淺談市政道路橋梁樁基礎旋挖鉆法施工技術

中鐵建大橋工程局集團第四工程有限公司 黑龍江 哈爾濱 150000

近年來，為了改善人民的生活品質和出行的交通條件，我國大力發展建筑業，隨著施工技術的迅速發展，國家及建筑行業對樁基質量要求也日益增加，樁基礎工程施工技術在多年來不斷的施工積累經驗中也越來越完善，在這種類似大自然的物競天擇、適者生存的規律中，一種成孔質量更好、鉆孔速度更快，且小污染、少噪音的旋挖鉆機悄然興起，其越來越受到施工生產者的關注和喜愛。在施工中旋挖法鉆孔成樁工藝越來越完善，也越來越重要，它對于較好的粘土層，可直接用泥漿作為護壁即可。我國疆土廣闊，地質情況也較為復雜，所以針對于有針對性的地質情況，旋挖鉆機在施工中就顯得尤為重要，它不僅可以減少施工事故的產生，例如埋鉆、坍塌等，更可以高效的減免損失。本文結合實際以中鐵大橋局集團有限公司在哈爾濱市承建的東二環高架體系完善工程(公濱路-東直路段)施工案例，就我方在公濱路到東直路段內1474根樁基施工過程中采用的旋挖鉆機施工期間，其過程中是如何減免鉆機埋鉆和樁基坍塌等質量事故淺談一下施工經驗，以供廣大施工單位參考借鑒。

1 工程概況

本公司承建的哈爾濱市公濱路-東直路段東二環高架體系完善工程，主要是為了改善哈爾濱市東二環的交通問題以及緩解東部城市中心區交通壓力的重要工程，其全線設計鉆孔樁總量為1474根，樁型均為鉆孔灌注樁，其中包含樁徑為φ1500毫米鉆孔樁1180根和樁徑φ1800毫米鉆孔樁294根，樁深35～55米。本施工線路內地質情況為第四紀地層。地質勘測報告給出本工程地基土在垂直方向上分布不均勻，性質變化較大。地表層為雜填土，主要是粉質黏土或粉細砂，表層土分布薄厚差異較大、性質變化較大。表層下部主要為中粗砂層，底部則是泥巖和泥質砂巖。本工程地質情況分主層9層，按照巖土成因、結構、性質綜合劃，第一層為雜填土，埋深0-4.6m；第二層為粉質黏土，埋深1.4-12m；第三層為粉砂，埋深2-17.6m；第四層為中砂，埋深8.7-36.3m；第五層為粉質黏土，埋深18.3-39.6m；第六層為中砂，埋深20-48m；第七層為全風化泥巖，埋深37-50m；第八層為強風化泥巖，埋深43-58m；第九層為中風化泥巖，風化裂隙不發育，結構基本未破壞，強度較高。

2 施工準備

根據總體施工計劃，鉆孔樁施工全部在5月-7月中旬進行，根據地質報告及哈爾濱市本地的施工經驗，施工時采用旋挖鉆機鉆孔。

本工程段內橋墩基礎均采用鉆孔灌注樁基礎，采用導管法進行水下混凝土澆筑，由于本工程樁基長度均在30m以上，故鋼筋籠采取分節制作，套絲的連接方式，樁基檢測按設計要求全部進行檢測，其中總樁數的50%采用超聲波的方法檢測，總樁數的50%采用動測的方法檢測。

3 成孔工藝

旋挖鉆施工成樁工藝:施工準備→樁位放線→樁基定位埋設→鉆機就位鉆進、取渣土→一次清孔→成孔檢測→安放鋼筋骨架→下混凝土導管→二次清孔及準備工作→灌注混凝土→拆拔護筒→孔口圍護→樁基無損檢測工作。為了解決鉆孔作業至8～10米碎石土、建筑棄渣等松軟性材料互層時出現鉆孔樁縮徑現象及成樁過程中坍塌這一難題。經多方面進行探討和施工經驗表明，第一要把控鉆機手鉆進的尺度和回轉斗升降速度，第二則要計算好孔內靜態泥漿的配比及監測泥漿比重，這是影響成樁質量的最大問題，第三則是機械及工具帶來的影響，其中主要包括鉆機本身鉆具的結構和鉆孔錢護筒的不合理埋設，因為會使孔內泥漿護壁過薄或者孔內鉆機鉆進過程中鉆頭下方壓力負擔過高，還有就是會造成孔口的滲透，從而引起坍塌事故。

4 靜態泥漿的配比

樁基采用旋挖法成孔，本工程經過前期的多次試驗最終選用優質膨潤土造漿作為靜態泥漿，這樣可以使孔內護壁更為的穩定，也是為了增強護壁的穩定性。我方靜態泥漿比重經過試驗得出更好的控制范圍，在1.06～1.15范圍內孔壁內泥皮更具穩定性和更好的防滲透性。根據勘察設計給出的地質情況看，為了更好的控制泥漿比重，提高鉆孔效率，我方會加強施工過程中對泥漿全部性能的檢測工作，主要包含泥漿比重、粘度、含砂率、膠體率等試驗檢測，并做好現場試驗記錄，在現場試驗員要認真、細心觀察泥漿的變化，必要的話可以適當在泥漿中加入處理劑，處理劑的作用是增加泥漿護壁絮凝功效，這樣可以更有效地保障泥漿護壁的厚度及強度。泥漿池不采用直接開挖的方式，而采用鋼板焊接敞口水箱，在水箱內造漿，泥漿循環使用，剛開始往孔內注入泥漿時，不要將泥漿延鋼護筒內側注入，盡可能保證泥漿在樁孔中間豎直向下注入，為了更好的保護護筒根部基土的穩定性，在各方條件準備好可以進行鉆機工作的時候，還需在孔內再倒入2袋膨潤土，在鉆機攪拌下，提高膨脹土比例保證泥漿比重，也是為了保證護筒底部和基土接連處護壁的厚度，這樣可以減少甚至避免因鉆進過程中發生孔口滲漏坍塌等危害。工序完成后廢棄泥漿沉淀后妥善處理。

5 護筒的埋護

根據本工程施工特點，鋼護筒采用15mm厚鋼板，并有專業的廠家卷制加工而成，長度分別為3m、4m、5m的超長護筒，這種長度的護筒可以滿足施工需求，強度及硬度埋至砂粘土內等穩定土層1.0～1.5m而不會發生變形損壞，其最大的優點是可以防止孔口因滲漏等一系列因素引起的坍塌，一定程度上也避免了因周圍環境對樁孔的影響。本工程鋼護筒采用直徑大于樁徑3cm厚，這樣可避免鉆具在升降過程中與鋼護筒發生的碰撞、刮拉等不利的影響，有效地保護孔口的牢固。鋼護筒埋設采用液壓振動錘定位安裝法進行定位安裝。

其中東直路至長江路段管廊已經施工完成，而管廊基坑的回填材料為碎石土及建筑棄渣等松散材料，鋼護筒打設深度應穿過回填層至穩定土層埋入1.0～1.5m，管廊回填厚度約為9-10m，所以鋼護筒長度至少為10m，此長度護筒無法一次打設，需分節打設現場焊接，如遇大塊堅硬材料需人工開挖清理后再繼續打設鋼護筒。

護筒安裝定位中心與樁位中心線平面誤差在+50mm范圍內，豎向中心線偏差要小于1%方滿足技術標準。

護筒埋設完成后，護筒頂端應距離水平地面150～300毫米，一方面是為了保護孔口，另一方面可以防止地表水、地表泥漿及地面上的雜物等進入到孔中。

在鉆進過程，一定要避免操作手以自己的施工經驗對孔定位，必須要經過專業的測量人員測量準確后方可進行施工，減少孔位的偏差。

6 回轉斗的選擇

旋挖鉆機回轉斗的選擇對于鉆孔樁施工的質量也存在一定的影響，目前，共有兩種形式的鉆機，一種是雙門底開式回轉斗，圓柱型盛料桶；另一種則是圓錐式盛料桶。圓柱形盛料桶缺點是其側壁無導流槽，底盤無側齒，在施工過程中液壓力過高，回轉斗提升力太大，最易發生的是容易造成成孔縮孔甚至塌孔等嚴重問題，所以不提議使用此種類型的旋挖鉆。第二種圓錐式鉆機則更優良，優點一:側壁增加導流槽，更利于泥漿的導流，減小樁孔內的負壓；優點二:帶側齒的底盤更有效地控制回轉斗與刀尖間的距離，防止鉆進過程中升降旋轉碰壞孔壁；優點三:施工過程中，鉆機液壓系統壓力較圓柱型明顯降低，且樁基的縮孔和坍塌情況也有所降低。

7 鉆機的鉆進控制要點

鉆孔前，施工單位應及時向隊伍做好方案、技術交底等工作，并及時提供地勘資料，包含地質、水文資料，并對本工程段內的不同地質層，及時預選好施工用的鉆頭，確定好鉆孔鉆進壓力和鉆進速度。

鉆機在剛開始鉆進中，一定要保持低檔慢速，直到鉆進深度在護筒下1m處才可以以正常速度進行鉆孔，在鉆孔過程中，每一次鉆機提鉆甩渣復位后，都應檢查鉆頭中心是否與樁位中心對中，現場技術人員應嚴格要求施工隊伍，避免發生孔道偏位。鉆進過程控制中，為了防止回轉斗內的沙土或黏土落入泥漿中，破壞了原有的設計泥漿比重，必須保持回轉斗底盤處于關閉狀態，嚴格把控鉆機的鉆進尺度，本工程內的φ1500毫米的樁徑和φ1800毫米的樁徑，經施工現場實踐得出，鉆機的升降速度宜保持在0.75～0.85m/s，過快則會沖刷孔壁，破壞護壁，容易引起坍塌。

嚴格控制鉆孔隊伍作業時不采用分班作業，導致工人疲勞工作帶來的危害。

為了有效地控制孔內孔壁的穩定性，鉆進施工工程中泥漿面必須高于護筒底部50cm以上。

當鉆孔工程中，如發現鉆機就位所在的地面或者是支腳處地面發生沉降等變化，必須及時停止施工，排除隱患后方可繼續施工，如果停止工作時間較長，就應該做好孔樁和鉆機的保護措施。

當鉆機鉆至樁孔設計地面標高后，切記不要立即結束取渣工作，適當延長取渣時間，盡可量保證鉆機能夠取盡渣土，同時也不要再繼續向孔內加壓，避免超鉆，浪費不必要的混凝土。

8 影響坍塌的其它因素

待樁基成孔以后，后續工作也均應規范操作，包括清孔、下放鋼筋籠、砼的灌注等工序，避免塌孔。如鋼筋籠施工過程中，應該在鋼筋籠中心與樁位對準后，由吊車吊起，豎直平穩，緩慢的放入，避免碰撞孔壁造成泥皮脫落或破壞壞，從而在混凝土灌注的過程中，出現樁孔的坍塌或者斷樁、廢樁等嚴重的質量事故。

9 結束語

施工中影響樁孔坍塌的因素有很多，我們要做的就是如何因地制宜，結合先進的施工技術，有效的針對不同區域的地質情況，來制定有效的施工工藝，以確保樁基工程成孔的質量及順利進行，避免施工質量事故的發生。本人僅就哈爾濱市東二環高架體系完善工程(公濱路-東直路段)項目施工中發現的樁基礎質量問題進行了一些分析，也為我們廣大的施工人員提供一些實踐過程中有用的資料，如有不當之處還望同行指正