陳翔

摘 要：介紹旋挖鉆鉆孔灌注樁施工方法，對(duì)適用范圍、施工工藝特點(diǎn)和質(zhì)量注意事項(xiàng)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：旋挖鉆孔樁；施工；工藝

1 工程概況及地質(zhì)狀況

武漢二環(huán)線水東段（和平大道—中北路延長線）工程第三標(biāo)段：起訖里程為： K15+116～K15+918，全長802m。范圍內(nèi)主線橋工程（不含Z037#、Z062#墩）、X2匝道橋工程、樁號(hào)K15+116～K15+918范圍內(nèi)主線橋下兩側(cè)地面鋪道（不含路面瀝清鋪裝）及排水工程、含沿線公交站點(diǎn)工程。主要工程量樁基礎(chǔ)約為112根，其中樁徑類型有φ120，φ130，φ150，樁長約為40m∽64m左右。

本施工段經(jīng)過地區(qū)主要在地質(zhì)構(gòu)造上屬漢口-左嶺復(fù)式向斜核部，場(chǎng)區(qū)底層上覆蓋第第四系沖、洪積物，下覆基巖為第三系泥質(zhì)粉砂巖。場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)地形平坦，屬長江沖積平原地貌 。場(chǎng)區(qū)主要處于平坦?fàn)钇皆瓍^(qū)，地勢(shì)平坦開闊，高程約20～22m。

根據(jù)鉆探結(jié)果，在勘探深度范圍內(nèi)場(chǎng)區(qū)地層共分6大層：（1）-1雜填土；（1）-2素填土（Qml）；（3）粘土（Q4al+l）（4）粘土（Q4al+pl）；（5）粉質(zhì)粘土夾粉土、粉砂（Q4al+pl）；（6）粉砂、粉土夾粉質(zhì)粘土（Q4al+pl）；（7）粉細(xì)砂（Q4al+pl）；（8）粉細(xì)砂（Q4al+pl）；（8）-1粘土夾細(xì)砂；（Q4al+pl）（9）中細(xì)砂（Q4al+pl）；（10）-1中細(xì)砂夾卵礫石（Q4al+pl）；（10）-2中粗砂夾卵礫石（Q4al+pl）；（13A）斷層角礫巖（破碎帶）（E）；（13）-1泥質(zhì)粉砂巖全風(fēng)化（E）；（13）-2泥質(zhì)粉砂巖強(qiáng)風(fēng)化（E）；（13）-3泥質(zhì)粉砂巖中風(fēng)化（E）。

2 旋挖鉆施工工藝特點(diǎn)

1、環(huán)境污染小。旋挖鉆機(jī)可以循環(huán)使用泥漿，也可適用于干成孔作業(yè)。同時(shí)其噪音明顯小于傳統(tǒng)循環(huán)鉆機(jī)。

2、成孔速度快、鉆孔直徑范圍廣。旋挖鉆機(jī)可成孔直徑范圍為0.6～3.2m；在一般性土層中完成一根長50米直徑1.2米灌注樁只需4個(gè)小時(shí)，是普通鉆機(jī)4倍以上。

3、行走移位方便快捷。旋挖鉆機(jī)可通過履帶機(jī)構(gòu)迅速快捷地移動(dòng)到所要到達(dá)的位置，

4、樁孔對(duì)位準(zhǔn)確。利用先進(jìn)的電子設(shè)備就可以精確地實(shí)現(xiàn)對(duì)位，使鉆機(jī)達(dá)到最佳鉆進(jìn)狀態(tài)，同時(shí)可通過主機(jī)井架控制系統(tǒng)隨時(shí)調(diào)整機(jī)架的垂直度，保證鉆孔質(zhì)量。

3 旋挖鉆施工適用范圍

本工法適用于粘性土、粉質(zhì)土、砂土等多種地質(zhì)情況的鉆孔灌注樁施工，也可適用于深基坑支護(hù)樁作業(yè)。

4 旋挖鉆施工原理

旋挖鉆機(jī)通過自身行走裝置移動(dòng)到位后，以自帶動(dòng)力提供鉆孔所需鉆壓和扭矩，結(jié)合使用不同類型鉆頭鉆具切削不同地層，利用可伸縮鉆桿和鉆頭的特殊結(jié)構(gòu)快速出渣，實(shí)現(xiàn)較高速鉆進(jìn)。成孔后現(xiàn)場(chǎng)分節(jié)段制作鋼筋籠及井口吊裝焊接，并控制好標(biāo)高。成孔后進(jìn)行一次清孔，灌注前進(jìn)行二次清孔除沉渣，最終澆灌注水下混凝土成樁。

5 施工工藝

5.1 工藝流程

見圖一所示。

5.2 施工準(zhǔn)備

施工前先對(duì)橋址處的場(chǎng)地進(jìn)行平整，并根據(jù)地表、地質(zhì)情況進(jìn)行處理，防止鉆孔過程中鉆機(jī)失穩(wěn)，發(fā)生安全事故，影響工程質(zhì)量。鉆孔前必須對(duì)各樁坐標(biāo)認(rèn)真核對(duì)，確認(rèn)無誤后方可施鉆。

由于本工程地下水位高且地層中大多存在淤泥層、粉砂、細(xì)砂層，在旋挖鉆機(jī)施工時(shí)，需采用靜態(tài)泥漿護(hù)壁，保證孔壁的穩(wěn)定。在連續(xù)梁每個(gè)墩身位置根據(jù)泥漿用量設(shè)一個(gè)泥漿拌合池和泥漿存放池。對(duì)于循環(huán)鉆機(jī)，沿線均勻設(shè)置泥漿池，循環(huán)使用。廢棄的泥漿，存于場(chǎng)內(nèi)的泥漿池內(nèi)，用泥漿罐車倒運(yùn)到指定的棄渣場(chǎng)。鉆孔出來的鉆渣及時(shí)通過專用運(yùn)輸車運(yùn)到業(yè)主指定的棄土場(chǎng)堆放。

鉆孔前，先埋置導(dǎo)向護(hù)筒，灌入護(hù)壁泥漿。護(hù)筒采用8～14mm厚的鋼板卷制，長度≥2m，其直徑要比樁徑大20cm。

泥漿采用優(yōu)質(zhì)膨潤土造漿，造漿配合比見表3.1-1。

膨潤土造漿配比中摻加劑的用量，先試配，檢驗(yàn)配合液的各項(xiàng)性能指標(biāo)是否符合要求。各種摻加劑宜先制成小劑量溶劑，按循環(huán)周期加入，并經(jīng)常測(cè)定泥漿指標(biāo)，防止摻加劑過量，攪拌好的新鮮泥漿其性能必須適合于地質(zhì)條件和施工條件。為滿足環(huán)保要求，采用泥漿分離器分離從樁內(nèi)循環(huán)出來的泥漿，并通過調(diào)整膨潤土、分散劑的摻量，使循環(huán)泥漿能再次利用。制備及循環(huán)分離系統(tǒng)由泥漿攪拌機(jī)（ZL800）、泥漿池（45m3兩個(gè)）、泥漿分離器（ZX-250型兩個(gè)）、泥漿沉淀處理器等組成。泥漿循環(huán)系統(tǒng)平面布置見圖3.1-2。

5.3 鉆孔施工

1、鉆機(jī)就位后，注入調(diào)制好的泥漿，然后進(jìn)行鉆孔。儀表自動(dòng)顯示筒滿時(shí)，鉆斗底部關(guān)閉，提升鉆斗將土卸于堆放地點(diǎn)并及時(shí)清運(yùn)。

2、主動(dòng)鉆桿入孔前，應(yīng)保證鉆桿勻速慢速鉆進(jìn)，直到主動(dòng)鉆桿全部入孔后，方可逐漸加大鉆速和鉆壓。鉆孔過程中根據(jù)地質(zhì)情況控制進(jìn)尺速度：由硬地層鉆到軟地層時(shí)，可適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度；當(dāng)軟地層變?yōu)橛驳貙訒r(shí)，要減速慢進(jìn)；對(duì)硬塑層采用快轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，以提高鉆進(jìn)效率；砂層側(cè)采用慢轉(zhuǎn)速慢鉆進(jìn)并適當(dāng)增加泥漿比重和粘度。

3、鉆進(jìn)過程中，回轉(zhuǎn)斗的底盤斗門必須保證處于關(guān)閉狀態(tài)，以防止回轉(zhuǎn)斗內(nèi)砂土或粘土落入護(hù)壁泥漿中，破壞泥漿的配比（比重1.3）。泥漿面定要保持不得低于護(hù)筒頂40cm。在提鉆時(shí)，須及時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)漿，以保證泥漿高度。

4、嚴(yán)格控制每次的鉆進(jìn)尺度，避免埋鉆事故；同時(shí)應(yīng)控制回轉(zhuǎn)斗的提升速度（以Ф1200mm的樁徑為例，應(yīng)保持在0.5m/s左右），提升速度過快，泥漿在回轉(zhuǎn)斗與孔壁之間高速流過，沖刷孔壁泥皮，破壞孔壁的穩(wěn)定，容易引起坍塌。同時(shí)，提升鉆斗過快時(shí)，其下部產(chǎn)生較大負(fù)壓力作用，致使產(chǎn)生“吸鉆”現(xiàn)象，從而造成孔壁頸縮。故在易縮徑的地層中，應(yīng)適當(dāng)增加掃孔次數(shù)并對(duì)孔壁進(jìn)行有意擠壓，防止縮徑。

5、按以上反復(fù)循環(huán)直至到設(shè)計(jì)高程成孔。

5.4 清孔

樁孔終孔后，將鉆斗提高20-50m，泵入性能指標(biāo)符合要求的新泥漿，并維持正循環(huán)30min以上，直至流出孔口的泥漿基本無塊渣，泥漿比重為1.2左右，同時(shí)孔底沉渣在+15㎝以內(nèi)，方可停止第一次清孔。

第一次清孔后要盡快完成鋼筋籠吊放及節(jié)段的井口焊接工作。待安裝完混凝土導(dǎo)管后進(jìn)行第二次清孔，二次清孔的終結(jié)條件為：沉渣厚度小于10cm，泥漿比重小于1.15。

5.5 鋼筋籠制作安裝

由于旋挖鉆機(jī)成孔快，故應(yīng)提前在樁位附近分節(jié)段加工好鋼筋籠。為減少井口焊接的工程量，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)起重能力，節(jié)段的長度一般為16～25m。各節(jié)段的加工焊接必須滿足規(guī)范要求，并應(yīng)經(jīng)質(zhì)檢人員檢查批準(zhǔn)方能起吊。

鋼筋籠的吊裝應(yīng)3點(diǎn)起吊，保持籠軸線重合。入孔時(shí)，始終需保持垂直狀態(tài)，對(duì)準(zhǔn)孔位徐徐輕放，保持穩(wěn)定，避免碰撞孔壁，一旦遇阻立即查明原因，禁止晃動(dòng)和強(qiáng)行沖擊下放。

吊放到入孔內(nèi)的節(jié)段固定好后，再起吊和焊接下一節(jié)段。

5.6 水下混凝土灌注

水下混凝土澆筑是同一般鉆孔樁施工工藝，但在施工中必須注意以下幾點(diǎn)：

1、導(dǎo)管必須嚴(yán)密，長度適中，保證底端距孔底30～50cm。

2、混凝土拌和必須均勻，坍落度控制在18～22cm，首批混凝土必須保證封底且超過導(dǎo)管1m以上。

3、混凝土澆筑必須連續(xù)作業(yè)，嚴(yán)禁中斷澆筑；導(dǎo)管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2m—4m，不宜大于5m。

4、澆筑過程中應(yīng)有質(zhì)檢人員旁站指導(dǎo)，以防導(dǎo)管提升過猛或?qū)Ч苈袢脒^深，造成斷樁；

5、灌注樁的頂面標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)值高1m，以確保樁頂混凝土的質(zhì)量。

6 結(jié)束語

通過本次施工，旋挖鉆機(jī)施工方法具有施工質(zhì)量可靠、成孔速度快、成孔效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。由于旋挖鉆機(jī)所形成的孔壁較粗糙，增加了樁側(cè)摩阻力，克服了回旋鉆機(jī)樁側(cè)摩阻力低，以及孔底沉渣多，泥漿管理差的缺點(diǎn)。盡管旋挖鉆機(jī)一次性投資較高，但適應(yīng)性強(qiáng)，最終的經(jīng)濟(jì)效益綜合指標(biāo)還是遠(yuǎn)大于回旋鉆機(jī)，可見旋挖鉆機(jī)是一種理想的施工方法。

參考文獻(xiàn)

[1]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）

[2]武漢二環(huán)線水東段3標(biāo)段施工組織設(shè)計(jì)

[3]《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（CJJ2-2008）