1、水鉆法介紹

所謂水鉆法，即采用鉆孔取芯機(jī)（水磨鉆機(jī)）在需要開(kāi)挖的巖面上鉆孔取芯，通過(guò)鉆孔取芯機(jī)沿管徑外沿鉆若干個(gè)孔，孔孔相連，待所有鉆孔連成一個(gè)環(huán)后，巖芯便與巖壁分離，形成一圓外周臨空面，然后對(duì)剩余的巖芯部分進(jìn)行打孔，孔內(nèi)打入鋼楔，捶擊鋼楔擠壓巖石，使巖石同時(shí)受到鉛錘面上的剪切力和水平面上的拉力作用，當(dāng)擠壓力大于極限抗拉力和極限抗剪切力之和時(shí)，巖石沿水平面被拉裂并從底部發(fā)生剪切破裂，最后將破裂分離的巖塊利用機(jī)具運(yùn)出。全部完成一輪工序后，即可進(jìn)行下一輪鉆孔、取芯、破碎、外運(yùn)，如此進(jìn)行反復(fù)循環(huán)，直至滿足頂管空間需求。因鉆孔取芯機(jī)在操作過(guò)程中需要用冷卻水對(duì)鉆頭處進(jìn)行水冷，保證打鉆過(guò)程中不淤鉆、不卡鉆，故稱之為“水鉆法”。

2、水鉆法在柳州市的應(yīng)用

柳東新區(qū)位于柳州市東面，屬于城市發(fā)展東擴(kuò)區(qū)域，實(shí)行分流制排水體制。柳東新區(qū)官塘片區(qū)污水收集管網(wǎng)第二合同段管道全長(zhǎng)11506m，管徑為d1200-1800，管道埋深為3-8m。管線需要穿越田地、道路、河溝等，施工條件復(fù)雜，沿線地質(zhì)情況為雜填土、塑性粘土、粉質(zhì)粘土、砂礫石、淤泥質(zhì)粘土、中風(fēng)化巖和微風(fēng)化巖等，局部地段有連續(xù)或不連續(xù)的中微風(fēng)化巖，地下水位較高。根據(jù)管線地勘資料顯示，約有總長(zhǎng)為200m的管道位于微風(fēng)化白云巖層，巖體均勻，其中EW10#-EW11#段管道長(zhǎng)約120m，GW4#-GW5#段長(zhǎng)約80m，設(shè)計(jì)管道管徑為d1800mm。由于受地形、地質(zhì)、經(jīng)濟(jì)條件限制，只能采取人工掘進(jìn)頂管施工的方式。如果采用傳統(tǒng)的人工風(fēng)鎬掘進(jìn)施工，將面臨施工空間較小、施工難度大、工期無(wú)法保證等困難，沿線居民也不允許采用炸藥爆破開(kāi)槽工藝，考慮巖層的特性，因此必須采取針對(duì)性的特殊方式進(jìn)行石方破除施工——水鉆掘進(jìn)法。

3、施工工序

主要工序及工藝流程如下：施工準(zhǔn)備→測(cè)量及校準(zhǔn)→頂管工作井開(kāi)挖及澆筑→敷設(shè)頂管導(dǎo)軌→設(shè)置頂進(jìn)后背→安裝頂進(jìn)設(shè)備→吊放管節(jié)→挖掘頂進(jìn)（水鉆施工）→測(cè)量及糾偏→再次挖掘頂進(jìn)（水鉆施工）→循環(huán)作業(yè)→水泥壓漿→管道抹帶→檢查井砌筑。

3.1頂管工作井

頂管工作井的施工方法很多，本工程采用逆作法施工，由上至下分層開(kāi)挖分層施工。每層深1-1.5m，每開(kāi)挖一層，立即進(jìn)綁扎鋼筋、支立模板、澆筑混凝土，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30。井體澆筑到設(shè)計(jì)深度后先澆筑混凝土墊層，墊層強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，然后綁扎鋼筋澆筑混凝土底板。由全站儀定位好頂進(jìn)中心線后鋪設(shè)鋼導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌應(yīng)順直、平行、等高。工程采用2臺(tái)活塞式液壓千斤頂作為主頂。千斤頂后端用鋼板和靠背鋼鋼筋混凝土將反力均勻作用于工作井，前端頂進(jìn)利用頂鐵、分壓環(huán)將頂力傳至管節(jié)。分壓環(huán)制作具有足夠的剛性，與管端面接觸相對(duì)平整，無(wú)變形，這樣軸向頂力能夠均勻分配于管材，從而防止管口變形。EW10#-EW11#段管線和GW4#-GW5#段管線分別設(shè)置4個(gè)工作井，工作井平面尺寸為7000mm×4000mm，實(shí)行雙向?qū)斒┕ぁ?/span>

3.2管節(jié)吊放

當(dāng)井內(nèi)外的準(zhǔn)備工作完成后，驗(yàn)收合格的管材用起重設(shè)備吊到工作井的導(dǎo)軌上就位。頂管前應(yīng)在管材兩端安裝3mm的木層墊板，可以有效緩沖管材相互之間的壓力。這樣可以保護(hù)管材在擠壓的情況下不變形、不破口、不破裂。

3.3水鉆法掘進(jìn)

水鉆掘進(jìn)施工主要包括以下幾道關(guān)鍵工序：搭設(shè)支架、水鉆取芯、芯柱外運(yùn)、樁芯破碎、碎塊外運(yùn)。