橋梁基礎處理旋轉挖機鉆孔灌注樁施工技術分析

文/劉坤

1 前言

橋梁基礎工程施工水平的高低，直接關系到橋梁結構整體的安全性和穩定性。在橋梁施工階段，遇到的地基土質類型是存在差異的，不同的施工區域存在軟土地基或者是巖土地基類型。在施工時，施工人員必須要做好基礎的處理，提高整體工作的質量。在此類工程項目開展階段，旋轉挖機鉆孔灌注樁是提高橋梁基礎存在能力的關鍵，所以對該技術的應用方式進行探討，總結出更為科學有效的施工方案，對后續工程項目的開展有著非常重要的幫助。

2 旋轉挖機的特點

2.1 施工效率高

橋梁樁基在具體的實施環節，傳統作業方式是利用沖擊鉆、循環鉆等設備來進行的，但是作業的效率相對較低，通常要20～30h 才能鉆進一個孔，所以施工周期比較長，并且在鉆孔施工環節經常會造成塌孔的問題，給工程質量帶來很大的負面影響。而通過使用旋轉挖機開展鉆孔施工，可以大幅縮短挖掘時間，較之傳統工藝的優勢明顯，施工效率提升約3 倍。

2.2 運輸便捷

旋轉挖機屬于履帶的結構形式，運輸環節使用專用車輛進行，而傳統鉆機一般都會配合大型吊車同時進行運輸，且轉運的速度相對緩慢。另外，還有一個原因是旋轉挖機可以實現快速定位，速度比較快，施工作業的效率也很高。

2.3 具備超強的適應能力

旋轉挖機與傳統的設備相比，不需要使用吊機、拖車等設備，可以在不良地質條件下使用，打孔位置精度高。

2.4 利于環保

傳統的循環鉆機施工時，通過鉆頭進行底部孔的挖掘作業，并在開挖施工之后利用泵把底部的淤泥全部都帶出地面，將內部的泥漿排出去，但同時在現場需要存放較多的泥漿，影響了項目的整體作業施工。而旋轉挖機的應用中，一般是通過鉆頭開展深挖作業，并且應用伸縮桿開始裝卸土體作業施工，整個環節泥漿作為護壁材料使用，可以反復利用，從而減少排污的成本，經濟價值比較高[1]。

3 工程概況

某工程項目處于該河流下游的650m 的位置上，為兩個T 型主橋的結構，主跨結構的尺寸為240m，兩邊跨度尺寸為130m，總計長度為500m，橋梁結構的寬度尺寸為42m。主橋橋墩承臺結構設計為兩幅的形式，承臺間距符合要求，頂面高程為58m。經過現場的實際勘察可以發現，該河床表面主要是粉砂、砂卵石的材料，地層則是泥巖+粉砂巖的結構。整個橋梁是水下基礎結構形式，施工位置上的水深度尺寸為15m，根據需要采取套箱圍堰法進行施工，以保證工程的質量合格。該工程的施工思路是：在江內打設定位鋼樁以及鋼筋混凝土樁，然后設置旋轉挖機施工平臺，再進行鋼護筒的下沉施工，待整體作業面穩定以后方可在平臺之內進行鉆孔機灌注操作。當樁基灌注作業完畢后，即可進行套箱下沉，隨后進行混凝土澆筑封底處理，以此滿足樁基施工要求。

4 施工前準備工作

4.1 測量放線

在項目正式施工開始之前，首先需要做好全橋梁結構的中線、水準點的檢查與核對作業，保證數據精度符合要求，各個部位的尺寸達標，且平臺高出原地面約0.5m 的高度，比四周的承臺要高出2m 以上，然后進行樁位的確定。

4.2 埋設護筒

樁位測量放樣工作結束后，開始埋設護筒結構。在樁中心部位進行挖土作業，護筒的直徑為1.8m，高度為2.5m，使用厚度為10mm 的鋼板卷制而成，護筒中心線與樁體的中心線是重合的，整平符合要求。護筒周邊使用黏土進行填充，保證飽滿度與堅實度。

4.3 安裝鉆架和鉆機

在鉆機的平臺表面需要鋪設一層枕木材料，確保其達到穩定性、平整度的標準，操作環節不會發生位移或者晃動的情況，且縱、橫方向上的誤差控制在5cm 以下，鉆桿垂直度偏差不超過0.02%，達到技術標準要求。

4.4 泥漿

現場使用的泥漿作用是護壁與浮渣，泥漿的比重較小，容易發生塌孔的危害，護壁的效果和質量相對較差；泥漿比重較大時，容易造成進尺與漏漿等問題發生，影響施工的效果。本次工程中，在19#橋墩地質勘察發現，其主要是膨脹土、強風化砂巖、中風化砂巖與弱風化砂巖的類型，應用合金鋼鉆頭成孔作業，膨脹土部位的泥漿比重為1.2，而中風化巖層的泥漿比重設定為1.25[2]。

5 鉆孔

鉆孔時，需要嚴格控制鉆壓與轉速，這是提高質量的關鍵參數。

5.1 鉆壓

鉆頭之所以能夠運動，是受到鉆壓與回轉扭矩的直接作用下形成切削與破碎巖體的作用力。在鉆進時，會具備一定的鉆壓，如果壓力過小則導致鉆進速度下降，而壓力過大則會造成較大的損傷。因此，施工人員應結合地質條件，確定合適的技術參數，保證施工質量合格。

5.2 轉速

鉆桿轉速的確定要符合破碎巖土的扭矩要求，同時還要從磨耗、孔壁穩定性方面出發進行分析確定。鉆具強度達到要求后，鉆頭直徑越大，其反應速度也會越慢。開始鉆進的過程中，應先把鉆頭下降到距離孔口5cm 左右的位置上開啟泥漿泵，經過循環幾分鐘泥漿之后，再開啟鉆機慢慢地回轉，同時將鉆頭逐步下入，達到穩定轉速的要求，才能逐步進行鉆進作業。鉆進完畢之后，轉速的控制尤為重要，這是提升成孔質量、澆筑水平的關鍵性措施。如果進尺速度較快，則容易發生塌孔的問題；而速度過慢就會造成擴孔問題發生，同時也會產生質量問題，所以做好轉速控制極為重要。另外，在橋墩樁基鉆孔施工階段，施工人員應根據地質的實際情況，在遇到軟弱層以及沙塵的時候適當降低鉆進的速度，從而為后續的工程奠定良好的基礎。一般來說，為了提高鉆孔的整體效果，在鉆進階段施工人員還需要根據泥漿配比的實際情況，適當做好泥漿的調節工作，提升鉆進的速度。

5.3 鋼筋籠制作及吊裝

按照吊裝設備的工作能力制作鋼筋籠結構，同時采取分界制作的方式，鋼筋籠的接頭部位需要交錯設施。鋼筋籠骨架上部需要設置四根吊環，并且穿越鋼管，直接在鉆機平臺上固定，以確保有足夠的長度直接插入系梁結構內，達到設計標準的要求。另外，鋼筋籠骨架主筋上部設置墊塊，以達到保護的效果。

鋼筋籠骨架一般都是采取分節的方式制作，以滿足吊裝的要求。現場施工時，鋼筋籠的安裝采取兩點吊裝的方法。第一個吊裝點應該設置在骨架的下部，第二個吊裝點設置在骨架長度的中點以上三分點的位置上。鋼筋籠直徑在1.2m 以上、長度超過6m 時，應該加強吊裝點，避免吊裝環節發生變形等問題。鋼筋籠吊放入孔階段，工作人員需要保證孔位具備垂直性，要按照輕放慢放的原則進行下放施工，下放時不能左右旋轉，以避免碰到孔壁。在操作環節，如果遇到阻礙時需要停止下放，在查明相關原因之后處理，再進行后續的一道施工[3]。

5.4 灌注水下混凝土

導管密封性檢測極為重要，在灌注混凝土前應及時進行，一般要保證導管底部和孔底至少以30～50cm 的距離為合格標準。第一次灌注導管的過程中，埋設深度為1～2m 之間。混凝土灌注施工階段，應避免發生堵塞、超拔導管等一系列的問題，否則將會給工程質量造成影響。另外，嚴格控制混凝土塌落度，尤其是水下灌注混凝土，其材料的質量極為重要，一般達到18～22cm 即可滿足工程的要求[4]。同時，在施工中合理計算混凝土材料的使用量，根據孔徑、深度等進行詳細計算，以滿足工程的使用要求。此外，拆管作業前，相關工作人員還需要做好內部混凝土面的記錄工作，詳細做好各項記錄。

5.5 后壓漿

選擇合適的注漿管材料，其長度與鋼筋籠長度是相同的，使井口焊接可以順利進行。鉆機成孔完畢后，開始鋼筋籠注漿作業，隨著鋼筋籠注漿管同時下入孔內。另外，在鋼筋籠內側、孔底連接部位分別需要設置2 根注漿管；在鋼筋籠下放實施的過程中，底部需要設置單向閥裝置。在成樁的5 天后開始后注漿施工，并且使用清水沖洗，確保結構強度達到6～8MPa。

6 結語

總而言之，在橋梁基礎工程項目施工階段中，旋轉挖機鉆孔灌注樁技術具備方便、效率高、技術成熟等諸多要點，因此其得到了廣泛的應用。在今后工程項目開展時，施工單位需要根據項目的實際情況對該技術的施工方案進行優化，并且要求作業人員嚴格按照工程規范的流程進行作業，做好施工的質量控制，以此提升橋梁基礎的整體質量。在本文的研究中，通過旋轉挖機鉆孔灌注樁技術的應用，橋梁基礎的承載能力得到了提升，對橋梁結構的安全性和穩定性有所幫助，該技術值得推廣使用。