旋挖施工溶洞鉆孔灌注樁施工技術研究與應用

唐云

（博爾建設集團有限公司 江蘇泰州 214500）

1 前言

樁基工程的質量關系到整個建筑工程主體質量的優劣，因此樁基工程的施工必須要有足夠的質量保證。對于一般地層場址區的樁基施工，現有的工藝水平已經能夠保證樁基施工質量，而對于復雜的地質情況，施工時難度非常大，還需從工藝技術方面不斷改進。

巖溶地貌在我國巖溶在我國各省均有分布，由于巖溶形態各異，巖面起伏，頂板穩定性差，巖溶水呈動態變化，往往導致在鉆孔過程中出現塌孔、鉆孔偏斜、漏漿、卡鉆等事故；在混凝土灌注過程中存在混凝土面突然下降，造成斷樁等問題。這就使得巖溶地區樁基施工困難、成樁質量差、樁基不穩，最終導致樁基失效。因此，在巖溶地區樁基穿越溶洞時，采用科學合理的施工工藝尤為重要。

2 工藝特點

（1）旋挖鉆機自身自動化程度高、成孔速度快、成樁質量高

（2）針對旋挖鉆機施工對地層變化適應性較差，在溶洞處進行樁基施工易存在塌孔、漏漿、卡鉆等缺陷。通過以下措施進行改進：

①增加鉆頭儲備，保證施工時鉆頭更換及時。

②現場儲備膨潤土用于優化泥漿性能、儲備優質黃泥用于提高泥漿粘度。

③配備孔徑儀用于校驗成孔過程中垂直度、擴孔、塌孔情況。

④配備3～4.5m長護筒10個。

（3）環保特點突出，施工現場干凈。

（4）避免施工中多種施工機械的轉換工序的增加，減少施工復雜度。

3 工藝原理

本工藝利用鉆桿和鉆斗的旋轉，以鉆斗自重并加液壓作為鉆進壓力，使土屑裝滿鉆斗后提升鉆斗出土。通過鉆斗的旋轉、挖土、提升、卸土和泥漿置換護壁，反復循環而成孔。吊放鋼筋籠、灌注混凝土等同其他水下鉆孔灌注樁工藝。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 施工工藝流程（見圖1）

4.2 施工操作要點

（1）場地平整

用挖掘機將施工場地進行平整、來回壓實，因旋挖機自重大，為防止旋挖機在施工時發生傾斜或移位產生安全質量事故，需配備適量鋼板用于機械作業時的安全保證。

（2）泥漿制備

旋挖鉆機對地層擾動較小，只用護壁穩定液即可施工。在場地內挖設泥漿池并采用清水加膨潤土制備護壁穩定液，加強試驗，擇優選擇配合比，加強質量控制。泥漿比重控制在1.3～1.5。

（3）埋設護筒

由旋挖機自行埋設護筒，先用與護筒直徑相當的鉆頭挖孔，當深到護筒深度時停止挖孔，用卷揚把護筒吊垂直，對準孔洞，利用鉆桿將護筒壓至標高。具體要點：

圖1

①護筒采用鋼板卷制，護筒中心與樁位中心的偏差不大于5cm，傾斜度不大于0.5%，同時高出地面30cm為宜。

②挖機的護筒埋設深度一般較深為3～4.5m，遇障礙物需清除后方能埋設。對于雜填土較多的區域，適當深挖處理。

③校正后用粘土將護筒周圍埋實，確保護筒在鉆進中不漏失泥漿，不發生位移。本工序重點要求為：護筒埋設深度一般為3～4.5m。

4.3 旋挖成孔操作要點

4.3.1 樁機就位、對中

（1）旋挖樁機就位前將位于樁位附近的場地用挖機平整，保證旋挖樁機就位后的基本平整度。鉆機平臺底座必須坐落在較堅實的位置，否則用鋼板墊平，防止施工中傾斜。

（2）旋挖樁機安裝必須穩固、周正、水平和垂直校正到位。

（3）保證樁機鉆桿、鉆頭中心、護筒中心能在同一鉛垂線上。做到“三點一線”。

（4）樁機就位后進行調整平整度、垂直度，調整好后進行對位，對位時以鉆頭中心初步對中，然后旋轉鉆具，以旋轉中心調整準確對位。樁機對位后安置好定位器，保證旋挖鉆孔后重新對位的準確性。

4.3.2 鉆進過程

鉆頭放置于樁孔位后即可進行加壓鉆進工作，在鉆渣達到一定裝斗量時，將鉆桿反轉1～2圈，使回轉斗斗門關閉，即可提鉆，倒出鉆渣，操縱上車回轉至樁位，繼續下一輪鉆進作業，如此周而復始。具體操作要點如下：

（1）當鉆孔將至溶洞地層界面時，細心觀察筒鉆帶出土體的變化情況，并與勘查報告核對，做好深度記錄，同時放慢鉆孔速率，稍許加壓，以防止鉆進速度過快，造成卡鉆、埋鉆等不利事情出現。

（2）當鉆頭進入溶洞時，記錄溶洞頂深度，采取慢速施工，延長筒鉆旋轉時間，使其能與土體、巖體充分研磨，讓孔壁行成較好泥漿護壁，每斗鉆進深度控制在30cm左右，不宜過快，并上下提升掃孔。如此反復直到施工到溶洞底部。

（3）鉆進過程中注意觀察泥漿滲漏情況，具體分兩種：

①當溶洞相對獨立，與周邊溶洞沒有行成貫通時，泥漿不滲漏或滲漏輕微。此種情況可繼續向下鉆孔。但在鉆進過程中，需隨時注意地層變化情況，并在地層變化處取土樣進行判定，同時將土樣描述記入記錄表中，以便與地質剖面圖核對。成孔深度根據測定好的深度進行控制，嚴禁超挖超打，鉆孔過程中旋挖機鉆出的土方及時用挖機清運打堆并翻運至不影響施工的位置。

②當施工樁與周邊樁位溶洞存在貫通時會發生嚴重泥漿滲漏問題。因此，在鉆進過程中注意觀察泥漿滲漏情況，如有嚴重滲漏，需及時回補漿液，控制液面水頭不低于護筒。具體處理措施如下：

a.根據勘察報告資料內容分析溶洞影響范圍，確定滲漏量。

b.當鉆進施工至溶洞底時，將旋挖鉆機移動至下一施工樁位，并對此樁下導管，灌注C20早強混凝土，混凝土終灌面控制在溶洞頂部以上1m左右，實際操作用時，用測繩量測混凝土面深度，達到預設深度時，將導管提出拆除。等待6h后，挖除樁孔內混凝土直至設計標高；如此做法的目的是利用混凝土凝固使樁周邊溶洞溶隙得到密實，使貫通的溶洞阻隔，可以保證成樁質量。

4.3.3 混凝土灌注

（1）清 孔

旋挖鉆機成孔后沉渣均不會太厚，一般能滿足設計要求。如發現沉渣厚度超過設計標準，可采用旋挖鉆機下鉆旋挖清孔，如有必要，也可采用泥漿置換法清孔。清孔時要注意以下幾點：

①保持孔內足夠水頭，防止坍孔；

②不得用超挖孔深的方法替代清孔；

③在吊入鋼筋后，灌注水下混凝土之前，應再次檢查孔內泥漿性能指標和孔底沉淀厚度，如超過規定，應進行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。

（2）鋼筋籠加工及吊裝

①鋼筋籠加工

鋼筋籠需現場加工制作，加工尺寸嚴格按照設計圖紙及相關規程執行。根據設計圖紙計算出箍筋用料的長度、主筋分布段長度，將所需鋼筋調直后用切割機成批切好備用，并按照鋼筋加工的規格和編號的不同分別掛牌堆放。

②吊裝

下籠時由人工輔助對準孔位，保持垂直、輕放、慢放，避免碰撞孔壁。下放過程中若遇到障礙立即停止，查明原因進行處理。嚴禁高提猛放和強制下入。下放鋼筋籠時，技術人員應在場嚴格控制籠頂標高。

（3）混凝土澆筑

①混凝土澆筑流程

安設導管及漏斗→澆筑首批混凝土→澆筑混凝土至樁頂→拔出護筒。②混凝土澆筑要點

a.首先安設導管，用吊車將導管吊入孔內，位置保持居中，導管下口與孔底距離保留25cm～40cm左右。本工法樁徑790mm，首批混凝土澆筑量一般在2m3，混凝土澆筑應連續不斷澆筑。澆筑過程中用測錘測量混凝土面，推算導管下端埋入混凝土的深度，并做好記錄，在澆筑過程應將井孔內溢出的泥漿引流至泥漿池，不得任意排放，防止污染環境。

b.一般地層，首批混凝土澆筑量保證導管底口埋入混凝土中不小于1m，澆筑過程中導管在混凝土內埋深應2～6m之間，混凝土澆筑必須連續，防止斷樁?；炷翝仓娜^程由技術部門專人負責并做好記錄。

c.針對溶洞地層灌注混凝土應在此基礎上適當加深導管埋深，宜在5m左右。這樣做的目的防止在澆筑混凝土的自重過大，將溶洞處孔壁沖開至使混凝土流入溶洞，使混凝土面急劇下降，造成斷樁。

5 小結

本方法通過多個項目的施工驗證，取得了較好的經濟及社會效益，具體如下：

（1）采用旋挖鉆樁法施工，成功的節約大量施工時間，為后期工程留下更多的可調控時間。

（2）本方法機械設備、水泥材料、膨潤土材料、施工工藝使用，均具有無噪音擾民、無污染排放、低能耗等節能環保型特點。

（3）本工法方便施工、操作簡單、投入成本低廉等諸多優點，決定其推廣價值高，從而可產生較大社會效益。