城市高架橋樁基施工中旋挖鉆機的應用研究

徐艷鵬

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361000）

1 理論分析

1.1 旋挖鉆機簡介

在市政高架樁基工程施工過程中，越來越多的技術人員選擇使用旋挖鉆機，通過鉆孔灌注樁方式來施工樁基，該施工方式具有廣泛適應性且可在過程中移動鉆機，滿足不同施工需求[1]。采用旋挖鉆機輔助施工，成孔快、質量高，施工中對周圍環境污染及噪音較低，對促進城市高架橋樁基施工具有重要現實意義。

旋挖鉆機屬大功率設備，其自身具有靈活性、機動性、高功率等特點，在實際施工過程中可針對不同地質及區域達到針對性操作，施工現場適應能力強，因此，旋挖鉆機在樁基工程施工中有著較為廣泛的應用[2]。一般施工時，為確保旋挖鉆機施工得到的基礎樁基成孔滿足實際施工需求，需針對工程特殊性選擇不同鉆頭施工。

1.2 旋挖鉆機原理及特性

（1）旋挖鉆機原理。采用旋挖鉆機施工中以動力頭作用牽引，鉆桿、鉆頭處有較大扭矩，其可對施工土體快速旋轉切削，加壓油缸為其提供動力，使鉆頭在土層中逐漸深入運動，開展鉆進。鉆進中，鉆頭內部渣土以主卷揚提升伴之排出，確保鉆頭有充分鉆進空間，最后完成灌注樁樁孔建設工作。

（2）旋挖鉆機特性。一方面，旋挖鉆機落實到鉆孔灌注樁施工當中，其自身工作效率較高，施工后鉆孔無需過多修理即可投入使用，施工質量有保障且不會產生較多泥漿污染物，施工污染較小，符合國家綠色、環保建設需求。另一方面，采用旋挖鉆機施工，其設備購置及維護上需大量資金投入，實際運行成本較高，需專業人員維護。

2 工程概況

慈溪勝陸高架橋公路工程，北起沈海高速，向南接慈溪勝新公路，先后跨越建附公路、勝山大道等多個城市主要干道，工程終于慈溪市前應路，路線全長14.659km。第LJ-5 標段主線起訖樁號為K11+419.0～K14+659.0，路線長3.24km。主要施工內容有主線及輔路工程的路基、橋涵施工及缺陷修復，其中主線高架橋2894m，匝道橋1321.5m，改造地面橋梁65m。

該工程建成是為了緩解慈溪內交通擁堵、緩解交通壓力。本項目為全線上部結構為現澆箱梁的高架橋工程，下部鉆孔灌注樁基數量達816 根，樁基直徑多以1.2m 為主的群樁，本工程以旋挖鉆機施工鉆孔灌注樁。

3 旋挖鉆機施工實施

3.1 鉆機篩選

通過對該城市快速路網優化工程實際施工地區分析，慎重考慮后，選擇三一SR-280R 旋挖鉆機輔助施工，該鉆機實際扭矩達到285kN·m，摩擦桿最深可鉆進約84m 深度，滿足城市高架橋樁基施工需求。

3.2 施工工序

旋挖鉆機施工鉆孔灌注樁步驟如圖1所示。

3.3 施工準備

施工開始之前需對實際施工區域進行修整處理，清除場地垃圾及不必要臨時支護，針對影響施工穩定運行的軟土，在施工前對其填料并壓實，增加土層密實度。此外，需合理規劃施工地表，做好排水規劃工作，避免實際施工開始后旋挖鉆機受土壤含水量影響發生傾斜或位移，影響鉆孔樁施工準確性。

需針對施工設計要求，對施工區域預備打樁樁位精確測量、放線，標注清楚灌注樁位置。在樁位設置旋挖鉆機，調整鉆機實際桅桿，控制桅桿處于垂直狀態，保證旋挖鉆機能夠正常工作。另外，旋挖鉆機就位需保證鉆頭中心和樁位中心處于重疊位置。之后調試設備，確保設備正常運行，鎖定設備施工參數，為施工建立安全保護。

3.4 泥漿準備

本工程地下水位較高且施工地質以淤泥和淤泥質粘土為主，地層中夾有粉細砂土，流塑性大，在鉆孔施工過程中容易造成縮頸、塌孔以及孔底部沉渣厚等情況，嚴重時易出現問題樁、斷樁。因此鉆孔施工過程中必須采用優質高性能膨潤土泥漿泥漿護壁，確保成孔質量。

當在粘性土中鉆孔施工過程中，塑性指數＞15 時可利用原孔內泥土造漿，若原土造漿的泥漿性能指標不能滿足施工護壁要求時，則應當另外拌制泥漿。鉆孔灌注樁泥漿采用膨潤土拌制，且針對不同的地質層根據泥漿的性能指標要求進行泥漿配制。樁基鉆孔施工時通過泥漿泵及時向孔內連續補漿，保持護筒內泥漿量，防止孔壁坍塌。樁基灌注時孔內多出的泥漿引流至泥漿池內，用于下一樁基的鉆孔施工。

圖1 旋挖鉆機施工流程圖

3.5 護筒埋設施工

鋼護筒具有導正鉆孔位置、控制樁位、防止孔口坍塌等諸多作用，應嚴格控制互通埋設精度。依據現場施工地質條件，為保證孔壁安全及對施工成本的控制原則，確定鋼護筒長度為4～6m，鋼護筒采用10mm 鋼板卷制，護筒直徑＞樁徑20cm為宜。護筒焊接采用雙面焊，必須嚴格按照規范執行，護筒豎焊對接應相互錯開≥1m。

護筒埋設前應先精確放樣出樁位中心，并引出四角控制樁，以控制護筒埋設位置。控制樁采用φ12mm 鋼筋制作，入土中至少30cm，控制樁必須經過精確測量、技術人員復核無誤。

護筒埋設時，先用鉆機挖出一個和護筒同直徑的孔，然后將護筒對正下放，再固定到位。鋼護筒周圍填土必須密實，防止漏漿，護筒中心偏差≤50mm。護筒埋設完成后，技術人員必須復測護筒各項指標，合格后合格后方可進行下一步施工。

3.6 旋挖成孔操作

旋挖鉆機施工時，將施工的泥土從鉆機鉆斗中運出，運到孔外排出，多次重復上述步驟，確保鉆進到規范深度后停止鉆進。將鉆進排出的泥土經專業運輸車運出，注意運輸避開城市交通高峰期，避免泥土運輸給周圍環境造成破壞。泥土運送到指定堆放位置。在實際施工中，還應注意以下幾點內容：

（1）為避免孔壁坍孔事件，工程實際施工中以靜態泥漿對護壁進行合理維護[3]，施工不斷開展的同時應及時補充泥漿，確保泥漿高度處于護筒底部約1m 以上位置，避免泥漿缺失，施工中斷。

（2）實際鉆進中對泥土取樣調查，及時記錄鉆進深度，針對泥土土質不同，對旋挖鉆機的參數進行及時調整。

（3）為避免旋挖鉆進出現超鉆深度問題，鉆進中還需避免出現錯誤，操作過程中切實注意鉆機讀數與實際測量孔深進行對比，防止超鉆。

3.7 清孔處理

鉆孔到指定深度之后需在鉆孔結束后立即進行清孔，避免沉渣積攢過多，影響后期工作開展。此外，清孔作業應保持孔內水位、水流穩定，避免出現塌孔。

3.8 鋼筋籠安裝

鋼筋籠安裝采用分節下放方式，下放時嚴格控制下放速度。緩慢、均勻地起吊，確保鋼筋籠沿扁擔梁穩定上升，豎起后使其自然下去，避免鋼筋籠在孔內擺動，碰撞到孔壁引發塌孔現象。鋼筋籠施工完成后需再次進行清孔，清除孔內沉淀雜物。

3.9 水下混凝土澆筑

鉆孔灌注樁灌注過程中導管埋深宜控制在2～6m，拆除導管后最底部導管底口的埋置深度應＞2m。混凝土灌注時必須經常測量砼面標高，以確定導管埋深及是否拆導管。另外，拆除導管前及時核算現場混凝土方量，測算灌注混凝土標高與實際混凝土方量是否匹配，防止出現差錯。

當砼灌注臨近結束時，由于混凝土粘稠度大，可用測錘仔細測量砼面高度，并核對灌入混凝土的方量，以確定所測砼面的高度是否準確，當標高達到預期高度時則停止灌注，及時拆除導管[4]。灌注完成后砼面應高出設計樁頂標高1.0m 以上，從而保證樁頭砼質量。

4 不同地質條件下旋挖鉆機應用

該工程實際施工中，針對地質條件不同，對應旋挖鉆機施工工藝也存在差異，以下就不同地質條件下的具體施工進行分析：

（1）松散填土層。工程部分樁基地質為松散填土層，其主要由人工填充土組成，主要以耕植土和沙包土為主。該土層壓縮性一般，但較松散，旋挖鉆機運行中孔壁塌孔隱患較大。因此，工程以長5m、厚12mm 鋼護筒輔助施工，將鋼護筒打入地下，穿越土層，以泥漿護壁方式維護，避免松散填土鉆孔出現坍塌[5]。

（2）粉質粘土層。部分主梁區域為粉質粘土層，該區域施工時鉆進速度快、泥漿消耗低。因此可采用螺旋鉆頭，以干成孔為支持，后以筒鉆對成孔掃孔，保證樁基施工穩定。

（3）中風化泥質粉砂巖。中風化泥質粉砂巖處施工，該地址巖石強度大，存在打滑問題，為解決這一問題對旋挖鉆機鉆頭調整，以短螺旋鉆頭破碎硬度大的巖石，之后更換為回轉鉆頭鉆進，達到施工設計深度后停止作業。

5 結束語

綜上所述，旋挖鉆機自身效率快、施工質量高、環境適應力強，文章結合工程實例進行分析，在市政高架樁基施工中采用旋挖鉆機施工，針對不同地質采取不同鉆進方式，并做好每一步施工步驟，最終高架橋樁基質量穩定可靠，提高了橋梁的整體建設質量。