“零擾動”樁基微風化灰岩承台石方開挖工法

《“零擾動”樁基微風化灰岩承台石方開挖工法》是中建五局第三建設有限公司完成的建築類施工工法。完成人是蔣彪、黃強、唐睿、李檬、陳佳。該工法適用於工期要求嚴，屬於喀什特地貌，下部基礎為樁基礎，需快速插入承台石方開挖施工。

《“零擾動”樁基微風化灰岩承台石方開挖工法》的主要特點是：在施工過程中對已完成樁基礎擾動小；可以克服抗壓強度高達80兆帕及以上岩石普通履帶式液壓破碎機無法炮除缺點；施工噪音明顯小於履帶式液壓破碎機在工期緊湊情況下適用於80兆帕及以上承台岩石切割對下部樁基礎擾動影響小，該工法施工優勢非常明顯。

2021年11月5日，《“零擾動”樁基微風化灰岩承台石方開挖工法》被湖南省住房和城鄉建設廳評定為湖南省2020年度工程建設省級工法。

基本介紹

• 中文名：“零擾動”樁基微風化灰岩承台石方開挖工法
• 工法編號：HNJSGF173-2020
• 主要榮譽：湖南省2020年度工程建設省級工法
• 完成單位：中建五局第三建設有限公司
• 完成人：蔣彪、黃強、唐睿、李檬、陳佳
• 審批單位：湖南省住房和城鄉建設廳

形成原因

隨著中國經濟水平的不斷提高，城市文明形象不斷提高情況下，老城區改造及重建迫不容緩，在房地產高周轉，短工期情況下，工程遇到喀什特地貌區域堅硬岩層基礎施工，採用減少施工噪音擾民，尋求有效快速破除微分化灰岩高達120兆帕抗壓強度岩層的並減少對已完成樁基礎的擾動施工方法，確保工程質量“一次成型，質量最優”原則下，選擇經濟合理的施工方法作為工程不可以或缺的部分。

為實現老城區周邊居民密集度大，周邊存在醫院、學校等對噪音敏感區域，為解決這個問題我們對比了各種石方開挖方法，經過綜合對比及已完工程樁基礎的成品保護方面考慮，我們採用水磨鑽和圓盤鋸組合的方式對石方進行切割及人工破除，並對該工法進行了總結，編制施工操作要點和質量安全措施並嚴格執行，保證工程質量，創造工程效益，使其在喀什特地貌區域堅硬岩層基礎施工得到推廣和套用，為步步高中環廣場項目提供了成功的案列。

工法特點

《“零擾動”樁基微風化灰岩承台石方開挖工法》具有以下特點：

1.該工法在施工過程中對已完成樁基礎擾動小；

2.該工法可以克服抗壓強度高達80兆帕及以上岩石普通履帶式液壓破碎機無法炮除缺點；

3.該工法施工噪音明顯小於履帶式液壓破碎機在工期緊湊情況下適用於80兆帕及以上承台岩石切割對下部樁基礎擾動影響小，該工法施工優勢非常明顯。

操作原理

適用範圍

《“零擾動”樁基微風化灰岩承台石方開挖工法》適用於工期要求嚴，屬於喀什特地貌，下部基礎為樁基礎，需快速插入承台石方開挖施工。

技術理論

《“零擾動”樁基微風化灰岩承台石方開挖工法》工藝原理是：

1.根據承台尺寸選用圓盤鋸或者水磨鑽對承台石方進行切割分塊，其中圓盤鋸需要在轉角處對岩石進行基岩無間距取芯6個，為圓盤鋸切割的分塊岩層截斷鑿除提供工作面，其中水磨鑽及圓盤鋸通過機械切割及水的冷卻及潤滑作用減少損耗。

2.水磨鑽及圓盤鋸機械所需工作面小，能較好組織平行流水施工，提高工效，本身材料損耗小，可有效降低施工成本。

工藝流程

《“零擾動”樁基微風化灰岩承台石方開挖工法》的施工工藝流程及操作要點敘述如下：

• 施工工藝流程圖

測量放線→搭設操作架→石方開挖

• 技術操作要點

測量放線

1.在基礎開挖施工前，必須先對基坑內基底標高進行測量，在測量過程應邀請監理旁站並做好測量記錄資料，經監理、業主簽字後歸檔。

2.根據業主提供的坐標控制點，用全站儀將控制點引至基坑邊上，在基坑四周的邊坡上設定主要軸線的控制點。控制點所設的位置應平整穩固，有利於後續施工時方便儀器架設。控制樁用砼保護好，並用紅油漆做好標示，註明該控制點的控制號、軸線等。

3.將經緯儀架在軸線控制點上，對準基坑對面的同一軸上控制點，放出基礎、基礎連繫梁的主軸線，根據主軸線確定其他軸線。不在一條直線上的基礎，每個基礎單獨放出4個角點。

4.每個基礎須根據4個角點或主軸線放出2條相互垂直的柱中心線及300毫米控制線；基礎連繫梁需放出中軸線、邊線和300毫米控制線。

圖1 基礎控制線示意圖

圖2 基礎梁邊線控制線示意圖

搭設操作架

邊長1.5米以下的基槽開挖時，採用水鑽開挖前，須搭設操作架，以輔助水鑽進行切割和碎石調離。操作架採用鋼管搭設。

圖3 操作架示意圖

石方開挖

1.基坑開挖

設計要求基礎嵌岩0.8~1.3米，墊層100毫米厚，根據本機械特性每層切割深度500毫米，因此1.0米以內開挖1.0米，分兩次開挖；1500毫米以內開挖1.5米，分三次開挖，故此基坑開挖準確深度不小於1.65米。由於基礎設計地基為微風化灰岩，岩面凹凸不平，基坑開挖尤其人工修邊難度大，故此，基坑開挖量與基礎砼澆築量需現場按實計量，進入下一道工序前，須請監理現場計量，現場工程師做好記錄，預算員做好配合工作。石方開挖具體步驟如下：

第一步：基槽切割

基槽切割根據基礎形式與水平尺寸採用3種方式：

①對於邊長≤1.5米的獨立基礎，無法採用切割機進行基槽切割，只能採用水鑽沿基礎外沿“無間距取芯”，使該部位岩石與周圍岩石分離，取芯深度600毫米，中間用風鑽眼，間距400毫米；由於機械性能要求0.8~1.2米以內開挖1.2米，分兩次開挖；1.3以內開挖1.8米，分三次開挖，每層開挖600毫米，預留承台基礎磚胎膜位置厚度及作業面50厘米。

圖4 基岩無間距取芯

②對於邊長＞1.5米的獨立基礎採用圓盤鋸對基礎進行分割，當兩相鄰基礎間距小於1.5米時，兩基礎按照大開挖方式兩基礎連通採用圓盤鋸進行分割：基礎周沿全部切割、中間間隔0.5米進行分割，每層切割深度500毫米，為防止過量切割，損傷基槽邊角，基槽4角向2側400毫米採用順鑽取芯（參見圖4），嚴禁超切和漏切而破壞周圍基岩；根據現場踏勘，坑底岩面高低不平，位於一個大面上的基礎須切割2~3盤，才能保證基礎深度要求。另一方面，由於切割機軸承凸出鋸盤50毫米，故而，放基槽邊線時，就得根據現場岩面平整情況，預判需要切割幾盤，根據盤數（n），計算出每邊須預留的操作空間：100毫米×n。

圖5 基槽4 個角切割示意圖

舉例如下：

DJ尺寸為：3.6×3.6×2.5米，嵌岩深度1.5米，墊層厚度0.15米，岩面高差0.25米，為保證“基礎最低點嵌岩深度≥1.5米，切割機從基岩頂面開始切割，共須且4層，才能滿足要求。（0.5×4＞1.5+0.15+0.25=1.9米），過程示意如圖6所示。

圖6 DJ切割示意圖

如上圖所示，由於軸承凸出鋸盤10厘米，所以下一盤寬度要比上一盤窄10×2=20厘米，為保證基槽底部尺寸滿足設計基礎尺寸要求，由下往上每一層切割邊長應為：①3.6×3.6米；②3.8×3.8米；③4.0×4.0米；④4.2×4.2米。

圖7 圓鋸切割基岩

③該工程項目承台尺寸各異，承台長邊尺寸大於2米時，先用圓盤鋸沿邊線切割，根據現場樁基礎布置形式沿切線方向切割，分割成方便取出的不同的條形或小塊形後（分割尺寸示意如下圖），具體以實際分割尺寸為準，採用炮機鑿斷第一層岩石，依照此方法直至達到設計深度要求及機械尺寸工作深度分層要求。

④對於基礎地梁，設計梁寬均為0.3米，而單棟基礎地梁長250米。若採用水鑽切割，則單棟基礎地梁須鑽近625個孔，根據以往經驗，單台水鑽每鑽一個孔需1小時，共需78.5個台班，10台設備同時作業，每棟基礎地梁梁槽需8天（含基槽切割和岩石破除），且人工成本高；而用切割機功效明顯提高，5天即可切完整棟樑。切割機切割地梁基槽，亦須根據現場地形確定切割工藝，具體如下：

坑底岩面高低不平，若切割一盤，無法滿足設計深度60厘米（嵌岩50厘米、墊層厚10厘米），故此基礎梁須切割2盤，根據工作面的需求，需切割1.5米的寬度，增大工程量，建議更改地梁標高，提高10厘米，切割1盤滿足施工進度要求。

當採用切割2盤時，而切割機操寬度有1.35米，必須在且第一盤時，預留切割機操作空間。具體如下圖所示：

圖9 按設計梁邊線後退25 ㎝切第一道

圖10 調轉設備方向，切另 一條邊

第二步：用風鑽在第一步所形成的切縫部位鑽眼，間距300毫米左右；

圖11 風鑽取眼示意圖

第三步：將釺桿斜插入第二步風鑽的鑽眼中，採用人工錘擊，直至基礎部位的岩石與基岩徹底分離。

圖12 人工破岩實例

第四步：人工將破碎的岩石搬至坑面，而後利用挖機（基槽上口搭有輔助施工的操作架，無法直接用挖機勾吊）將搬至岩面的岩石轉運至指定堆放點。

第五步：由於岩理分布不規則，在大面破岩完成後，基槽底部尚有10~15厘米左右凹凸起伏，須採用人工配合風鑽將基地鑿平。

材料設備

《“零擾動”樁基微風化灰岩承台石方開挖工法》對材料設備要求如表1所示：

質量控制

施工企業採用《“零擾動”樁基微風化灰岩承台石方開挖工法》施工時，應遵循以下質量控制要求：

工程質量控制標準

1.嚴格執行設計說明中對施工質量的要求。

2.嚴格執行工程監理對該工程制定的工程驗收管理制度；將作業的關鍵時點及時知會監理，主動邀請相關人員對重要的作業環節進行旁站監理。

質量控制措施

1.安排施工組織設計編制人員對全體參與施工的人員進行技術交底，講解工程項目的概況、特點、設計意圖、施組意圖，管理措施、施工方法和技術措施等。

2.根據施工的實際需要，編制好各專項施工方案，向施工作業人員做好詳細的技術交底。

3.建立健全項目的質量管理體系，根據項目特點完善項目的質量管理制度。

4.加強對工程材料進場驗收的管理，保證材料質量符合國家標準。

5.加強對計量器具的日常管理，確保在檢定周期之內使用計量器具。

6.嚴格控制承台開挖尺寸誤差。

7.加強過程監督檢查和檢驗，及時做好工程交驗記錄。

安全措施

施工企業採用《“零擾動”樁基微風化灰岩承台石方開挖工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.項目經理部成立以項目經理、項目副經理、總工程師、安全總監、相關職能部門及施工作業層組成的縱向到底、橫向到邊的安全生產管理機構，企業總部主管部門提供垂直保障，並接受業主、監理以及政府安全監督部門的監督。

2.認真貫徹執行“安全第一，預防為主，綜合治理”的方針，設立專職安全員和班組兼職安全員的安全管理制度，嚴格執行安全生產責任制，明確各級人員的安全生產職責，加強現場安全監督，及時消滅安全隱患，確保全全生產；項目經理、項目總工及專職安全管理人員必須接受專門的安全資格培訓和定期的安全教育，掌握相當的安全生產技術和事故預防技術，熟知國家、行業、地方及企業有關安全生產的方針、政策、法規、制度和標準。

3.工人入場必須進行工程項目、施工隊和班組三級安全教育，並經考試合格後方準上崗作業。

4.特種作業工人，必須持由政府主管部門核發的國家統一製作的《中華人民共和國特種作業操作證》，工程項目安全主管部門嚴格審查進場各類特種作業人員的資格證件，不得使用過期證件，嚴禁使用假證；建立各類特種作業工人的台帳；持有特種作業操作證的人員應嚴格按照《特種作業人員安全技術培訓考核管理規定》的要求，在有效時間內參加複審，複審不合格或過期不參加複審的人員，不得上崗作業。

5.班前安全活動交底（班前講話）

①各作業班組長於每班工作開始前（包括夜間工作前）必須對班組全體人員進行不少於15分鐘的班前安全活動交底。

②班組長應將安全活動交底內容記錄在專用的記錄本上，各班組成員應在記錄本上履行簽字手續。

③班前安全活動交底的內容應包括：

• 施工班組安全生產須知和個人應該承擔的責任
• 施工班組工作中的危險點和應採取的對策；
• 上一班工作中存在的安全問題和應採取的對策。

6.遇有特殊季節和危險性較大的作業前，責任工程師應參加班前安全講話並對工作中應注意的安全事項進行重點交底。

7.項目安全主管部門應加強對各班組班前安全講話情況的監督和檢查，每周應對班前安全講話記錄內容進行檢查並進行點評。

8.對項目實施過程的危險源進行辨識和評估，編制安全生產管理方案，對吊裝、高處作業和動火作業編制專項安全施工方案，嚴格按方案施工，配備數量足夠的安全保護物資。

9.勞動防護用品管理制度

①勞動防護用品的發放標準和發放周期，由企業的安全技術部門根據《勞動防護用品配備標準》，根據各工種的勞動環境和勞動條件，配備具有相應安全、衛生性能的勞動防護用品。

②對於生產中必不可少的安全帽、安全帶、絕緣護品，防毒面縣，防塵口罩等職工個人特殊勞動防護用品，必須根據特定工種的要求配備齊全，並保證質量。

③項目部應建立和健全勞動防護用品的採購、驗收、保管、使用、更換、報廢等管理制度。安檢部門應對購進的勞動防護用品進行驗收。安全技術部門和工會組織進行督促檢查。

④項目部採購、發放和使用的特種勞動防護用品必須具有安全生產許可證、產品合格證和安全鑑定證。對一般勞動防護用品，應該嚴格執行其相應的標準。

⑤凡是從事多種作業或在多種勞動環境中作業的人員，應按其主要作業的工種和勞動環境配備勞動防護用品。如配備的勞動防護用品在從事其他工種作業時或在其他勞動環境中確實不能適用的，應另配或借用所需的其它勞動防護用品。

10.施工現場的臨時用電嚴格執行《施工現場臨時安全技術規範》的有關規範，臨時用電線路採用“三相五線”制，電氣設備和電氣線路絕緣良好，用電設備確保“一機一閘一漏保”，場內架設的電氣線路其懸掛高度和線間距除符合安全規定。施工現場使用的手持照明燈使用36V的安全電壓。

11.編制好觸電應急預案並進行演習，確保應急預案合適有效。

環保措施

施工企業採用《“零擾動”樁基微風化灰岩承台石方開挖工法》施工時，應採取的環保措施是：

1.建立環境保護目標

目標：在保證質量、安全等基本要求的前提下，通過科學管理和技術進步，最大限度地節約資源與減少對環境負面影響的施工活動，實現四節一環保（節能、節地、節水、節材和環境保護）。運用ISO14000環境管理體系，將綠色施工有關內容分解到管理體系目標中去，使綠色施工規範化、標準化。

2.環境保護措施

施工期間對環境進行保護是業主對承包商的要求，也是承包商的自身職責。施工單位應根據企業管理標推、國家省市規定、業主要求，結合工程的具體情況制定該工程《環境保護實施細則》，以細則的各項具體規定作為統一和規範全體施工人員的行為難則。

同時，委派專門的環境保護工作人員，全面負責本項目的環境保護工作。加強環保教育和激勵措施，把環保作為全體施工人員的上崗教育內容之一，提高環保意識。對違反環保的班組和個人進行處罰。

效益分析

中建五局第三建設有限公司採用《“零擾動”樁基微風化灰岩承台石方開挖工法》施工，獲得了良好的經濟效益和社會效益。

經濟效益

根據現場定額測算採用圓盤鋸及水磨鑽切割工效為25立方米/台班，採用傳統履帶液壓破碎機破除工效為3立方米/台班，部分高達120兆帕的岩層無法破除，切割單價為2500元/小時，傳統履帶液壓破碎機破除單價為4000元/小時。採用圓盤鋸及水磨鑽切割節約工期15天，故節約成本15×1500×8=180000元。

社會效益

《“零擾動”樁基微風化灰岩承台石方開挖工法》可降低噪音及加快工期，減少施工成本，節約資源做出了極大改進，特別承台石方開挖處於高考期間，對周邊環境影響較小，該工法能從工期保證和成本節約方面帶來了一定的推廣套用價值和社會效益。

註：施工費用以2018—2021年施工材料價格計算

套用實例

中建五局第三建設有限公司完成的《“零擾動”樁基微風化灰岩承台石方開挖工法》在喀斯特地貌下微分化灰岩承台石方開挖情況下有利於推進節約材料、人工項目成本，獲得了經濟效益和社會效益。

套用實例一：

工程名稱：懷化人民西路暨鶴州路舊城改造（步步高中環廣場）項目

開竣工日期：2019.1~2021.09

建築面積：206579.24平方米

套用實例二：

工程名稱：懷化恆大御景灣C區項目

開竣工日期：2018.06~2021.06

建築面積：164250.24平方米

經過實踐證實，該工法可以降低噪音施工方法及加快工期，減少施工成本，節約資源。

榮譽表彰

2021年11月5日，湖南省住房和城鄉建設廳以湘建科〔2021〕206號檔案發布《關於公布湖南省2020年度工程建設省級工法名單的通知》，《“零擾動”樁基微風化灰岩承台石方開挖工法》被評定為湖南省2020年度工程建設省級工法。