沈 毅

（貴州省公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

公路橋梁建設(shè)中，旋挖機(jī)鉆孔施工技術(shù)在施工過程中能減少泥漿消耗和廢棄，且成孔時(shí)間短，在橋梁樁基礎(chǔ)施工中得到廣泛應(yīng)用。樁基施工質(zhì)量是影響樁基受力性能的關(guān)鍵因素，樁基受力性能直接影響橋梁質(zhì)量和安全性能[1-2]?；诖耍撐慕Y(jié)合實(shí)例項(xiàng)目，對橋梁施工中的旋挖機(jī)鉆孔施工技術(shù)展開研究，對提高我國公路橋梁工程施工質(zhì)量具有積極意義。

1 工程概況

某高速大橋?qū)儆诘蜕角鹆甑孛?，地形起伏，跨山間溝谷及小河。橋位地質(zhì)為粉砂巖、砂礫巖、頁巖等。該大主橋（12#-16#墩）共有樁基54根，樁徑2.0 m。引橋共有樁基120根，其中樁徑1.5 m樁基6根，1.6 m樁基7根，1.8 m樁基32根，2.0 m樁基54根，2.2 m樁基21根，無水中樁。地下水受地表水及降雨影響明顯；施工場區(qū)內(nèi)有鄉(xiāng)級公路通往場區(qū)附近，交通條件較便利。

2 旋挖鉆施工特點(diǎn)

旋挖鉆成孔工藝在砂土、粉質(zhì)土、礫巖、砂巖等巖土層中均有廣泛的應(yīng)用，可以滿足不同地質(zhì)條件基礎(chǔ)施工的要求[3]。在交通條件便利，施工場地滿足設(shè)備自重承載力的情況下，根據(jù)不同類型的土層選擇不同型號的鉆頭和施工方法進(jìn)行基礎(chǔ)施工。

3 旋挖機(jī)鉆孔施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

旋挖機(jī)鉆孔施工工藝流程見圖1。

圖1 旋挖鉆施工工藝流程框圖

3.2 施工準(zhǔn)備

旋挖機(jī)進(jìn)場施工前，對施工場地采用挖掘機(jī)、自卸汽車、裝載機(jī)修筑鉆孔施工平臺及施工便道，并在鉆機(jī)就位前進(jìn)行清理及挖探，保證樁基以下沒有障礙物；場地經(jīng)平整后必須壓實(shí)，確保地基承載力[4]；主要機(jī)械設(shè)備表見表1。

表1 主要機(jī)械設(shè)備一覽表

由于鉆機(jī)自重較大，為防止便道及施工平臺地基受力不均勻?qū)е略O(shè)備傾覆及塌孔事故發(fā)生，樁基施工平臺頂部需提前設(shè)置長、寬、厚不低于600 mm×150 mm×10 mm的鋼墊板。

3.3 樁位放樣

樁位放樣精度偏差控制在5 mm以內(nèi)，并在樁的前后左右距中心＞2 m處分別打入定位鋼筋設(shè)置呈“十”字形護(hù)樁，用砂漿或混凝土保護(hù)，防止施工中觸碰偏位，以供隨時(shí)檢驗(yàn)樁中心及鉆機(jī)對中情況。樁位護(hù)樁位置及結(jié)構(gòu)形式見圖2及圖3。

圖2 樁位護(hù)樁位置示意圖

圖3 樁位護(hù)樁結(jié)構(gòu)形式詳圖

3.4 鉆機(jī)就位

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告所標(biāo)示的巖層類型及抗壓強(qiáng)度選取合適型號和尺寸的旋挖鉆機(jī)。鉆機(jī)就位前下方采用鋼板支墊和調(diào)平；在鉆進(jìn)過程中，旋挖鉆機(jī)必須鎖定，防止鉆機(jī)滑動移位[5]。

鉆機(jī)就位后，調(diào)好鉆桿垂直度，保證鉆頭中心與樁位中心在同一軸線上，對位偏差不大于10 mm。施工過程中，升降鉆頭時(shí)要平穩(wěn)，不得碰撞護(hù)壁和孔壁。

3.5 鋼護(hù)筒的制作和埋設(shè)

（1）護(hù)筒采用整體式鋼制護(hù)筒，壁厚6 mm，護(hù)筒內(nèi)徑樁身直徑10 cm，護(hù)筒長3 m，在頂口和底口加焊一圈6 mm厚、15 cm高的加強(qiáng)圈，接頭焊接密實(shí)、飽滿。

（2）以放樣定位樁樁位為基準(zhǔn)，確定護(hù)筒的中心位置，利用挖掘機(jī)開挖至設(shè)計(jì)護(hù)筒底以上100 cm的位置，再利用挖機(jī)將護(hù)筒擊至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

（3）以控制樁樁位中心坐標(biāo)為基準(zhǔn)，測放出其他孔位中心位置。安設(shè)鋼護(hù)筒時(shí)，先用全站儀進(jìn)行定位安裝放樣，拉尺確定鋼護(hù)筒圓周位置定位固定，水平儀和垂球控制好垂直度。

（4）護(hù)筒應(yīng)高于地面不少于20 cm，防止雜物、渣土等落入孔內(nèi)，樁位有承壓水時(shí)，須確保護(hù)筒高出承壓水穩(wěn)定液面2 m以上。護(hù)筒結(jié)構(gòu)示意如圖4所示。

圖4 護(hù)筒結(jié)構(gòu)示意圖

3.6 旋挖鉆成孔

（1）旋挖鉆機(jī)開始鉆進(jìn)后需根據(jù)鉆頭所處不同巖層采用不同的鉆進(jìn)方式：1）軟土層鉆進(jìn)階段，鉆機(jī)整體負(fù)載較小，可采取高壓、高鉆速快速鉆進(jìn)；2）黏土層鉆進(jìn)施工階段，需連續(xù)加壓，采取高轉(zhuǎn)速、低負(fù)載模式鉆進(jìn)；3）在摩擦力較大的砂層，可采取循環(huán)加壓、回壓鉆進(jìn)，在減少機(jī)器磨損的同時(shí)加快鉆進(jìn)速度；4）振蕩地質(zhì)構(gòu)造工況鉆進(jìn)時(shí)，需采用不斷加壓強(qiáng)行破碎的方式保證鉆頭鉆進(jìn)；5）在較硬的砂礫層作業(yè)時(shí)，旋挖機(jī)需采用低轉(zhuǎn)速持續(xù)鉆進(jìn)，防止采用高轉(zhuǎn)速造成的鉆頭打滑和鉆孔偏位[6]。

（2）鉆機(jī)采用膨潤土造漿，由過濾器、泥漿罐等構(gòu)成泥漿循環(huán)系統(tǒng)；鉆孔施工階段，泥漿在鉆頭設(shè)備擠壓作用下，形成泥漿護(hù)壁，阻隔孔內(nèi)外滲流，防止孔洞坍塌。

在泥漿池布置方面，要考慮泥漿池的選位不占用樁位，同時(shí)不影響現(xiàn)場正常施工流水作業(yè)和材料機(jī)械的周轉(zhuǎn)?？蛇m當(dāng)增加幾個(gè)小的沉淀池以及加長循環(huán)槽，以便在清孔作業(yè)時(shí)能夠有充分的空間來對清出來的泥沙進(jìn)行有效沉淀，泥漿池布置如圖5所示。

圖5 泥漿池布置方案示意圖

（3）鉆進(jìn)施工階段，須密切關(guān)注出土渣樣類型，準(zhǔn)確判斷鉆進(jìn)土層地質(zhì)類別，比對實(shí)際作業(yè)地層地質(zhì)類別與設(shè)計(jì)地質(zhì)剖面圖紙的一致性，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)上報(bào)處理。

（4）當(dāng)在鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中遇到強(qiáng)度較大的巖層時(shí)，例如鉆頭進(jìn)入中風(fēng)化砂巖層，可以采用先小尺寸鉆頭破碎鉆進(jìn)，再大尺寸鉆頭鉆進(jìn)出渣的方法對巖層逐步鑿除，加快鉆進(jìn)速度。

（5）為防止孔壁失穩(wěn)、坍孔等，鉆孔須連續(xù)進(jìn)行、一次成型。

（6）孔位鉆設(shè)完畢，及時(shí)上報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可終孔。

3.7 地質(zhì)情況記錄

地質(zhì)情況記錄，需填寫規(guī)范化的地質(zhì)記錄表，主要內(nèi)容包括：工作項(xiàng)目、鉆進(jìn)速度、成孔孔徑、成孔深度、孔低標(biāo)高等。鉆孔達(dá)到預(yù)定鉆孔深度后，提起鉆桿，測量孔深及虛土厚度[7]。

3.8 成孔檢查及清孔

孔位鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度，經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收通過后，即可終孔，適當(dāng)清孔后，提起鉆進(jìn)鉆頭測定成孔深度、孔徑、垂直度等。測孔采用專用檢孔儀，對孔深、孔徑和孔斜進(jìn)行檢測。如樁基檢測圖反映的孔徑、孔斜、孔深達(dá)不到檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，則需重新下鉆頭處理[8]。

成孔量測、驗(yàn)收合格后，立即開展清孔施工，采用挖斗反復(fù)撈取沉渣，將孔底殘?jiān)岢隹淄狻?/p>

4 樁基施工過程中的常見問題及處理措施

4.1 坍孔

（1）坍孔原因：1）孔壁四周巖體破碎，造成孔壁不穩(wěn)定；2）護(hù)筒埋深不足，護(hù)筒下端孔口滲漏，致使孔壁在滲漏作用下失穩(wěn)坍塌，或受施工振動擾動，造成孔口塌陷，引起坍孔；3）鉆頭、鋼筋籠碰撞孔壁，破壞泥漿護(hù)壁；4）遇破碎地層時(shí)鉆進(jìn)進(jìn)尺過快或鉆孔遇溶洞；5）成孔后未及時(shí)灌筑混凝土造成坍孔。

（2）坍孔預(yù)防和處理措施：1）探明坍塌位置，將片石和黏土混合物回填到塌孔位置以上1～2 m，等回填物沉積密實(shí)后再重新成孔；2）鋼筋籠吊進(jìn)時(shí)對準(zhǔn)孔中心豎直插入，嚴(yán)禁碰撞孔壁；3）待孔壁穩(wěn)定后，采用低速重新鉆進(jìn)；4）成孔后應(yīng)及時(shí)灌筑混凝土。

4.2 斜孔

（1）斜孔原因：1）樁位下方有較大孤石、探頭石；2）鉆進(jìn)地層軟硬底層交界面傾斜；3）鉆進(jìn)安置不水平、鉆進(jìn)階段鉆機(jī)發(fā)生不均勻沉降、位移等。

（2）斜孔預(yù)防和處理措施：1）鉆機(jī)安裝就位階段，按照鉆機(jī)就位要求調(diào)平鉆機(jī)底座；2）軟硬地質(zhì)層交接地面鉆進(jìn)階段，適當(dāng)降低鉆進(jìn)速度；3）鉆孔階段發(fā)現(xiàn)斜孔現(xiàn)象，立即停止鉆進(jìn)，分析斜孔產(chǎn)生成因，并回填重鉆；4）鉆進(jìn)階段定時(shí)檢查鉆進(jìn)孔洞數(shù)據(jù)，及時(shí)糾正偏差。

4.3 擴(kuò)孔或縮孔

（1）擴(kuò)孔或縮孔原因：1）擴(kuò)孔、縮孔表現(xiàn)為成孔局部孔徑過小、過大，地層土質(zhì)松散、地下水較多工況下，鉆頭擺幅過大是造成擴(kuò)孔的主要原因；2）鉆錐磨損或補(bǔ)焊不到位、土層中橡皮土分布過厚是造成縮孔的主要成因。

（2）擴(kuò)孔或縮孔預(yù)防和處理：1）孔壁局部剝離、脫落、坍塌擴(kuò)孔，若不影響鉆進(jìn)無須另行處理，若孔影響鉆進(jìn)、鉆孔無法達(dá)到設(shè)計(jì)深度，須按坍孔處理；2）鉆進(jìn)階段及時(shí)修補(bǔ)鉆頭，避免鉆頭磨損過于嚴(yán)重引起縮孔；軟塑土層鉆進(jìn)階段，宜適當(dāng)增大鉆進(jìn)速度，并采用失水率小的優(yōu)質(zhì)泥漿，或反復(fù)上下、左右掃孔擴(kuò)大孔徑。

5 結(jié)論

綜上，旋挖鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)效率高、適應(yīng)性強(qiáng)，在軟弱土、強(qiáng)度較低的風(fēng)化巖層鉆孔灌注樁施工中應(yīng)用廣泛。旋挖鉆孔施工階段，須強(qiáng)化鉆機(jī)就位、鋼護(hù)筒埋設(shè)、鉆進(jìn)成孔等環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，發(fā)生坍孔、斜孔、擴(kuò)孔、縮孔等問題時(shí)，根據(jù)問題產(chǎn)生成因，采取具有針對性的糾偏或處理措施，及時(shí)檢查、調(diào)整鉆進(jìn)施工參數(shù)，保證成孔質(zhì)量。