旋挖灌注樁在市政橋梁工程中的應用

邢 樂 劉韋巍

鄭州市市政工程質量監督專業站（450000）

為緩解交通擁堵，鄭州市大量修建城市立交及高架橋梁。灌注樁基礎具有施工方便、承載力高、適應性強的特點，在市政橋梁工程中大量使用，而旋挖工藝成孔因成孔泥皮薄、孔徑規矩、施工污染小、噪聲低、效率高、適合深孔施工等優點而被廣泛采用。

1 旋挖成孔灌注樁的工藝特點

1）旋挖鉆機的操作以全自動液壓控制系統為特點，技術先進，鉆機重心低，穩定性好，定位精準，精度高。鉆桿的垂直度及中心位置均由電腦控制，自動化程度高。鉆機備有鋼護筒，能有效防止塌孔、擴孔、縮孔等現象發生，保證樁身的質量。2）旋挖鉆機伸縮鉆桿快速升降、快速卸土，縮短了鉆機輔助作業時間，提高了鉆進效率，成孔速度快、質量高。成孔后清孔速度快，符合市政橋梁工期要求緊的特點。3）旋挖鉆機由履帶底盤承載，接地壓力小，在施工場地內行走移動方便，機動靈活，對樁位的定位非常精確方便，轉移工地時可用拖車載運，鉆機和鉆桿拆卸方便，施工比較簡便。4）旋挖鉆機的地層適應能力強，適用于不同的地質情況，既可以在粘土、沙土、粉土、淤泥質土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地層施工，也可以在地下水位較高，卵石較大的地層中施工。5）旋挖鉆機在成形后的樁孔孔壁上形成較為明顯的螺旋線。有助于提高樁身的摩擦力。6）施工現場較為干凈，施工噪聲低，不污染環境，環保特點突出，所以，適用于環境保護要求高的施工地區，被譽為“綠色施工工藝”。7）旋挖鉆機使用泥漿僅僅用來護壁，而不用于排渣，成孔使用泥漿基本上等于孔的體積，且泥漿經過沉淀和除砂后還可以多次反復使用。8）旋挖鉆機自帶柴油動力,緩解了市政工程施工現場供電困難的矛盾，并排除了鋪設動力電纜所造成的安全隱患。9）吊車放置鋼筋籠、導管、灌注混凝土等施工現場較其他工藝容易布置。10）旋挖鉆機配合不同的鉆具，適用于干式（短螺旋）、濕式（回轉斗）及巖層（巖心鉆）的成孔作業，由于其具有裝機功率大、輸出扭矩大、軸向壓力大等特點,適應我國大部分地區的土壤地質條件。

2 旋挖鉆機的工藝原理

旋挖鉆機將整體自重置于可自動行走的履帶式底盤上，以自帶柴油發動機輸出動力來提供施工現場所需要的大功率電源，利用筒式鉆斗底部的斗齒，在液壓油缸的加壓下鉆進，切削土體并壓入容器內，由鉆桿提出筒式鉆頭，出孔后快速回轉倒土，如此循環反復完成鉆孔作業，樁孔達到設計要求的深度和質量后，由吊車安裝鋼筋籠和導管，灌注水下混凝土。

3 旋挖鉆機的施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

樁孔定位→旋挖鉆機安放鋼護筒→拉十字線校核護筒中心（與樁孔中心一致）→實測鋼護筒頂標高→旋挖機鉆進（記錄時間、深度、土質情況等參數）→鉆進至設計深度附近通知有關部門驗孔，如符合要求，清孔，實測孔深，計算鋼筋籠長度、制作鋼筋籠(如不符合,繼續鉆進)→安裝鋼筋籠和導管→灌注水下混凝土。

3.2 操作要點

1）平整場地、樁位的測量放樣采用全站儀坐標法來進行樁的中心位置放樣，放樣后四周設護樁并復測，誤差控制在5 mm以內，樁位用直徑10 mm、長400 mm鋼筋打入地面300 mm（四周用混凝土保護），作為樁的中心點，然后在樁位周圍做上標記，既便于尋找又可以防止機械移位。

2）護筒的埋設

①對護筒的要求。護筒選用整體式鋼制護筒，壁厚根據長度的不同選用5～20 mm，為了增加護筒的剛度，防止周轉使用中的變形，在護筒的上口和中部的外側各焊一道加勁肋，護筒內側應比鉆頭直徑大100 mm。

②埋設護筒。在埋設護筒前，首先對場地進行平整，清除雜物。在施工中，護筒的埋設采用旋挖鉆機靜壓法來完成。護筒埋設后再將樁位中心線通過四個控制護樁引回,使護筒中心與樁位中心重合，并在護筒上用紅油漆標識護樁方向線位置，確認護筒平面位置的偏差不大于50 mm，傾斜度的偏差不大于l%，將其周用粘土填實。

3）鉆機就位、泥漿制備

①鉆機就位。旋挖鉆機底盤為伸縮式自動整平裝置,并在操作室內有儀表準確顯示電子讀數，當鉆頭對準樁位中心十字線時,各項數據即可鎖定，勿需再作調整。鉆機就位時鉆頭中心和樁位中心應對正準確，誤差控制在2 cm以內。

②調制化學泥漿。化學泥漿調制的好壞是鉆孔樁施工是否順利的一個關鍵性指標，因為塌孔是灌注樁施工中最為常見的事故，為了解決這一關鍵的技術問題，就要制備符合性能指標的泥漿。泥漿護壁一般采用優質的膨潤土、燒堿、纖維素等根據實際地質情況按一定比例配置而成，并隨著旋挖鉆進用泥漿象持續注入孔內，起到靜壓護壁作用，防止發生塌孔事故。

4）鉆進

當鉆機就位準確，泥漿制備合格后即可開始鉆進。鉆進時每回進尺控制在600 mm左右。剛開始要放慢旋挖速度，注意放斗要穩，提斗要慢，特別是在孔口5～8 m段旋挖過程中要通過控制盤來監控垂直度，如有偏差及時進行糾正，而且必須保證每挖一斗的同時及時向孔內注漿，使孔內水頭保持一定高度，以增加壓力，保證護壁的質量。同時，做好整個過程中的鉆進記錄，隨時據不同地質情況調整泥漿指標和旋挖速度。棄渣與旋挖鉆進同步進行。

5）成孔驗收

當鉆孔達到設計標高并經檢查符合相關要求后，應立即進行清孔作業。

6）鋼筋籠安裝

完成清孔作業并經檢查符合規定要求后，應及時、準確地將鋼筋籠吊放在樁孔內并固定就位,以免在灌注混凝土時被混凝土頂出或發生位移等事故。

7）放入導管，灌注水下混凝土

灌注水下混凝土，一般采用不漏水的鋼制導管進行，內徑為250～300 mm，導管在混凝土內的深度不宜小于2 m或大于6 m。

8）拔出混凝土導管及鋼護筒

混凝土澆灌時，應逐步提升護筒，護筒內混凝土不宜過高，但不應小于l m，以防護筒內外側摩擦阻力超過起拔能力，造成拔不出護筒。起拔鋼護筒時，導管要用鋼絲繩另外固定，避免受到震動造成導管內混凝土離析堵塞,如果混凝土灌注順暢，鋼護筒孔段灌注時間短，也可以在混凝土全部灌注完畢后整體起拔鋼護筒，但該項工作必須確保在混凝土初凝前5 h完成。

至此，混凝土樁基施工即告完成。

4 控制要點

4.1 樁基成孔

主要檢查樁孔直徑、樁孔深度是否符合設計要求。

4.2 鋼筋籠的制作安裝

鋼筋籠所用鋼筋的品種和規格均應符合設計要求，并有出廠合格證及按規定實驗合格后方可使用，鋼筋籠的綁扎制作應符合設計及規范要求。吊裝時要有保證鋼筋籠不彎曲變形的措施，下放后的鋼筋籠中心應與孔位中心重合,鋼筋保護層的控制，應事先采用混凝土墊塊牢固固定于鋼筋籠外側，下放鋼筋籠時，須緩慢下放，防止碰撞孔壁引發塌孔事故。

4.3 澆筑水下混凝土

混凝士澆筑導管使用前應試拼，無裂縫、彎折，進行水密、承壓及接頭抗拉強度實驗，安裝時要固定在樁的中心,上部安裝儲料漏斗,底部離孔底250～400 mm。混凝士灌注過程中，要隨時檢查孔內混凝土面的高度位置，掌握好拆除導管時間，使導管埋入混凝土內深度始終保持在2～4 m以內，并做好每根樁的混凝土的澆灌詳細記錄，督促承包單位按規定每根樁留置混凝土試塊一組。

5 工程應用實例

鄭州市某立交橋工程，橋梁全長約4 km，面積7萬多平方米，工程總投資約37 000萬元，樁基成孔采用了旋挖鉆機灌注樁施工方法，泥漿護壁。樁基總量793個，樁徑1 000 mm、1 500 mm，樁長40～50 m,于2009年6月開工建設,2009年10月完成了全部灌注樁的施工。在有效工期內，旋挖鉆機樁基成孔、灌注混凝土每天平均完成10根以上。2009年11月按規定進行了單樁抗壓靜載實驗及樁身完整性低應變檢測，檢測結果全部符合設計及施工驗收規范要求。

6 結語

通過采取各種監督手段及對質量控制點的嚴格控制，我站圓滿完成了本工程基礎灌注樁的監督任務，獲得了、創造了良好的社會效益，為監督同類工程項目積累了豐富的經驗。