省混凝土，且其人工与钻爆法持平，随着油料、材料成本的上涨，其成本优势将进一步显现。

水磨钻法有工期优势，由于水磨钻法对地层扰动低，可在同一区域布置更多的作业面。由于不需要爆破，施工可以24小时循环，同时不受天气和材料供应限制，对工期有较高要求的时候其具有显著的应用价值。

由于水磨钻法施工难度低，对工人的技术要求相对较低，易于组织施工，更适合大规模施工，对工期和成本能进一步优化。