山區(qū)公路橋梁旋挖機鉆孔成樁施工技術(shù)

楊永民

（昌黎縣交通運輸局工程一隊，河北秦皇島 066600）

0 引言

山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)工程中鉆孔灌注樁技術(shù)應(yīng)用廣泛，其成樁施工過程中消耗、廢棄的泥漿少、成孔時間短，對于工期緊張的工程項目，旋挖機鉆孔能加快施工進度，縮短施工時間，具有高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢[1]。樁基成樁施工質(zhì)量是影響樁基受力性能的關(guān)鍵因素，樁基受力性能直接影響公路橋梁質(zhì)量和安全性能[2]。因此，對山區(qū)公路橋梁樁基采用旋挖機鉆孔成樁施工需要做好相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，確保項目竣工驗收合格，提高使用壽命。

1 工程概況

某公路橋梁所處地段為低山丘陵地貌，地形起伏，跨山間溝谷及小河。橋位地質(zhì)為粉砂巖、砂礫巖、頁巖等。該橋梁工程共有樁基54 根，樁徑2.0 m。引橋共有樁基120 根，其中樁徑1.5 m 樁基6 根、1.6 m 樁基7 根、1.8 m 樁基32 根、2.0 m 樁基54 根、2.2 m 樁基21 根，無水中樁。地下水受地表水及降雨影響明顯。施工場區(qū)內(nèi)有鄉(xiāng)級公路通往場區(qū)附近，交通條件較便利。

2 旋挖機鉆孔施工特點

旋挖鉆鉆孔工藝在砂土、粉質(zhì)土、礫巖、砂巖等巖土層中均有廣泛的應(yīng)用，可以滿足不同地質(zhì)條件基礎(chǔ)施工的要求。在交通條件便利，施工場地滿足設(shè)備自重承載力的情況下，根據(jù)不同類型的土層選擇不同型號的鉆頭和施工方法進行樁基施工[3]。

3 旋挖機鉆孔成樁施工技術(shù)要點

3.1 施工準(zhǔn)備

旋挖機進場施工前，對施工場地采用挖掘機、自卸汽車、裝載機修筑鉆孔施工平臺及施工便道，并在鉆機就位前進行清理及挖探，保證樁基以下沒有障礙物。場地經(jīng)平整后必須壓實，確保地基承載力。主要機械設(shè)備主要有旋挖鉆機、振動棒、潛水泵、吊車、導(dǎo)管、鋼筋套絲機、鋼筋彎曲機、鋼筋切割機、電焊機、裝載機、挖掘機等。由于鉆機自重較大，為防止便道及施工平臺地基受力不均勻?qū)е略O(shè)備傾覆及塌孔事故，樁基施工平臺頂部需提前設(shè)置長、寬、厚不低于600 mm×150 mm×10 mm 的鋼墊板。

3.2 樁位放樣

樁位放樣精度偏差控制在5 mm 以內(nèi)，并在樁的前、后、左、右距中心大于2 m 處分別打入定位鋼筋，設(shè)置十字形護樁，用砂漿或混凝土保護，防止施工中觸碰偏位，以供隨時檢驗樁中心及鉆機對中情況。

3.3 鉆機就位

根據(jù)地質(zhì)勘察報告所標(biāo)示的巖層類型及抗壓強度選取合適型號和尺寸的旋挖鉆機。鉆機就位前下方采用鋼板支墊和調(diào)平。在鉆進過程中，旋挖鉆機必須鎖定，防止鉆機滑動移位。鉆機就位后，調(diào)好鉆桿垂直度，保證鉆頭中心與樁位中心在同一軸線上，對位偏差不大于10 mm。施工過程中，升降鉆頭時要平穩(wěn)，不得碰撞護壁和孔壁[4]。

3.4 鋼護筒的制作和埋設(shè)

鋼護筒采用整體式鋼制護筒，壁厚不小于6 mm，護筒內(nèi)徑大于樁身直徑至少20 cm，護筒長3 m，在頂口和底口加焊一圈6 mm 厚、15 cm 高的加強圈，接頭焊接密實、飽滿。以放樣定位樁樁位為基準(zhǔn)，確定護筒的中心位置，利用挖掘機開挖至設(shè)計護筒底以上100 cm 的位置，再利用挖機將護筒擊至設(shè)計標(biāo)高。以控制樁樁位中心坐標(biāo)為基準(zhǔn)，測放出其他孔位中心位置。安設(shè)鋼護筒時，先用全站儀進行定位安裝放樣，拉尺確定鋼護筒圓周位置定位固定，水平儀和垂球控制好垂直度。護筒應(yīng)高于地面不少于30 cm，防止雜物、渣土等落入孔內(nèi)，樁位有承壓水時，須確保護筒高出承壓水穩(wěn)定液面2 m 以上。

3.5 旋挖鉆成孔

3.5.1 確定鉆進方式

旋挖鉆機開始鉆進后需根據(jù)鉆頭所處不同巖層采用不同的鉆進方式：①軟土層鉆進階段，鉆機整體負(fù)載較小，可采取高壓、高鉆速快速鉆進；②黏土層鉆進施工階段，需連續(xù)加壓，采取高轉(zhuǎn)速、低負(fù)載模式鉆進；③在摩擦力較大的砂層，可采取循環(huán)加壓、回壓鉆進，在減少機器磨損的同時加快鉆進速度；④在振蕩地質(zhì)構(gòu)造工況鉆進時，需采用不斷加壓、強行破碎的方式保證鉆頭鉆進；⑤在較硬的砂礫層作業(yè)時，旋挖機需采用低轉(zhuǎn)速持續(xù)鉆進，防止采用高轉(zhuǎn)速造成的鉆頭打滑和鉆孔偏位。

3.5.2 布置泥漿池

在泥漿池布置方面，要考慮泥漿池的選位不能占用樁位，且不能影響現(xiàn)場正常施工流水作業(yè)和材料、機械的周轉(zhuǎn)。可適當(dāng)增加幾個小的沉淀池，并加長循環(huán)槽，以便在清孔作業(yè)時能夠有充分的空間來對清出來的泥沙進行有效沉淀。

3.5.3 成孔

旋挖鉆成孔施工階段，需要密切關(guān)注出土渣樣類型，準(zhǔn)確判斷鉆進土層地質(zhì)類別，比對實際作業(yè)地層地質(zhì)類別與設(shè)計地質(zhì)剖面圖紙的一致性，發(fā)現(xiàn)異常及時上報處理。當(dāng)在鉆機鉆進過程中遇到強度較大的巖層時，例如鉆頭進入中風(fēng)化砂巖層，可以采用先小尺寸鉆頭破碎鉆進，再大尺寸鉆頭鉆進出渣的方法對巖層逐步鑿除，加快鉆進速度。為防止孔壁失穩(wěn)、坍孔等，鉆孔須連續(xù)進行、一次成型[5]。孔位鉆設(shè)完畢后，應(yīng)對孔位、孔深、孔傾斜度進行檢驗，并及時上報監(jiān)理驗收，驗收合格后方可終孔。在旋挖鉆成孔的過程中，需要做好工作項目、鉆進速度、成孔孔徑、成孔深度、孔底標(biāo)高等現(xiàn)場記錄。鉆孔達(dá)到預(yù)定鉆孔深度后，提起鉆桿，測量孔深及虛土厚度。

3.6 成孔檢查及清孔

鉆進至設(shè)計深度，經(jīng)監(jiān)理工程師驗收通過后即可終孔，適當(dāng)清孔后，提起鉆進鉆頭測定成孔深度、孔徑、垂直度等。測孔采用專用檢孔儀，對孔深、孔徑和孔傾斜度進行檢測。若樁基檢測反映的孔徑、孔斜、孔深達(dá)不到檢驗標(biāo)準(zhǔn)，則需重新下鉆頭處理。成孔量測、驗收合格后，立即開展清孔施工，采用挖斗反復(fù)撈取沉渣，將孔底殘渣提出孔外。

3.7 鋼筋籠骨架的制作安裝

鋼筋籠適用于整體生產(chǎn)加工，根據(jù)吊裝方法放置方向明確。鋼筋籠梁主筋采用直螺紋設(shè)備連接。每個橫截面的連接件數(shù)量應(yīng)少于50%，連接件應(yīng)盡量避免超過50 cm，以確保加固主筋與豎向受力鋼筋之間的連接牢固。鋼筋籠的原材料應(yīng)用、制作、鋼筋搭接和組裝應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范。鋼筋籠制作加工完畢后，用專用平板車運至施工現(xiàn)場，并用車輛輔助拼裝。為保證骨架吊裝時外觀無變化，對于長骨架，吊裝前應(yīng)對內(nèi)部結(jié)構(gòu)的橫撐進行改進，以提高牢固度。

在起吊的情況下，首先起吊第一個吊鉤，然后將兩個點一起起吊。骨架與路面分離后，小鉤停止提升，繼續(xù)升起第二個鉤。對于第二個提升點，第一個提升點的控制能力將逐漸降低，直到骨架和道路垂直。取鉤子，檢查骨架是否垂直。如果沒有垂直，則應(yīng)進行全面檢查。骨架進入孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)后，應(yīng)在垂直狀態(tài)下緩慢下降。嚴(yán)禁來回擺動和觸摸孔邊。在骨架頂部，必須根據(jù)測得的噴嘴相對高度計算定位桿的長度，確保無誤差后，必須通過電焊焊接固定桿。以在鋼筋籠上繪制十字線的形式定義鋼筋籠的中心點。鋼筋籠的中心點應(yīng)與樁位的中心點相同。平面位置誤差應(yīng)在5 cm 以下，底部標(biāo)高偏差應(yīng)在±10 cm 以內(nèi)。

4 問題及防治措施

4.1 斜孔

旋挖機鉆孔過程中，某處出現(xiàn)了斜孔問題，分析原因主要是由于該樁位下方有較大的孤石、探頭石，導(dǎo)致鉆進階段鉆機發(fā)生不均勻沉降、位移的出現(xiàn)。針對后續(xù)的施工，為避免斜孔問題的出現(xiàn)，采取了以下防治措施：①鉆機安裝就位階段，按照鉆機就位要求調(diào)平鉆機底座；②軟硬地質(zhì)層交接面鉆進階段，適當(dāng)降低鉆進速度；③鉆孔階段發(fā)現(xiàn)斜孔現(xiàn)象，立即停止鉆進，分析斜孔產(chǎn)生成因，并回填重鉆；④鉆進階段定時檢查鉆進孔洞數(shù)據(jù)，及時糾正偏差。

4.2 坍孔

旋挖機鉆孔過程中，某處出現(xiàn)了坍孔問題，分析原因主要是由于護筒埋深不足，護筒下端孔口滲漏，致使孔壁在滲漏作用下失穩(wěn)坍塌；受施工振動擾動，造成孔口塌陷，引起坍孔；遇破碎地層時鉆進進尺過快或鉆孔遇溶洞。針對后續(xù)的施工，為避免坍孔問題的出現(xiàn)，采取了以下防治措施：①探明坍塌位置，將片石和黏土混合物回填到塌孔位置以上1～2 m，等回填物沉積密實后再重新成孔；②鋼筋籠吊進時對準(zhǔn)孔中心豎直插入，嚴(yán)禁碰撞孔壁；③待孔壁穩(wěn)定后，采用低速重新鉆進；④成孔后應(yīng)及時澆筑混凝土。

4.3 擴孔或縮孔

旋挖機鉆孔過程中，出現(xiàn)了擴孔或縮孔問題。擴孔的主要是由于地層土質(zhì)松散、地下水較多工況下，鉆頭擺幅過大造成；縮孔的主要是鉆錐磨損或補焊不到位、土層中不良土分布過厚造成。針對后續(xù)的施工，為避免擴孔或縮孔問題的出現(xiàn)，采取了以下防治措施：①孔壁局部剝離、脫落、坍塌擴孔，若不影響鉆進則無須另行處理，若孔影響鉆進、鉆孔無法達(dá)到設(shè)計深度，須按坍孔處理；②鉆進階段及時修補鉆頭，避免鉆頭磨損過于嚴(yán)重引起縮孔；③軟塑土層鉆進階段，宜適當(dāng)增大鉆進速度，并采用失水率小的優(yōu)質(zhì)泥漿，或反復(fù)上下、左右掃孔擴大孔徑。

4.4 漏漿

漏漿形式及發(fā)生原因主要有以下兩類情形：①由于回填層松散導(dǎo)致的漏漿，此類漏漿多表現(xiàn)為速度慢，并存在部分部位塌孔的風(fēng)險；②回填層存在管道導(dǎo)致的漏漿，施工范圍存在廢棄管道，管道穿過樁位，鉆孔到該位置后，漿體從管道位置流出，表現(xiàn)為突發(fā)漏漿現(xiàn)象，該情形通過增加泥漿濃度并及時補漿等辦法都不能滿足要求。發(fā)現(xiàn)漏漿時，應(yīng)立即停止沖孔，立即補漿防止孔塌，并根據(jù)地質(zhì)調(diào)查資料和預(yù)先計劃的措施進行處理。

5 結(jié)論

綜上所述，旋挖鉆進工藝鉆進效率高、適應(yīng)性強，在軟弱土、強度較低的風(fēng)化巖層鉆孔灌注樁施工中應(yīng)用廣泛。在山區(qū)公路橋梁樁基旋挖鉆孔施工階段，需要強化鉆機就位、鋼護筒埋設(shè)、鉆進成孔等環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，發(fā)生坍孔、斜孔、擴孔、縮孔等問題時，根據(jù)問題產(chǎn)生原因采取具有針對性的糾偏或處理措施，及時檢查、調(diào)整鉆進施工參數(shù)，保證成樁質(zhì)量。