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摘要：传统的石方井挖一般采用爆破方式，而在部分特殊区域，爆破方式不可行，因此，有必要采取替代措施。本文以思南县城库岸治理工程的抗滑桩工程为例，介绍一种采用水磨钻机+劈裂机的石方井挖施工方式。
关键词：抗滑桩 石方井挖 水磨钻机+劈裂机
思南县城库岸治理工程的抗滑桩工程为库岸加固的主要工程措施，位于思南县城区左岸河街一带，左邻民居，右临原防洪堤，共布置125根人工挖孔抗滑桩。其中截面2×3m计36根，3×4m计89根，桩长22m—32m不等，嵌入基岩段长度8～14m。
抗滑桩底部基岩岩质单元主要为志留系中上统韩家店群（S2-3hn）：以灰绿色、黄绿色泥页岩为主，顶部夹粉砂质泥岩，为城区斜坡下伏基岩，其特征详述如下：
Ⅴ-1单元：全风化黄色泥岩、粉砂质泥岩，泥岩基岩出露区浅表部和覆盖层下部，外观尚能分辨出原岩层次和结构，但一经机械扰动即呈散体—碎石和粘土的混和物，岩芯样表现为硬塑或坚硬碎石土，岩石完整性指数为0.15，岩体基本质量等级为Ⅴ级，局部分布于抗滑桩布置区域。
Ⅴ-2单元：强风化黄色泥岩、粉砂质泥岩，岩芯呈碎块状或碎片状，断口均为黄色风化蚀变裂隙，夹泥较为严重，岩芯采取率40～50%，钻进速度快，钻进过程中受机械震动后易碎裂，岩体破碎，属破碎或极破碎的极软岩，岩石完整性指数为0.35～0.15，岩体基本质量等级为Ⅴ级，广泛分布于抗滑桩布置区域。
Ⅴ-3单元：弱风化灰色泥岩、粉砂质泥岩，岩芯呈短柱状或碎块状，断口部分具褐色风化蚀变裂隙，岩芯采取率60%左右，岩体较破碎，属较破碎或破碎的软质岩，岩石完整性指数为0.55～0.35，岩体基本质量等级为Ⅴ级，广泛分布于抗滑桩布置区域。
Ⅴ-4单元：微～新鲜灰色泥岩、粉砂质泥岩，岩芯呈短柱状或长柱状，采取率大于80%，断口偶有褐色风化蚀变裂隙，岩体较完整，属较完整的软岩，岩石完整性指数为0.55～0.75，岩体基本质量等级为Ⅳ级，广泛分布于抗滑桩布置区域。
抗滑桩底部基岩岩质单元物理力学参数见下表
抗滑桩底部基岩岩质单元物理力学参数表
抗滑桩传统石方井挖一般采用爆破开挖，而本工程抗滑桩距民居最近仅15m左右，距原浆砌石防洪堤仅2m。民居多为1～7层砖混结构，年代较老，少有桩基；原防洪堤为浆砌石结构，部分段坐落于基岩，部分段落于土层。如采用爆破作业，将会危及附近民居及原防洪堤，不仅将产生不菲的赔偿，且带来不好的社会影响。
为此，本工程抗滑桩的石方井挖放弃采用传统的爆破开挖方式，而是采用水磨钻机+劈裂机作为岩层进尺作业机械，以满足施工需要。
一、工作原理及施工流程
1、劈裂机：以液压油为驱动力，并巧妙地应用斜契原理，使静爆器头劈力破拆力达到几百吨甚至上千吨，从而使坚硬的岩石分离达到掘进深度。其工作原理是从泵站输出的超高压油驱动油缸产生巨大的推动力，并经机械放大后即可使岩石按预定方向裂开。
劈裂机施工流程：施工准备—风枪钻孔—劈裂机劈石—风镐解石—人工装碴—卷扬机吊桶—胶轮车出碴—挖机装车—自卸车外运。
2、水磨钻机：以全密封4KW、5.5KW电机带动连杆、钻筒转动进行钻孔作业。
水磨钻机施工流程：施工准备—水磨机钻孔—风镐修边—人工装碴—卷扬机吊桶—胶轮车出碴。
二、钻孔布置
2.1、水磨钻机布孔
1）3×4桩孔：
（1）沿桩四边均匀布设，孔间搭接长度2cm。
（2）沿桩四周布设后，再沿长边中点边线布设一条钻孔线，孔间搭接长度2cm。
（3）全断面共计布设钻孔117个，钻深0.5-0.6 m，钻筒直径0.16m。
2）2×3桩孔：
（1）沿桩四边均匀设置，孔间搭接长度2cm。
（2）沿桩四周布设后，再沿长边中点边线布设一条钻孔线，孔间搭接长度2cm。
（3）全断面共计布设钻孔82个，钻深0.5-0.6m，钻筒直径0.16m。
2.2、劈裂机布孔
1）3×4桩孔
（1）沿水磨钻机钻孔内边线约0.3m布设，纵、横排距、间距约为0.3m。
（2）全断面共布设42mm风枪钻孔80个，钻深0.5-0.6m。
2）2×3桩孔
（1）沿水磨钻机钻孔内边线约0.3-0.35m布设，纵、横排距、间距约为0.3-0.35m。
（2）全断面共布设42mm风枪钻孔24个，钻深0.5-0.6m。
水磨钻机及劈裂机布孔详见以下钻孔布置示意图。
水磨钻机、劈裂机钻孔布置示意图（单位：cm）
三、机械设备、材料及人员配置
每孔配置5.5KW水磨钻机二台、劈裂机一台，劈裂枪二支及相应易损件以及辅助固定材料若干（槽钢、顶陀、大木枋）；3m3/min空压机一台，风镐一支、2KW水泵一个及配套管带、滴水管；载重5t卷扬机一台、胶轮弃碴车一辆，0.2-0.6吊桶一个（用于清边、清底）。
井底二台水磨钻机配钻机操作熟练工2人，辅助工1人（配合熟练工作业），风镐操作熟练工1人、辅助工1人（装碴）；劈裂机操作熟练工2人，井口配卷扬机操作熟练工1人，辅助工1人（弃碴以及配合熟练工作业）。
全项目配置5.5KW水磨钻机60台及相应易损件； 载重5t卷扬机30台及相应易损件。
四、操作方法
钻孔开始前送风至井底，同时抽排井底集水（随集、随抽直至该循环进尺施工完成），再将水磨钻机、风镐以及配套的相应机具、材料吊入孔内，人工通过爬梯下到井底。将水磨钻机固定，水钻机不能有任何摆动和晃动。完成电源及机械检查后，可开始钻孔。钻机钻孔完成后，因钻孔搭接部位伸入孔内3—4cm，影响桩心钢筋笼安放，可人工清边处理。 水磨钻机出碴完成后布设风枪钻孔位，然后根据已布孔位钻孔深0.6m，孔径42mm。部分风枪钻孔完成后吊入劈裂机，从靠水磨钻机钻出的临空面开始裂石作业。劈裂机使用前先注入液压油，然后进行动力源和油管检查，然后进行劈裂操作。将劈裂器插入岩石或混凝土的孔内，开始分裂。如分裂物品的强度已超过了静爆机的最大分裂力，应重新设置分裂点或重新涂抹润滑脂。
劈裂完成后采用风镐进行解石，再人工吊桶装碴卷扬机吊出井口，人工用胶轮车弃至井口2m外临时堆土场。
整个施工过程中采用水泵及时抽排井内集水
五、安全施工及防范措施
施工前需对操作人员必须进行专门培训，培训合格后才能上岗作业。操作人员必须戴安全帽，穿工作服，不能穿宽松衣服，不能佩戴悬挂饰物，以免发生缠绕事故。在未弄清工作区域内的带电体埋设情况时，需戴上绝缘橡胶手套，穿绝缘胶鞋，长时间操作时戴上保护耳罩。
电源线应保证地线可靠接地。安装或拆卸水钻机零部件时要求切断电源。电源必须带有额定漏电动作电流不大于15毫安，动作时间不大于0.1秒的漏电保护器，且必须防止在工作场所外面，同时应有人在场监护。
钻孔作业之前先起动空压机，通过风管向井下送风，施工人员再下至井中，直至全部完成该孔施工作业，施工人员回到地面停止送风。水钻机不能在危险环境下，特别是粉尘、易燃易爆气体的环境下工作。水管堵塞或电机淋雨进水、受潮时不能开机工作。
六、施工特点
采用水磨钻机+劈裂机的石方井挖施工方式对比传统的爆破开挖具有以下优点：
1、无震动、无冲击、噪音小、无污染、无粉尘作业。
2、由于噪音较小，对周边居民影响较小，故施工灵活性高，故施工速度较快。
3、施工相对简单、易操作，经过培训后，一般施工人员均能掌握施工方法。
4、水磨钻机钻孔孔壁光滑、尺寸精准。
5、安全性更好。
结语：
本抗滑桩工程开始于2012年9月，完工于2014年1月，其中石方井挖量约1.5万m3，，均采用以上施工方式。本工程于2014年1月通过工程验收，说明本工程采用的的水磨钻机+劈裂机的石方井挖方式，用于替代在受限区域的爆破开挖，具有相当的可操作性。对类似受限的石方明挖区域，也可参照本方法使用。
关键词：抗滑桩 石方井挖 水磨钻机+劈裂机
思南县城库岸治理工程的抗滑桩工程为库岸加固的主要工程措施，位于思南县城区左岸河街一带，左邻民居，右临原防洪堤，共布置125根人工挖孔抗滑桩。其中截面2×3m计36根，3×4m计89根，桩长22m—32m不等，嵌入基岩段长度8～14m。
抗滑桩底部基岩岩质单元主要为志留系中上统韩家店群（S2-3hn）：以灰绿色、黄绿色泥页岩为主，顶部夹粉砂质泥岩，为城区斜坡下伏基岩，其特征详述如下：
Ⅴ-1单元：全风化黄色泥岩、粉砂质泥岩，泥岩基岩出露区浅表部和覆盖层下部，外观尚能分辨出原岩层次和结构，但一经机械扰动即呈散体—碎石和粘土的混和物，岩芯样表现为硬塑或坚硬碎石土，岩石完整性指数为0.15，岩体基本质量等级为Ⅴ级，局部分布于抗滑桩布置区域。
Ⅴ-2单元：强风化黄色泥岩、粉砂质泥岩，岩芯呈碎块状或碎片状，断口均为黄色风化蚀变裂隙，夹泥较为严重，岩芯采取率40～50%，钻进速度快，钻进过程中受机械震动后易碎裂，岩体破碎，属破碎或极破碎的极软岩，岩石完整性指数为0.35～0.15，岩体基本质量等级为Ⅴ级，广泛分布于抗滑桩布置区域。
Ⅴ-3单元：弱风化灰色泥岩、粉砂质泥岩，岩芯呈短柱状或碎块状，断口部分具褐色风化蚀变裂隙，岩芯采取率60%左右，岩体较破碎，属较破碎或破碎的软质岩，岩石完整性指数为0.55～0.35，岩体基本质量等级为Ⅴ级，广泛分布于抗滑桩布置区域。
Ⅴ-4单元：微～新鲜灰色泥岩、粉砂质泥岩，岩芯呈短柱状或长柱状，采取率大于80%，断口偶有褐色风化蚀变裂隙，岩体较完整，属较完整的软岩，岩石完整性指数为0.55～0.75，岩体基本质量等级为Ⅳ级，广泛分布于抗滑桩布置区域。
抗滑桩底部基岩岩质单元物理力学参数见下表
抗滑桩底部基岩岩质单元物理力学参数表
抗滑桩传统石方井挖一般采用爆破开挖，而本工程抗滑桩距民居最近仅15m左右，距原浆砌石防洪堤仅2m。民居多为1～7层砖混结构，年代较老，少有桩基；原防洪堤为浆砌石结构，部分段坐落于基岩，部分段落于土层。如采用爆破作业，将会危及附近民居及原防洪堤，不仅将产生不菲的赔偿，且带来不好的社会影响。
为此，本工程抗滑桩的石方井挖放弃采用传统的爆破开挖方式，而是采用水磨钻机+劈裂机作为岩层进尺作业机械，以满足施工需要。
一、工作原理及施工流程
1、劈裂机：以液压油为驱动力，并巧妙地应用斜契原理，使静爆器头劈力破拆力达到几百吨甚至上千吨，从而使坚硬的岩石分离达到掘进深度。其工作原理是从泵站输出的超高压油驱动油缸产生巨大的推动力，并经机械放大后即可使岩石按预定方向裂开。
劈裂机施工流程：施工准备—风枪钻孔—劈裂机劈石—风镐解石—人工装碴—卷扬机吊桶—胶轮车出碴—挖机装车—自卸车外运。
2、水磨钻机：以全密封4KW、5.5KW电机带动连杆、钻筒转动进行钻孔作业。
水磨钻机施工流程：施工准备—水磨机钻孔—风镐修边—人工装碴—卷扬机吊桶—胶轮车出碴。
二、钻孔布置
2.1、水磨钻机布孔
1）3×4桩孔：
（1）沿桩四边均匀布设，孔间搭接长度2cm。
（2）沿桩四周布设后，再沿长边中点边线布设一条钻孔线，孔间搭接长度2cm。
（3）全断面共计布设钻孔117个，钻深0.5-0.6 m，钻筒直径0.16m。
2）2×3桩孔：
（1）沿桩四边均匀设置，孔间搭接长度2cm。
（2）沿桩四周布设后，再沿长边中点边线布设一条钻孔线，孔间搭接长度2cm。
（3）全断面共计布设钻孔82个，钻深0.5-0.6m，钻筒直径0.16m。
2.2、劈裂机布孔
1）3×4桩孔
（1）沿水磨钻机钻孔内边线约0.3m布设，纵、横排距、间距约为0.3m。
（2）全断面共布设42mm风枪钻孔80个，钻深0.5-0.6m。
2）2×3桩孔
（1）沿水磨钻机钻孔内边线约0.3-0.35m布设，纵、横排距、间距约为0.3-0.35m。
（2）全断面共布设42mm风枪钻孔24个，钻深0.5-0.6m。
水磨钻机及劈裂机布孔详见以下钻孔布置示意图。
水磨钻机、劈裂机钻孔布置示意图（单位：cm）
三、机械设备、材料及人员配置
每孔配置5.5KW水磨钻机二台、劈裂机一台，劈裂枪二支及相应易损件以及辅助固定材料若干（槽钢、顶陀、大木枋）；3m3/min空压机一台，风镐一支、2KW水泵一个及配套管带、滴水管；载重5t卷扬机一台、胶轮弃碴车一辆，0.2-0.6吊桶一个（用于清边、清底）。
井底二台水磨钻机配钻机操作熟练工2人，辅助工1人（配合熟练工作业），风镐操作熟练工1人、辅助工1人（装碴）；劈裂机操作熟练工2人，井口配卷扬机操作熟练工1人，辅助工1人（弃碴以及配合熟练工作业）。
全项目配置5.5KW水磨钻机60台及相应易损件； 载重5t卷扬机30台及相应易损件。
四、操作方法
钻孔开始前送风至井底，同时抽排井底集水（随集、随抽直至该循环进尺施工完成），再将水磨钻机、风镐以及配套的相应机具、材料吊入孔内，人工通过爬梯下到井底。将水磨钻机固定，水钻机不能有任何摆动和晃动。完成电源及机械检查后，可开始钻孔。钻机钻孔完成后，因钻孔搭接部位伸入孔内3—4cm，影响桩心钢筋笼安放，可人工清边处理。 水磨钻机出碴完成后布设风枪钻孔位，然后根据已布孔位钻孔深0.6m，孔径42mm。部分风枪钻孔完成后吊入劈裂机，从靠水磨钻机钻出的临空面开始裂石作业。劈裂机使用前先注入液压油，然后进行动力源和油管检查，然后进行劈裂操作。将劈裂器插入岩石或混凝土的孔内，开始分裂。如分裂物品的强度已超过了静爆机的最大分裂力，应重新设置分裂点或重新涂抹润滑脂。
劈裂完成后采用风镐进行解石，再人工吊桶装碴卷扬机吊出井口，人工用胶轮车弃至井口2m外临时堆土场。
整个施工过程中采用水泵及时抽排井内集水
五、安全施工及防范措施
施工前需对操作人员必须进行专门培训，培训合格后才能上岗作业。操作人员必须戴安全帽，穿工作服，不能穿宽松衣服，不能佩戴悬挂饰物，以免发生缠绕事故。在未弄清工作区域内的带电体埋设情况时，需戴上绝缘橡胶手套，穿绝缘胶鞋，长时间操作时戴上保护耳罩。
电源线应保证地线可靠接地。安装或拆卸水钻机零部件时要求切断电源。电源必须带有额定漏电动作电流不大于15毫安，动作时间不大于0.1秒的漏电保护器，且必须防止在工作场所外面，同时应有人在场监护。
钻孔作业之前先起动空压机，通过风管向井下送风，施工人员再下至井中，直至全部完成该孔施工作业，施工人员回到地面停止送风。水钻机不能在危险环境下，特别是粉尘、易燃易爆气体的环境下工作。水管堵塞或电机淋雨进水、受潮时不能开机工作。
六、施工特点
采用水磨钻机+劈裂机的石方井挖施工方式对比传统的爆破开挖具有以下优点：
1、无震动、无冲击、噪音小、无污染、无粉尘作业。
2、由于噪音较小，对周边居民影响较小，故施工灵活性高，故施工速度较快。
3、施工相对简单、易操作，经过培训后，一般施工人员均能掌握施工方法。
4、水磨钻机钻孔孔壁光滑、尺寸精准。
5、安全性更好。
结语：
本抗滑桩工程开始于2012年9月，完工于2014年1月，其中石方井挖量约1.5万m3，，均采用以上施工方式。本工程于2014年1月通过工程验收，说明本工程采用的的水磨钻机+劈裂机的石方井挖方式，用于替代在受限区域的爆破开挖，具有相当的可操作性。对类似受限的石方明挖区域，也可参照本方法使用。