旋挖鉆成孔工藝在梁濟運河大橋施工中的應用

郭培民

中圖分類號：TU

文獻標識碼：A

文章編號：1673-0992(2009)03-0167-02

摘要：本文通過旋挖鉆機在濟寧市太白樓西路梁濟運河樁基礎施工中的應用，簡要介紹了旋挖鉆施工的工藝方法及泥漿控制指標和在施工過程中應注意的事項。

關鍵詞：旋挖鉆機鉆孔施工應用

一、前言

近年來隨著交通事業的迅速發展，高速公路、鐵路及民用建筑也迅速發展，旋挖鉆成孔工藝就是在吸收以往各種成孔工藝優點的基礎上發展起來的一種新型的灌注樁成孔工藝，該工藝由于噪音低，污染輕，拆卸方便、孔徑、孔深及垂直度控制精度高，成孔速度快等優點，已經廣泛的應用于高等級公路、鐵路及大型民用建筑、機場、港口的施工。

二、概述

濟寧市太白樓西路粱濟運河大橋是濟寧市“東拓西跨南聯北延”城市發展戰略的重要基礎設施項目，先后跨越濱湖路、京杭大運河，接105國道，全長2161m，由市政府統一規劃實施，全橋概算投資約3億元，建設工期為30個月，由于工期緊任務重，旋挖鉆成孔工藝的優點在鉆孔灌注樁施工中尤為突出。

三、地質構造

主塔16#墩橋位處原地面標高為37.3m，主要地質結構如下圖所示：

本工程橋位樁基處樁基礎所穿過地層均為粘土和亞粘土組成。局部為砂土。粘土層由29.3m以上均為軟塑性粘土和亞粘土，以上粘土、亞粘土層均為硬塑性。

四、機械設備

旋挖鉆機兩臺，16T、32T吊車各一臺，裝載機1臺，φ1.8m撈砂鉆斗1個、φ1.5m撈砂鉆斗兩個。

五、泥漿制備

護壁泥漿原料采用鈣質膨潤土做為泥漿原料，膨潤土泥漿具有相對密度低、粘度低、含砂量少、失水量少、鉆具回轉阻力小、造漿能力大等優點。

根據當地的地質條件，在每噸水中摻入7％(70kg)的膨潤土和摻加羧甲基纖維素。用泥漿攪拌機按比例進行攪拌制成泥漿。

根據16#墩場地條件，在路中線左側30m處挖泥漿池和沉淀池，泥漿攪拌機安放在泥漿池邊。操作工人根據配合比將袋裝膨潤土投到攪拌機內，加人施工用水，進行攪拌。每盤攪拌時間為2分鐘。當攪拌均勻后將泥漿放進泥漿池內。在泥漿池內放置一臺攪絞拌泵不斷的攪動拌制好的泥漿，使其不致發生沉淀，然后根據需要用泥漿泵抽入內。

六、施工工藝

本工程∮1.8m樁基施工成孔機械采用兩臺旋挖鉆機分別為“宇通260”和“三一220”。“三一220”旋挖鉆最大鉆孔深度為55m，轉盤額定扭矩為220KN·m，轉速7～30rpm；“宇通260”旋挖鉆最大鉆孔深度為88m，轉盤額定扭矩為260KN·m，轉速7～28rpm；

1、施工場整平及測量放樣：鉆孔施工前先做好場地平整工作，對于不利手施工機械運行的松軟場地應進行堅實處理，施工面進行硬化整平。

2、護筒埋設：護筒具有導正鉆具、控制樁位、隔離地面水滲漏、防止孔口坍塌、抬高孔內靜壓水頭和固定鋼筋籠等作用。梁濟運河大橋16#墩設計樁徑為1.8m，護筒采用厚度為10mm的鋼板卷制而成，護筒直徑為2.1m，高度為3m，在施工現場制作，鋼板接口處采用電弧焊焊接嚴密。不透水。在加工完成鋼護筒后。在護筒的底口和頂口位置焊接十字架鋼筋。以防在埋設時護筒變形。

護筒埋設采用旋挖鉆機挖孔的形式，將旋挖鉆機就位，調整鉆機粗平，使鉆機鉆桿垂直，用測錘進行檢測，使旋挖鉆的鉆頭中心與樁中心相重合，然后用直徑為2.2m的鉆頭挖孔，旋挖深度為2.5m，然后移除鉆機，用吊機將護筒吊入孔內，在護筒上找出護筒底面和頂面的圓心，然后通過控制樁放樣，找出設計樁位中心，調整護筒，使護筒的中心與樁位中心重舍，同時用水平尺校驗護筒豎直后，在護筒周圍用挖出的土進行回填，并用人工進行分層夯實，回填和夯實時填時要對稱進行。以防止護筒的偏斜。當護筒埋設完成后將焊接的十字架鋼筋去掉。

3、旋挖鉆施工

根據駕駛室內的水平裝置調整機座水平，并將鉆尖對準鉆孔中心位置，鉆頭旋入坑后，再次調整機架水平，兩次調平后才能保證成孔垂直度，還應再按上述步驟進行。

為了加快成樁速度。16#墩1.8m樁基采用直徑1.5m和1.8m的鉆頭套打的方式進行鉆孔，施工方法是：先在護筒內注滿調制好的泥漿，采用“三一220”配1.5m直徑的鉆頭鉆進，鉆進過程中要隨時不斷補充泥漿，使孔內始終保持高于地下水位1-1.5m的水頭高度，同時應根據土質情況調整泥漿配方和比重。當鉆采用“三一220”配1.5m直徑的鉆頭鉆進至45m-48m左右時再換甩“宇通260”配1.8m鉆頭鉆進，施工方法同“三一220”鉆機，這樣利用“三－220”轉速快的特點先進行粗挖，然后利用“宇遙260”鉆機扭矩大，鉆孔深的特點使孔成型，這樣能加快了成孔時間，又因為在鉆進時采用兩次鉆孔，使成孔順直度有了提高。

4、鉆孔出土的清理：旋鉆機動力頭可向一側擺動，鉆頭提出孔口后。鉆頭擺向一側，反轉甩土，然后根據操作室內復位裝置進行復位。使鉆斗入孔取土。在地下水位線以下施工時，由于鉆頭反復擺動和鉆頭重新對孔位，極易損傷孔壁，造成塌孔。應限制機頭的擺動幅度，當鉆頭重新人孔后要適當減緩鉆頭的人孔速度，以防因鉆頭入孔激起的水的流速過大造成對孔壁沖刷加劇。出孔的渣土堆放在不影響施工的地方，晾曬1-2天后，用裝載機和運輸車(2輛)通過便道運至指定的位置存放。

5、鉆至設計標高時用小鉆斗撈取沉渣，控制沉渣厚度低于20cm。即一次清孔。當孔壁泥漿皮沉淀較厚時，可用掃孔鉆頭上下往復，掃刷孔壁。清孔后提出鉆頭，由質量員和工程監理進行孔徑、孔深、垂直度檢測，驗收合格后，移走鉆機，蓋好孔口蓋板，進行下道工序施工。

七、控制要點

1、泥漿相對指標：泥漿指標是防止孔徑變形的關鍵，在施工過程中應控制好各項指標。當深度變大時應隨時對各項指標進行調整，一般情況下泥漿相對密度采用1.1-1.3，粘度采用15-2zpa-s，含砂率8-4％，膠體率96％酸堿度，pH值為8-11。成孔后灌注混凝土前各項目指標可調整至：相對密度1.03-1.1，粘度采用10-15pa·s，含砂率≤4％，膠體率≥95％酸堿度，pH值為7-9，失水量30mL／30min。孔內沉淀厚度≤20cm。

2、鉆機在提升鉆斗時應保持一定的速度，不可速度過大，以防因水流以較快的速度在沖刷孔壁。和提鉆斗時在其下方產生負壓而導致孔壁坍塌或縮徑，一般鉆斗升降速度<0.40m／s，并應根據孔內土質情況進行調節。

3、鉆孔成型泥漿滿足要求后應及時的時行混凝土的灌注。以防時間過長容易使孔壁失穩，如因故不能及時的灌注時應調大泥漿指標，并不斷的對孔內泥漿進行循環。

八、結語

隨著科學技術的發展，一些較為先進的技術得以應用，旋挖鉆機的制造和使用費用等方面得到有效的改觀。在一些工期緊，任務重、工作量太的工程中得到廣泛的應用。相信在以后的樁基施工中旋挖鉆施工工藝必將取代普通樁基施工工藝，成為樁基施工行業的主力軍。