旋挖鉆機鉆孔灌注樁施工探討

陳翔

摘 要：介紹旋挖鉆鉆孔灌注樁施工方法，對適用范圍、施工工藝特點和質量注意事項進行探討。

關鍵詞：旋挖鉆孔樁；施工；工藝

1 工程概況及地質狀況

武漢二環線水東段（和平大道—中北路延長線）工程第三標段：起訖里程為： K15+116～K15+918，全長802m。范圍內主線橋工程（不含Z037#、Z062#墩）、X2匝道橋工程、樁號K15+116～K15+918范圍內主線橋下兩側地面鋪道（不含路面瀝清鋪裝）及排水工程、含沿線公交站點工程。主要工程量樁基礎約為112根，其中樁徑類型有φ120，φ130，φ150，樁長約為40m∽64m左右。

本施工段經過地區主要在地質構造上屬漢口-左嶺復式向斜核部，場區底層上覆蓋第第四系沖、洪積物，下覆基巖為第三系泥質粉砂巖。場區范圍內地形平坦，屬長江沖積平原地貌 。場區主要處于平坦狀平原區，地勢平坦開闊，高程約20～22m。

根據鉆探結果，在勘探深度范圍內場區地層共分6大層：（1）-1雜填土；（1）-2素填土（Qml）；（3）粘土（Q4al+l）（4）粘土（Q4al+pl）；（5）粉質粘土夾粉土、粉砂（Q4al+pl）；（6）粉砂、粉土夾粉質粘土（Q4al+pl）；（7）粉細砂（Q4al+pl）；（8）粉細砂（Q4al+pl）；（8）-1粘土夾細砂；（Q4al+pl）（9）中細砂（Q4al+pl）；（10）-1中細砂夾卵礫石（Q4al+pl）；（10）-2中粗砂夾卵礫石（Q4al+pl）；（13A）斷層角礫巖（破碎帶）（E）；（13）-1泥質粉砂巖全風化（E）；（13）-2泥質粉砂巖強風化（E）；（13）-3泥質粉砂巖中風化（E）。

2 旋挖鉆施工工藝特點

1、環境污染小。旋挖鉆機可以循環使用泥漿，也可適用于干成孔作業。同時其噪音明顯小于傳統循環鉆機。

2、成孔速度快、鉆孔直徑范圍廣。旋挖鉆機可成孔直徑范圍為0.6～3.2m；在一般性土層中完成一根長50米直徑1.2米灌注樁只需4個小時，是普通鉆機4倍以上。

3、行走移位方便快捷。旋挖鉆機可通過履帶機構迅速快捷地移動到所要到達的位置，

4、樁孔對位準確。利用先進的電子設備就可以精確地實現對位，使鉆機達到最佳鉆進狀態，同時可通過主機井架控制系統隨時調整機架的垂直度，保證鉆孔質量。

3 旋挖鉆施工適用范圍

本工法適用于粘性土、粉質土、砂土等多種地質情況的鉆孔灌注樁施工，也可適用于深基坑支護樁作業。

4 旋挖鉆施工原理

旋挖鉆機通過自身行走裝置移動到位后，以自帶動力提供鉆孔所需鉆壓和扭矩，結合使用不同類型鉆頭鉆具切削不同地層，利用可伸縮鉆桿和鉆頭的特殊結構快速出渣，實現較高速鉆進。成孔后現場分節段制作鋼筋籠及井口吊裝焊接，并控制好標高。成孔后進行一次清孔，灌注前進行二次清孔除沉渣，最終澆灌注水下混凝土成樁。

5 施工工藝

5.1 工藝流程

見圖一所示。

5.2 施工準備

施工前先對橋址處的場地進行平整，并根據地表、地質情況進行處理，防止鉆孔過程中鉆機失穩，發生安全事故，影響工程質量。鉆孔前必須對各樁坐標認真核對，確認無誤后方可施鉆。

由于本工程地下水位高且地層中大多存在淤泥層、粉砂、細砂層，在旋挖鉆機施工時，需采用靜態泥漿護壁，保證孔壁的穩定。在連續梁每個墩身位置根據泥漿用量設一個泥漿拌合池和泥漿存放池。對于循環鉆機，沿線均勻設置泥漿池，循環使用。廢棄的泥漿，存于場內的泥漿池內，用泥漿罐車倒運到指定的棄渣場。鉆孔出來的鉆渣及時通過專用運輸車運到業主指定的棄土場堆放。

鉆孔前，先埋置導向護筒，灌入護壁泥漿。護筒采用8～14mm厚的鋼板卷制，長度≥2m，其直徑要比樁徑大20cm。

泥漿采用優質膨潤土造漿，造漿配合比見表3.1-1。

膨潤土造漿配比中摻加劑的用量，先試配，檢驗配合液的各項性能指標是否符合要求。各種摻加劑宜先制成小劑量溶劑，按循環周期加入，并經常測定泥漿指標，防止摻加劑過量，攪拌好的新鮮泥漿其性能必須適合于地質條件和施工條件。為滿足環保要求，采用泥漿分離器分離從樁內循環出來的泥漿，并通過調整膨潤土、分散劑的摻量，使循環泥漿能再次利用。制備及循環分離系統由泥漿攪拌機（ZL800）、泥漿池（45m3兩個）、泥漿分離器（ZX-250型兩個）、泥漿沉淀處理器等組成。泥漿循環系統平面布置見圖3.1-2。

5.3 鉆孔施工

1、鉆機就位后，注入調制好的泥漿，然后進行鉆孔。儀表自動顯示筒滿時，鉆斗底部關閉，提升鉆斗將土卸于堆放地點并及時清運。

2、主動鉆桿入孔前，應保證鉆桿勻速慢速鉆進，直到主動鉆桿全部入孔后，方可逐漸加大鉆速和鉆壓。鉆孔過程中根據地質情況控制進尺速度：由硬地層鉆到軟地層時，可適當加快鉆進速度；當軟地層變為硬地層時，要減速慢進；對硬塑層采用快轉速鉆進，以提高鉆進效率；砂層側采用慢轉速慢鉆進并適當增加泥漿比重和粘度。

3、鉆進過程中，回轉斗的底盤斗門必須保證處于關閉狀態，以防止回轉斗內砂土或粘土落入護壁泥漿中，破壞泥漿的配比（比重1.3）。泥漿面定要保持不得低于護筒頂40cm。在提鉆時，須及時向孔內補漿，以保證泥漿高度。

4、嚴格控制每次的鉆進尺度，避免埋鉆事故；同時應控制回轉斗的提升速度（以Ф1200mm的樁徑為例，應保持在0.5m/s左右），提升速度過快，泥漿在回轉斗與孔壁之間高速流過，沖刷孔壁泥皮，破壞孔壁的穩定，容易引起坍塌。同時，提升鉆斗過快時，其下部產生較大負壓力作用，致使產生“吸鉆”現象，從而造成孔壁頸縮。故在易縮徑的地層中，應適當增加掃孔次數并對孔壁進行有意擠壓，防止縮徑。

5、按以上反復循環直至到設計高程成孔。

5.4 清孔

樁孔終孔后，將鉆斗提高20-50m，泵入性能指標符合要求的新泥漿，并維持正循環30min以上，直至流出孔口的泥漿基本無塊渣，泥漿比重為1.2左右，同時孔底沉渣在+15㎝以內，方可停止第一次清孔。

第一次清孔后要盡快完成鋼筋籠吊放及節段的井口焊接工作。待安裝完混凝土導管后進行第二次清孔，二次清孔的終結條件為：沉渣厚度小于10cm，泥漿比重小于1.15。

5.5 鋼筋籠制作安裝

由于旋挖鉆機成孔快，故應提前在樁位附近分節段加工好鋼筋籠。為減少井口焊接的工程量，根據現場起重能力，節段的長度一般為16～25m。各節段的加工焊接必須滿足規范要求，并應經質檢人員檢查批準方能起吊。

鋼筋籠的吊裝應3點起吊，保持籠軸線重合。入孔時，始終需保持垂直狀態，對準孔位徐徐輕放，保持穩定，避免碰撞孔壁，一旦遇阻立即查明原因，禁止晃動和強行沖擊下放。

吊放到入孔內的節段固定好后，再起吊和焊接下一節段。

5.6 水下混凝土灌注

水下混凝土澆筑是同一般鉆孔樁施工工藝，但在施工中必須注意以下幾點：

1、導管必須嚴密，長度適中，保證底端距孔底30～50cm。

2、混凝土拌和必須均勻，坍落度控制在18～22cm，首批混凝土必須保證封底且超過導管1m以上。

3、混凝土澆筑必須連續作業，嚴禁中斷澆筑；導管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2m—4m，不宜大于5m。

4、澆筑過程中應有質檢人員旁站指導，以防導管提升過猛或導管埋入過深，造成斷樁；

5、灌注樁的頂面標高應比設計值高1m，以確保樁頂混凝土的質量。

6 結束語

通過本次施工，旋挖鉆機施工方法具有施工質量可靠、成孔速度快、成孔效率高、適應性強、環保的優點。由于旋挖鉆機所形成的孔壁較粗糙，增加了樁側摩阻力，克服了回旋鉆機樁側摩阻力低，以及孔底沉渣多，泥漿管理差的缺點。盡管旋挖鉆機一次性投資較高，但適應性強，最終的經濟效益綜合指標還是遠大于回旋鉆機，可見旋挖鉆機是一種理想的施工方法。

參考文獻

[1]《公路橋涵施工技術規范》（JTJ041-2000）

[2]武漢二環線水東段3標段施工組織設計

[3]《城市橋梁工程施工與質量驗收規范》（CJJ2-2008）