旋挖鉆在成都地區砂卵石層的應用

王浩 秦雨航

1（四川公路橋梁建設集團有限公司大橋分公司 四川 成都 610015）

2（重慶工業職業技術學院 重慶 渝北 401120）

1、工程概況

羊馬西互通位于成都市崇州市羊馬鎮東平鄉境內，用以連接光華大道（已建城市干道），橋梁工程包含羊馬西互通主線以及A匝道橋、B匝道橋、C匝道橋、D匝道橋、L匝道1號橋，樁基均為摩擦樁。橋位于成都沖積平原，地層上部為粉土，下部為厚層的中密～密實卵石土，場地穩定性好，無不良地質作用，適宜建筑。漂、卵石土強度高，厚度大，是較理想持力層，地下水埋深淺，涌水量大，地下水對砼及砼中的鋼筋無腐蝕。根據現場實際情況樁基全部采用旋挖成孔（三一旋挖鉆機）。

2、旋挖鉆適用范圍

旋挖鉆機成孔是通過底部帶有活門的桶式鉆頭回轉破碎巖土，并直接將其裝入鉆斗內，然后再由鉆機提升裝置和伸縮鉆桿將鉆斗提出孔外瀉土，這樣循環往復，不斷地取土卸土，直至鉆至設計深度。旋挖鉆機受地質影響較大，主要適用于素填土層，亞粘土層，亞黏土夾細粉沙層、強風化泥質粉砂巖層、弱風化泥質粉砂層等比較軟弱的地質層。

3、旋挖鉆使用特點

3.1 自身造漿能力較差，對泥漿性能要求較高，一般選取水化性能較好、造漿率高、成漿快、含砂量少的膨潤土或黏土為宜。為保證泥漿濃度，我段在施工過程中，采用1臺旋挖機配備一臺沖擊鉆，其主要目的是沖擊鉆泥漿性能較好，可以被旋挖鉆所利用。

3.2 泥漿護壁較薄，在鉆孔完成后，應立即跟進下道工序，否則易發生塌孔。在旋挖機施工前，對旋挖施工路線有完整的規劃，因旋挖機對原地面有較大擾動和破壞，這樣可以確保場地的平整。

3.3 成孔時間較快，本項目1跟20m長直徑為160cm的樁基成孔只需5～6h，成孔后不能長時間擱置，故在旋挖鉆施工之前應做好充分的準備工作：根據旋挖機的數量，提前制作好一定數量的鋼筋籠，協調并備足好混凝土所需的原材料。

3.4 施工不需要動力電，對于不能供應動力電或項目前期用電線路未建成卻又急需開工的項目有一定的適用價值。

3.5 在鉆進過程中，必須控制好鉆桿的提升速度，因為若鉆桿提升過快會出現兩個問題。其一，鉆頭的下方就容易出現負壓區，若在地下水位較高時，就容易使地下水滲入鉆孔內，使護壁受到影響而造成塌孔；其二，鉆頭上部的泥漿通過切齒之間的空隙快速流動以補充因鉆頭上提而出現的空當，會嚴重沖刷泥漿護壁，從而出現塌孔的隱患。鉆頭的下降速度也不可太快，尤其是剛入鉆孔時，否則會造成泥漿四濺。

4、旋挖鉆工藝流程

旋挖鉆施工工藝流程：測量放線及定樁位→配置泥漿→開挖地面表層土埋設鋼護筒→檢查樁中心軸線→鉆機就位及鉆進→成孔檢查→清孔→吊放鋼筋籠→安裝混凝土導管→灌注水下混凝土→樁成品檢測、驗收。

5、旋挖鉆操作要點

5.1 護壁：由于各橋樁基所在地質情況為頂部0-3m為粉砂質土層，下部為中密-密實的漂、卵石層，為了避免出現垮孔、縮孔現象，頂部采用鋼護筒護壁，下部采用調制好的泥漿靜態護壁，在鉆進過程中應嚴格控制進尺情況。

5.2 泥漿池和排水溝：合理規劃施工現場，開挖泥漿池和排水溝，為了避免孔口有水隨意流入孔內，鋼護筒應高于地面30cn以上，并且應在孔口周圍挖設排水溝控制地表水的流向。

5.3 樁位檢校：鉆進過程中，經常檢查樁孔的尺寸和平面位置，其誤差必須達到規范要求。各橋樁基均為豎直樁，在鉆進過程中應及時檢查鉆桿是否豎直，并及時調校鉆桿位置確保樁孔中心位置滿足要求。

5.4 樁基鋼筋籠的安裝到樁基設計標高以后，對樁基鋼筋籠進行四方定位，使孔位中心和鋼筋籠中心重合，從而保證了樁位偏差在誤差范圍以內。

5.4 了解地質情況：鉆進過程中應檢查了解地質情況，若與設計資料不符，應會同監理、業主、設計代表共同研究處理。

5.5 鉆孔事故的預防及處理

5.5.1 坍孔：坍孔的表征是孔內水位突然下降，孔口冒細密的水泡，出渣量顯著增加而不見進尺等。坍孔原因：1.泥漿相對密度不夠及其它泥漿性能指標達不到要求，使孔壁沒有形成堅實泥皮；2.由于出渣后未及時補充泥漿（或水）；3.孔內出現承壓水，鉆孔通過砂礫等強透水層，孔內水流失等而造成孔內水頭高度不夠；4.鉆進速度過快、空鉆時間過長、成孔后待灌時間過長和灌注時間過長也會引起孔壁坍陷。

預防坍孔的措施：發生孔口坍塌時，可立即拆除護筒并回填鉆孔，重新埋設護筒再鉆；如發生孔內坍塌，判明坍塌位置，回填片石和粘土混合物到坍孔處以上1～2m，如坍孔嚴重時應全部回填，待回填物沉積密實后再行鉆進；嚴格控制鉆孔進程；清孔時應指定專人補漿（或水），保證孔內必要的水位高度；吊入鋼筋骨架時應對準鉆孔中心豎起插入，嚴防觸及孔壁。

5.5.2 鉆孔偏斜：鉆孔可能發生鉆孔偏斜事故。偏斜原因：1、在有傾斜的軟硬地層交界處，巖面傾斜處鉆進；或者粒徑大小懸殊的砂卵石層中鉆進，鉆頭受力不均；2、鉆機安裝不合要求，鉆進過程鉆機產生不均勻沉陷或運轉過程震動過大引起的孔斜；3、鉆機部件磨損，接頭松動，鉆桿彎曲；4、鉆頭晃動偏離軸線，擴孔較大；5、施工檢查控制不到位。

預防措施：1.安裝鉆機時，機座安放在平穩堅固的地基上，鉆機安裝時要使旋轉盤和底座水平，其鉆桿、固定鉆桿的卡孔和護筒中心三者應在一條直線上，鉆進中應經常檢查校正；2.進入不均勻地層、鵝卵石層時，鉆速要打慢檔。另外安裝導正裝置也是防止孔斜的簡單有效方法；3.鉆孔偏斜時，可提起鉆頭，上下反復掃鉆幾次，以便削去硬土，如糾正無效，應于空中局部回填粘土至偏孔處0.5m以上，待沉積密實后再鉆；4.加強對鉆機垂直度及鉆進過程的時時監控，經常用檢孔器進行檢查，發現偏斜及時糾正。

5.5.3 沉渣，造成原因：1.檢查不夠認真，清空不干凈或未進行二次清孔；2.泥漿比重過小或泥漿注入量不足而難于將沉渣浮起；3.鋼筋籠下放過程中，未對準孔位而碰撞孔壁使泥土坍落樁底。

預防措施：1.加強對沉淀厚度的檢查力度和意識；2.成孔后，旋挖鉆頭提高孔底20cm左右，保持慢速空轉，維持循環清空時間不少于30分鐘；3.鋼筋籠吊放時，使鋼筋籠的中心與樁中心保持一致，避免碰撞孔壁；4.下完鋼筋籠后，檢查沉渣厚度，直至孔口返漿比重和沉渣厚度均符合規范要求；5.開始灌注混凝土時，應有足夠的混凝土儲備量，達到清除孔底沉渣的目的。

5.5.4 掉鉆落物，原因：長時間超負荷使用旋挖機鉆頭，致使鉆頭鋼板掉落；或操作不慎，落入扳手、撬棍等物。

預防措施：開鉆前應清除孔內落物，零星鐵件可用電磁鐵吸取，較大落物和鉆具也可用沖抓錐打撈，然后在護筒口加蓋。

6 、結論

作者參加了成都二繞西段項目TJ-A合同段A2分部橋梁樁基施工的全過程，對旋挖鉆孔施工而言電只用于泥漿系統和維修，小型發電機完全可以滿足要求，對供電的要求非常寬松。旋挖鉆機的成孔速度是沖擊鉆的10倍左右,從而縮短了工期和降低了成本。旋挖機智能電腦系統記錄、統計、分析、優化施工工藝，保證了成樁的質量。但旋挖鉆孔在沉渣和坍孔問題上比較突出，很多不完善的地方值得我們積極的去探索和進步。

[1] JTG/T F50-2011《公路橋涵施工技術規范》.

[2] 實用建筑工程系列手冊，實用樁基工程手冊.

[3] 張美卿等，鉆孔灌注樁常見質量事故的預防.山西建筑，2001.4.