關于橋梁樁基回旋鉆成孔技術的若干探討

嚴錫龍

摘要：近年來，隨著我國公路橋梁等一大批交通基礎設施的高速發(fā)展，交通建設行業(yè)對橋梁樁基的成樁質(zhì)量、成孔速度以及環(huán)保問題等一系列的要求都在不斷地提高，一些中小型回旋鉆機已悄然興起，越來越受到工程建設者的喜愛及認可。因此，本文就回旋鉆在成孔過程中如何避免坍塌、埋鉆等常見問題展開專題探討，以供業(yè)內(nèi)同行共同研究學習。

關鍵詞：樁基工程；回旋成孔；工藝要求；質(zhì)量控制

隨著高速公路的迅速發(fā)展，鉆孔灌注樁運用在公路橋梁基礎工程中日益增加，近幾年來，旋挖鉆機是鉆孔灌注樁施工中一種較先進的施工方法，旋挖鉆孔灌注樁采用膨潤土靜態(tài)無循環(huán)泥漿護壁，直接旋挖鉆斗取土，適用于軟土、流泥、流沙和卵礫石等復雜地質(zhì)條件下灌注樁工程施工。旋挖鉆機鉆孔樁亦稱回轉斗鉆孔樁、取土成樁，在覆蓋層施工具有成孔質(zhì)量好、速度快、環(huán)保無噪音、行走移位方便、樁孔對位方便準確等優(yōu)勢，對于干硬性粘土，可不用靜態(tài)泥漿穩(wěn)定液護壁，一般覆蓋層采用泥漿護壁。但由于我國地域廣闊，地質(zhì)條件較為復雜，旋挖鉆機施工中成孔工藝的制定要有針對性，以防止發(fā)生埋鉆、坍塌等施工事故，避免造成損失。因此，要求基礎施工隊伍在施工技術措施上要落實，并加強施工質(zhì)量管理，密切注意抓好施工過程中每一個環(huán)節(jié)的質(zhì)量，力爭將隱患消除在成樁之前。本文將結合本人多年參與施工現(xiàn)場的管理經(jīng)驗，就回旋鉆在成孔過程中如何避免坍塌、埋鉆等事故來詳述回旋鉆的成孔工藝及一些質(zhì)量預防措施。

1 工程實例概況

汕頭某外環(huán)公路新建工程，總樁量936根，樁型灌注樁，樁徑φ1200mm-1800 mm，樁深大約在35m。沼澤地區(qū)，2米左右為少量建筑垃圾回填層，2～4米為粘土層，4～10米為亞粘土層，10～13米為沙層，13～25米為亞粘土層，25～30米為沙層，30～32米為粘土層。

2、工藝控制流程

采用旋挖鉆機取土成孔，成樁工藝：定樁位→埋護筒→注泥漿→鉆進取土→一次清孔→放鋼筋籠→插入導管→二次清孔→砼灌注→拔出護筒。施工中最大的難題是鉆孔作業(yè)至4～10米亞粘土層時，樁孔縮徑現(xiàn)象嚴重及成樁過程中孔的坍塌。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，除操作手在控制鉆進尺度及回轉斗提升速度等方面顯得經(jīng)驗不足外，最大的影響在于靜態(tài)泥漿的配比、鉆具的結構及護筒的埋護不合理，易造成護壁泥皮過薄、鉆具下方負壓過高及孔口滲透，從而引起坍塌事故。

3 靜態(tài)泥漿配比

因鉆機施工中泥漿可以防止孔壁坍塌、抑制地下水、懸浮鉆渣等作用，因此泥漿是保證孔壁穩(wěn)定的重要因素。旋挖取土成孔中，靜態(tài)泥漿作為成孔過程的穩(wěn)定液，主要作用是護壁。可在孔壁處形成一薄層泥皮，使水無法從內(nèi)向外或從外向內(nèi)滲透。針對工程的地質(zhì)情況，由于地基巖土中又夾有亞粘土層、砂層的特點，為此調(diào)制出良好泥漿的各項性能指標尤為重要，重新調(diào)整泥漿配比，控制泥漿比重，提高泥粉質(zhì)量，增加粘性及潤滑感，適當添加處理劑，增強絮凝能力，確保護壁泥皮的厚度及強度。初次注入泥漿，盡量豎直向下沖擊在樁孔中間，避免泥漿沿護筒側壁下流沖塌護筒根部，造成護筒根部基土的松軟，正式鉆進前，再倒入2～3袋膨潤土，啟動鉆機的高速甩土功能，進行充分攪拌，提高膨潤土的含量，增大護筒底部同基土結合處護壁泥皮的厚度，防止鉆進過程孔口滲漏坍塌。

4 鋼護筒埋設

針對現(xiàn)場地質(zhì)情況，專門定制高4m、厚10mm、直徑φ1.2m的護筒。護筒內(nèi)徑尺寸較大，能貯存足夠的泥漿，在鉆桿提出樁孔時，可確保護筒內(nèi)的水壓，維護孔壁泥皮的穩(wěn)定。同時單邊鍘隙達到200mm，可有效避免回轉斗升降過程碰撞、刮拉護筒，保護孔口的穩(wěn)固。鉆進過程，操作手憑經(jīng)驗目測對孔定位，工作強度加大，易于疲勞，且精度低，容易造成孔的偏差及砼的超方。舜杰公司的鉆機具有快速回轉自動定位功能，每個工作循環(huán)均能精確對孔定位，即降低了操作手的勞動強度，同時能保證成孔質(zhì)量，有效解決了大護筒帶來的負面影響。特制4m超高護筒，可以埋至粘土層以下500mm，能有效防止孔口滲漏坍塌及周圍環(huán)境振動、沖擊對樁孔的影響。護筒埋設的傳統(tǒng)方法：先用φ800mm的回轉斗鉆至護筒深度，側壁安裝邊刀擴至護筒外徑尺寸，副卷吊起，放入護筒，校正，層層填埋夯實。采用傳統(tǒng)方法，勞動強度大，效率低，耗時長，埋設護筒通常需要3～4小時，幾乎占到總成孔時間的一半。新研發(fā)一種超長護筒專用驅動器，固定在動力頭下端的承撞體上，通過銷軸，將護筒直接安裝在驅動器上，利用動力頭邊旋轉邊加壓的功能，將護筒壓至規(guī)定的埋設位置，再取土成孔。有效提高護筒跟土壤的結合度，增強抗外界振動、沖擊的能力，在注漿或提升回轉斗時有效防止?jié)B水、漏漿現(xiàn)象的發(fā)生，降低孔口坍塌的概率，節(jié)約了時間，提高了效率，降低了強度。護筒離地應控制在150～300mm，除保護孔口防止坍塌外，還用以防止表面水或地面漏漿、雜物等滑落孔中。

5 回轉斗結構

施工初期，有的設備租賃公司采用自制的雙門底開式回轉斗，圓柱型盛料桶，側壁無泥漿導流槽，底盤無側齒，使用中發(fā)現(xiàn)，液壓系統(tǒng)壓力偏高，回轉斗提升力明顯增大，且樁徑縮孔現(xiàn)象較為嚴重。經(jīng)相關術人員分析，主要原因在于回轉斗的結構不合理，提升回轉斗時下方產(chǎn)生較大負壓，從而導致提升阻力增大及孔壁收縮、坍塌。通過改進，將回轉斗盛料桶改為圓錐式，側壁加焊導流槽，以有利于在樁孔內(nèi)的導向及泥漿的導流，減小樁孔內(nèi)的負壓。同時底盤加焊側齒，適當控制回轉斗與刀尖間的距離，防止回轉斗升降旋轉時碰壞孔壁。現(xiàn)場表明，改進后的回轉斗在提升過程中，液壓系統(tǒng)壓力明顯降低，樁身的縮孔、坍塌現(xiàn)象有所緩減，具有良好的使用效果。

6 鉆進過程控制

a.開始鉆進時，鉆進進尺應適當控制，避免埋鉆事故，在護筒刃腳處，應低檔慢速鉆進，使刃腳處有堅固的泥皮護壁。鉆至刃腳下1m后，可按土質(zhì)以正常速度鉆進；如護筒土質(zhì)松軟發(fā)現(xiàn)漏漿時，可提起鉆錐，向孔中倒入粘土，再放下鉆錐倒轉，使膠泥擠入孔壁堵住漏漿孔隙，穩(wěn)住泥漿繼續(xù)鉆進。同時應適當控制回轉斗的提升速度。施工實踐表明，φ800mm的樁徑，升降速度宜保持在0.75～0.85m／s，提升速度過快，泥漿在回轉斗與孔壁之間高速流過，沖刷孔壁，破壞泥皮，對孔壁的穩(wěn)定不利，容易引起坍塌。

b. 在粘土中鉆進，由于泥漿粘性大，鉆錐所受阻力也大，易糊鉆。易選用尖底鉆錐、中等轉速、大泵量、稀泥漿鉆進。

c. 在砂土或軟土層鉆進時，易坍空孔。易選用平底鉆錐，控制進尺，輕壓，低檔慢速，大泵量，稠泥漿鉆進。

d. 在輕亞粘土或亞粘土夾卵、礫石層中鉆進時，因土層太硬，會引起鉆錐跳動和鉆桿擺動加大及鉆錐偏斜等現(xiàn)象，易使鉆機超負荷損壞。宜采用低檔慢速，優(yōu)質(zhì)泥漿，大泵量，兩級鉆進的方法鉆進。

e. 鉆進過程中，每進尺2～3m，應檢查鉆孔直徑和豎直度，檢查工具可用圓鋼筋籠（外徑D等于設計樁徑，高度3～5m）吊入孔內(nèi)，使鋼筋籠中心與鉆孔中心重合，如上下各處均無掛阻，則說明鉆孔直徑和豎直度符合要求。

7 產(chǎn)生坍塌因素

樁孔完成以后，清孔、下放鋼筋籠、砼的灌注等工序中均應規(guī)范操作，避免成孔的坍塌。如鋼筋籠下放過程，應吊車吊起、堅直、穩(wěn)步放入孔內(nèi)，避免碰撞孔壁，以造成泥皮或孔壁的破壞，從而引起灌注過程，樁孔的坍塌及出現(xiàn)斷樁、廢樁等事故。

結束語

由于橋梁鉆孔灌注樁屬于地下隱蔽工程,成樁過程中其中間環(huán)節(jié)較多，加上工程地質(zhì)情況的變化、施工人員操作水平的差異，工程條件的優(yōu)劣，設備完好情況的不同等因素影響，從而給樁孔坍塌帶來了一定的控制風險。因此，作為一名工程建設者，應該熟知這種回旋成孔灌注工藝的質(zhì)量控制要求，只有了解其施工特性，才能因地制宜，有效針對各種不同的地質(zhì)情況制定相宜的控制措施，以確保樁基的順利成孔。

參考文獻

[1]《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》，人民交通出版社，(JTJ024-85)

[2]《公路橋涵施工技術規(guī)范》，人民交通出版社，(JTJ041-89)