沿海地區(qū)不良地質(zhì)地段旋挖嵌巖樁基成孔技術(shù)研究

李榮且，陳相超

(中交一公局第四工程有限公司，廣西 南寧 530000)

0 引言

在基建工程中，旋挖成孔技術(shù)應(yīng)用相當(dāng)廣泛，因其具有高質(zhì)、高量、高效并且環(huán)保的特點，已經(jīng)成為我國基建行業(yè)中使用的關(guān)鍵技術(shù)之一，尤其是在不良地質(zhì)條件下應(yīng)用較多。基于此，本文以中國-馬來西亞欽州產(chǎn)業(yè)園區(qū)馬萊大道(玉垌根江大橋、下埠江大橋)工程下埠江大橋為例，進行旋挖鉆機嵌巖樁基成孔質(zhì)量控制探討。

1 工程地質(zhì)概況

下埠江大橋全長415 m，其主跨為198 m，樁基長度范圍在20～37 m之間，主墩選用的是40根φ1.8 m鉆孔灌注樁，其墩位詳細(xì)的地質(zhì)情況描述如表1所示。

表1 墩位詳細(xì)地層結(jié)構(gòu)表

2 成孔技術(shù)難點

施工平臺與孔底之間的距離有35.25 m，這就要求必須進行樁基成孔設(shè)備選型。根據(jù)地質(zhì)勘察資料可得，該工程項目處于不良地質(zhì)區(qū)域，墩位的土層砂礫厚度相對較大，并且在不同深度(-2.05～-14.54 m)處均夾有砂礫層。因此，泥漿指標(biāo)的控制是相當(dāng)關(guān)鍵的，要求能夠有效確保孔壁保留較長的時間，而不出現(xiàn)坍孔。此外，面對長度較長的樁基，必須要保證其垂直度，如果垂直度控制不到位，會影響到鋼筋籠的下放操作，以及后續(xù)的導(dǎo)管安裝、澆筑等，也會對成樁的質(zhì)量造成一定影響。

3 鉆機

選擇鉆機的型號需要綜合考慮鉆孔深度、泥漿情況、鉆頭種類、扭矩以及配套設(shè)施等因素。本工程項目的鉆孔深度達到了37 m，故對鉆機的鉆孔深度要求達到40 m，也就是需要使用鉆孔深度>40 m的鉆機，這也就要求必須選用扭矩較大的鉆機。通過對上述的地層條件進行分析，此墩位處主要以全/強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖為主，這在鉆進過程中易出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象，所以需要選用扭矩傳遞平穩(wěn)、在砂土層中鉆頭強度高并且具有優(yōu)良導(dǎo)向性的鉆頭。為了滿足以上條件，本次工程選用單腰帶四翼刮刀鉆頭作為鉆機的鉆頭。考慮到墩位處地層的力學(xué)性質(zhì)，其鉆壓值應(yīng)保持在100～200 kN之間，并且為保證鉆孔始終垂直，應(yīng)當(dāng)將孔底鉆壓維持在鉆具總重的50%～70%之間，這就是說鉆具扭矩最好>60 kN·m，總重量>20 t。此外，鉆進速度對于成孔的周期影響極為明顯，當(dāng)前國內(nèi)的嵌巖樁基成孔多采用沖擊鉆機施工。然而這種鉆機耗電量大，施工周期較長，考慮到現(xiàn)場的電力設(shè)置及總功率限制，主墩樁需要較長的時間才可以完工，選擇沖擊鉆機難以達到計劃工期的要求。綜合上述因素，擬選用當(dāng)前國內(nèi)最大型號的旋挖鉆機SR385RC8進行施工。

4 鉆機施工技術(shù)

4.1 鋼護筒沉放

在墩位處，其表面地層為淤泥質(zhì)砂土，結(jié)構(gòu)較為松散，而鋼護筒則需要盡可能下沉到密實層，才能夠維持孔壁的穩(wěn)定性，并且還能夠有效避免出現(xiàn)護筒保不住水的情況發(fā)生。為了能更好地保證鋼護筒的安裝精度，需要使用導(dǎo)向架進行護筒導(dǎo)向。在測量監(jiān)控的條件下，使用履帶吊將首節(jié)鋼護筒送至導(dǎo)向架內(nèi)，并使用千斤頂對護筒水平位置以及垂直度進行調(diào)整，直到達到相關(guān)要求。同時再使用限位擋板將護筒固定在導(dǎo)向架內(nèi)，確保首節(jié)護筒的準(zhǔn)確定位。沉放應(yīng)緩慢進行，在首節(jié)鋼護筒位置固定后，便能繼續(xù)接高護筒，這個過程需要使用到振動樁。在下沉中，需要做到定時測量，其通常是1 m測一次，才能夠有利于及時糾正護筒的水平位置以及垂直度，在下沉早期，糾正工作相當(dāng)重要，因為當(dāng)入床較深的時候，即使發(fā)現(xiàn)偏差，也難以進行修正。因此護筒入床初期是保證護筒沉放達到相關(guān)要求的關(guān)鍵階段。

4.2 泥漿的使用

在鉆孔過程中，泥漿的使用也是極為關(guān)鍵的。尤其在本工程項目中，此次項目以全/強分化泥質(zhì)粉砂巖層為主，造漿性能比較弱，因而泥漿的控制顯得尤為重要。本項目的泥漿配比由試驗室試配后決定，均為PHP高性能泥漿。使用此類泥漿，是因為其能夠使鉆渣處于結(jié)合的絮凝狀態(tài)，方便清除，同時也能持續(xù)保持泥漿自身高黏度、低比重的性能。此泥漿的主要優(yōu)勢在于可以有效提升鉆進速度，能夠?qū)⒛酀{的比重控制在1.03～1.08之間；能保護機械正常工作；因為泥漿滲出量比較小，且固相含量較少，所以有助于穩(wěn)定孔壁，保持孔壁順直；對于預(yù)防孔漏以及堵漏均有成效，即使在滲漏性失水地層也能夠達到防漏堵漏的效果。泥漿的詳細(xì)指標(biāo)詳見表2。

表2 泥漿詳細(xì)指標(biāo)表

4.3 旋挖成孔

對松軟土層選擇使用回轉(zhuǎn)鉆頭，借助鉆齒旋轉(zhuǎn)，可以將土挖入到鉆斗內(nèi)隨后閉合，再將土帶出鉆孔卸載(如圖1所示)。而堅硬砂巖層則建議選擇小直徑回旋鉆頭，先用小鉆頭在中心位置鉆出小孔后，再使用樁基所需的回旋鉆頭進行二次鉆孔。鉆進過程中，需要將鉆機安置于施工處，并進行鉆桿位置調(diào)整，使鉆頭正好對準(zhǔn)鉆孔中心，在保證鉆桿垂直之后再進行鉆進。期間操作人員需要時刻注視著顯示屏上所顯示的鉆進參數(shù)。開始鉆進時需要采取低速鉆進，并且為了更好地保證孔位的準(zhǔn)確性，其主卷揚機鋼絲繩應(yīng)當(dāng)承擔(dān)大于鉆具、鉆桿強度的20%，當(dāng)鉆進護筒下之后應(yīng)當(dāng)結(jié)合土層情況選擇鉆進速度。鉆進期間要定期使用測量儀器進行鉆桿垂直度的檢查校準(zhǔn)，以確保成孔的垂直度。

圖1 旋挖鉆孔出渣現(xiàn)場圖

5 防治成孔質(zhì)量通病的措施

當(dāng)處于不良地質(zhì)、低承載力條件下時，進行質(zhì)量問題的預(yù)防需要注意：

(1)工程項目的施工位置通常地質(zhì)情況較差，不利于施工，在施工中往往出現(xiàn)縮孔、地下水豐富等狀況，這要求相關(guān)施工人員在開展施工操作前就要對不良地質(zhì)地段可能會導(dǎo)致的不良情況做出詳細(xì)的應(yīng)對方案。比如施工期間可采取通過穩(wěn)定液調(diào)整、回填黏性土以及反向旋轉(zhuǎn)鉆具等辦法進行孔壁的修復(fù)。相關(guān)工作人員要考慮到工程項目施工的實際情況進行緊急措施處理，同時還需要保證施工期間遇到突發(fā)情況能夠及時通知相關(guān)工作人員到場處理。

(2)旋挖成孔能否成功的一大重要因素在于穩(wěn)定液的使用，相關(guān)人員要科學(xué)合理地選擇穩(wěn)定液，才能保障黏土細(xì)度處于一定范圍內(nèi)，保證其穩(wěn)定性。

(3)為防止出現(xiàn)坍塌的情況，進行作業(yè)時，所使用的泥漿必須要滿足相關(guān)要求，并且將鉆進速度控制在合適的范圍內(nèi)，盡量防止因鉆進出現(xiàn)碰撞而導(dǎo)致護壁泥皮破壞的現(xiàn)象。灌注導(dǎo)管在灌注之前，相關(guān)工作人員要檢查其封密性是否良好。

6 施工注意事項

在施工期間需要注意幾個方面：

(1)盡量確保施工場地平整，可以有效防止出現(xiàn)鉆機沉陷的情況。排出的渣土距離孔口的距離應(yīng)≥7 m，并及時進行清理。

(2)相關(guān)工作人員對于成孔參數(shù)的控制要合理科學(xué)，當(dāng)在淤泥質(zhì)砂土或全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖地層中進行鉆孔操作時，極易出現(xiàn)塌孔的狀況，這需要結(jié)合場地的實際地質(zhì)情況選擇合適的注漿辦法，增強泥漿孔壁支撐作用。

(3)注漿時工作人員要保證垂直操作，才能防止因泥漿流入到土層從而導(dǎo)致護筒底部土質(zhì)松散的情況。工作人員應(yīng)定期對鉆機開展全面合理檢查，對鉆機出現(xiàn)的問題及時進行修理，避免在使用期間出現(xiàn)不良狀況。

(4)工作人員還需要定期檢查壓漿泵壓力表是否處于正常工作狀態(tài)，若是出現(xiàn)異常情況，要及時進行合適的處理維修，防止作業(yè)期間出現(xiàn)漏電、爆管等不良情況。同時，相關(guān)工作人員還要準(zhǔn)確記錄成孔的各個數(shù)據(jù)參數(shù)，便于后期施工管理。

7 結(jié)語

在沿海不良地質(zhì)、低承載力地區(qū)進行旋挖成孔具有一定的難度。為了能夠更好地保證成孔質(zhì)量，施工人員需要把施工場地的實際情況掌握清楚，尤其是其地質(zhì)地層相關(guān)信息，結(jié)合實際情況選擇鉆機、鉆進速度、扭矩、泥漿配比等。除此之外，在施工期間，還要注意旋挖成孔質(zhì)量通病的防治，要定期進行檢查，一旦出現(xiàn)問題及時處理糾正，要牢記施工的注意事項，才能更有效地保證旋挖鉆機的成孔質(zhì)量。

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