旋挖鉆機在全砂層中的應用

【摘 要】本文通過介紹旋挖鉆機在鄂爾多斯母杜柴登選煤廠樁基工程中鉆孔樁施工應用情況，闡明了旋挖鉆在全砂層中的施工工藝、施工特點及常見問題的處理方法。

【關鍵詞】旋挖鉆；施工特點；施工工藝；技術措施

1 引言

旋挖鉆機的英文名稱為Rotary DrillingRig，是近年來鉆孔灌注樁施工中較先進的一種施工方法，其成樁原理是在鉆桿的扭矩作用和加壓系統的合力作用下使帶有活門的桶式鉆斗旋轉進尺，在鉆斗旋轉過程中旋起的鉆渣從鉆斗下方的底口進入鉆斗內，當鉆斗內裝滿鉆渣時，扭矩反力顯著加大，并通過操作室內傳感裝置反映出來。隨后在機組人員操作下，使鉆桿反向旋轉，由鉆機提升裝置和伸縮式鉆桿將鉆頭提出孔外卸土。如此循環反復，不斷取土、卸土，直鉆至設計深度。其高效、環保、效益高的特點，適用于工期緊、工程量大、地質條件較好的工程。本文通過旋挖鉆機在鄂爾多斯母杜柴登選煤廠樁基工程中鉆孔樁施工中的應用，介紹了在砂層施工工藝及常見問題處理。

2 工程概況

母杜柴登井田位于鄂爾多斯高原的東北部，烏審旗呼吉爾特礦區東南部，屬于毛烏素砂漠。

場地地層由新至老分別為第四系人工填土、全新統風積(Q4eol)砂及更新統湖積(Q3l)砂組成。本場地地基土主要為砂層，從上向下地層由松散逐漸過渡到密實。②層細砂在平面上普遍分布，厚度變化較大，位于地下水位以上，結構松散，承載力較低；③層含有機質粉砂在平面上分布普遍，厚度不大，屬歷史上地質環境變化后，地表植物被風積砂覆蓋所形成，該層位于地下水位附近，稍密；④層細砂在平面上普遍分布，厚度較為穩定，多位于地下水位以下，中密—密實，承載力較高；⑤層細砂在平面上普遍分布，厚度較大，位于地下水位以下，密實，承載力高；⑥層細砂在平面上普遍分布，厚度較大，位于地下水位以下，密實，承載力可達240kPa。

3 施工技術措施

3.1 工藝流程

鉆孔灌注樁主要工序包括：測量放線、成孔、鋼筋籠制作及運輸安裝、砼攪拌、砼灌注成樁、后壓漿等，施工工藝流程詳見圖1所示。

3.2鉆機定位

在樁位復核正確，護筒埋設符合要求的基礎上，鉆機才能就位。樁機定位要準確、水平、垂直、穩固，鉆機導桿中心線、回旋盤中心線、護筒中心線應保持在同一直線。

圖1 后壓漿鉆孔灌注樁施工工藝流程圖

3.3 泥漿制備

在鉆孔灌注樁的施工過程中，為了防止坍孔，穩定孔內水位及便于挾帶鉆碴，采用澎潤土制備成泥漿進行護壁。泥漿護壁是利用泥漿與地下水之間的壓力差來控制水壓力，以確保孔壁的穩定，所以泥漿的比重則起到保持這種壓力差的關鍵作用。如果鉆孔中的泥漿比重過小，泥漿護壁就容易失去了阻擋土體坍塌的作用;如果泥漿的比重過大，則容易使泥漿泵產生堵塞甚至使混凝土的置換產生困難，使成樁質量難以得到保證。要充分發揮泥漿的作用，其指標的選取是非常重要的。這就要求在實際工程的施工中，根據工程的具體情況，合理地控制不同土層中泥漿的指標，本工程中的控制數據見表1所示。

3.4 鉆進成孔

成孔中，按試施工確定的參數進行施工，設專職記錄員記錄成孔過程的各種參數，如加鉆桿、鉆進深度、地質特征、機械設備損壞、障礙物等情況。記錄必須認真、及時、準確、清晰。

必須按要求測試進、出口泥漿指標，發現超標及時調整。成孔達到設計深度時，監理工程師驗收合格后，方可進行第一次清孔。

3.5 一次清孔

測試泥漿指標，發現超標及時調整。然后將鉆頭放入孔底掃孔，撈去沉渣，清孔必須徹底。清孔結束，自檢合格后與監理工程師共同進行孔深測量，作為第二次清孔后測沉淤的依據。

3.6 鋼筋籠制作安裝

旋挖鉆機的一個顯著優點就是成孔快，且成孔后孔底沉渣很少。所以只要在鋼筋籠制作、安裝上采取合理措施，避免安裝時鋼筋籠刮傷孔壁，就可以大大地降低沉渣厚度，有效防止塌孔的發生。這就要求在鋼筋籠制作方面要嚴格控制，重點是鋼筋籠外徑和直線度，主筋搭接、縱橫筋交叉點的焊接質量必須符合設計要求。為此，要檢查鋼筋籠保護層墊塊的設置。在這一工程中，墊塊采用圓柱形砂漿墊塊，沿鋼筋籠每隔4m放置一組，每組設置4個，按90°均勻安放，既可避免籠體碰撞孔壁，又可保證混凝土保護層均勻及鋼筋籠在樁體內的位置正確。

鋼筋籠的吊裝應3點起吊，保持籠軸線重合。入孔時，始終需保持垂直狀態，對準孔位徐徐輕放，保持穩定，避免碰撞孔壁，一旦遇阻立即查明原因，禁止晃動和強行沖擊下放。

3.7 下導管

導管要定期進行水密性試驗，下導管前要檢查是否漏氣、漏水和變形，是否安放了密封圈。導管要依次下放，全部下入孔內后，應放到孔底，以便核對導管長度及孔深，然后提起30～50cm，進行二次清孔。

3.8 二次清孔

測試進、出口泥漿指標，調整到施工組織設計確定的參數，用鋼絲測繩測孔底沉渣，一般控制在≤10cm范圍內發現超標及時調整。發現超標后將鉆頭放入孔底掃孔，撈去沉渣，清孔必須徹底。。

3.9 水下混凝土澆筑

水下混凝土澆筑是最后一道關鍵性的工序，施工質量將嚴重影響灌注樁的質量，所以在施工中必須注意以下幾點:

3.9.1 導管必須嚴密，長度適中，保證底端距孔底30～50cm;

3.9.2 混凝土拌和必須均勻，坍落度控制在18～22cm，首批混凝土必須保證封底成功;

3.9.3 混凝土澆筑必須連續作業，嚴禁中斷澆筑;

3.9.4 澆筑過程中應有專人記錄，以防導管提升過猛或導管埋入過深，造成斷樁;

3.9.5 灌注樁的頂面標高應比設計值高80～100cm，以確保樁頂混凝土的質量。

3.10 后壓漿工藝

本工程壓漿使用BW-250型注漿泵，BW-250注漿泵的最大工作壓力可達7.0MPa。后壓漿應注意以下幾點：

3.10.1 樁灌注完成12小時后應及時“開環”，用高壓清水將壓漿管打開。“開環”完成后將注漿管口封閉，防止異物掉入管內。“開環”壓力沒有任何規定，只需將壓漿管打開，一般情況下開環壓力為1～2MPa。

3.10.2 成樁48小時后應及時壓漿。

3.10.3 壓漿時應嚴格控制注漿壓力，注漿壓力一般控制在2～5MPa之間。

3.10.4 當滿足下列條件時，可終止注漿：

（1）注漿總量、注漿壓力均達到設計要求；

（2）注漿總量達到設計的75%以上，注漿壓力超過設計壓力；

（3）若出現注漿壓力長時間低于正常值或地面出現冒漿、竄漿等情況應改為間歇不漿，間歇時間為30～60min。

3.10.5 出漿孔在壓漿管下設前一定要密封，下放鋼筋籠時要注意由于孔壁摩擦或其它原因而造成密封破損，而導致出漿孔堵死。

3.10.6 壓漿時如果出現異常情況時，應采取相應措施加以解決：

（1）發現樁孔壁周圍出現冒漿，立即停止壓漿。

（2）在一根管壓漿時，如果另一根管冒漿，應立即封閉冒漿管，直至壓漿管的壓漿量達到設計值后，關閉壓漿管，依次進行另一根管的壓漿。

（3）如果壓漿管的壓力很小（或無壓），而壓漿量又異常大時，或者周圍地層出現冒漿時，應停止壓漿，用清水將壓漿管的漿液清洗干凈，暫停6～12小時，再進行壓漿。再壓漿的壓漿量應不小于設計壓漿量，此前所壓入的漿液不計入壓漿量內。

4 結束語

本工程灌注樁承載力及完整性經檢測全部滿足規范及設計要求。鉆孔灌注樁的施工質量是一項復雜的系統工程，成樁的好壞直接關系到上層結構的安全和上層結構施工完成后建筑物的沉降。由于樁基礎的施工屬特殊工序，稍有疏忽極易造成質量事故，所以，施工中應堅持預防為主的原則，加強施工中的成孔、鋼筋籠制作安裝、水下混凝土灌注等過程中的各環節的管理，按照設計與施工技術規范的要求，及時解決施工過程中出現的各種問題。