淺析橋梁樁基礎旋挖鉆施工技術

顏展翔（長沙市公路橋梁建設有限責任公司，湖南 長沙 410000）

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淺析橋梁樁基礎旋挖鉆施工技術

顏展翔（長沙市公路橋梁建設有限責任公司，湖南 長沙 410000）

本文簡要分析了旋挖鉆施工技術在橋梁樁基礎施工中的適用范圍、工藝優點，同時結合工程實例就旋挖鉆施工技術在橋梁樁基礎施工中的具體應用進行了分析。

橋梁樁；基礎施工；旋挖鉆施工技術；施工工藝；優點；適用范圍

1　旋挖鉆施工技術在橋梁樁施工中的適用范圍

旋挖鉆施工技術是現今最為先進的一種橋梁樁基施工方法，其不但具有高效、低噪以及環保等污染程度低等優勢，而且還具有成孔質量高、成孔效率高、鉆進深度大以及機械化程度高等特點。因此，旋挖鉆施工技術被廣泛的應用于各種土質地層、砂性土以及基巖等橋梁樁施工中。然而，在現階段的橋梁樁基礎施工過程中，合理的選用旋挖鉆頭就十分重要。在選用旋挖鉆頭的過程中，應當注意六方面的影響因素：①地層情況；②鉆機功能；③鉆孔深度；④鉆孔直徑；⑤沉渣厚度；⑥護壁措施。在橋梁樁基礎施工過程中，與傳統的鉆孔技術相比，旋挖鉆施工技術具有效率高速度快等優點，同時自動測斜裝置能夠有效的確保鉆孔始終處于垂直狀態。另外，該技術也在一定程度上降低了對泥漿的破壞，為保證泥漿質量提供了保障。

2　旋挖鉆施工工藝優點

旋挖鉆施工工藝的優點主要表現為四個方面：①鉆頭能夠直接把破碎巖土從孔內取出，成孔速度快；②孔壁泥皮能夠增大橋梁樁的側摩阻力，確保橋梁樁基的承載力；③孔底沉渣少，易于清孔，成孔質量好；④使用泥漿較少，施工現場較為干凈，污染環境程度低，節約施工成本；⑤孔深可以超過80m，孔徑可大于2.5m。

3　實例分析

3.1工程概況

湖南省雪峰山脈某橋梁樁基礎地質依次為：（14）1-1砂質板巖：褐黃色，全風化；（14）1-2砂質板巖：灰綠色、灰褐色，強風化，巖土工程施工等級為Ⅳ級；（14）1-3砂質板巖：青灰色、灰綠色，弱風化，變余泥質結構，塊狀構造，巖質硬，錘擊聲脆，飽和單軸抗壓強度平均值Ra=34.31MPa。巖土工程施工等級為Ⅴ級。

采用三一SR360III型旋挖機發動機型號CATC-13，最大扭矩360kN·m，發動機功率300kW，最大鉆孔直徑2.5m，鉆孔深度102m/6節。鉆機整機質量120t。旋挖鉆機具有裝機功率大、輸出扭矩大、軸向壓力大、機動靈活，施工效率高及多功能特點。旋挖鉆機適應我國大部分地區的土壤地質條件，使用范圍廣。

3.2橋梁深樁基工程旋挖鉆施工

3.2.1安裝鉆具

鉆具具有一定的剛度，在鉆進中或其他操作時，不產生移動和搖晃，鉆具的安裝應符合生產廠家的標準。施工時，應當結合土壤、地質條件同時根據相關規定來選擇鉆頭：①短螺旋鉆具適用于地下水位以上的粘性土、粉土、填土，中等密實以上的砂土，風化巖層；②應當據工程實際情況選購選配鉆頭規格；③軟巖層、土層中使用旋挖斗一次成孔；④硬巖中應當先用螺旋鉆頭成小孔，然后由旋挖斗擴挖成孔。

3.2.2鉆孔施工

旋挖鉆機采用筒式鉆斗。當旋挖鉆機就位后，應當首先調整好鉆桿垂直度，注入泥漿，然后鉆孔。當鉆頭下降至預定深度時，首先施加壓力時土進入鉆斗，待儀表顯示筒滿時，鉆斗底部關閉，然后提升鉆斗將鉆斗中的土卸于鉆孔外。在施工過程中，應當保證泥漿面高于護筒底部，以確保孔壁穩定性。通過反復循環上述操作直至成孔。如果巖土層粘結性好，可采用干式或清水鉆進工藝，此時就不再需要泥漿護壁。如果底層松散易坍塌或有地下水或孔壁不穩定，則必須采用靜態泥漿護壁鉆進工藝，把護壁泥漿或穩定液投入孔內以進行護壁。

在鉆孔施工過程中，應當注意如下幾個方面：①鋼護筒的內徑應大于鉆頭直徑；若樁孔在河流中，應將鋼護筒埋置至較堅硬密實的土層中深0.5m以上；鋼護筒頂高出施工水位或地下水位1.5～2.0m，并高出施工地面0.3m。砂質黃土層應當利用無水桶鉆進行鉆孔施工，而接近地層過渡階段時，應當及時灌注泥漿，確保卵石層以及砂層護壁具有良好的泥漿壓力；②在套管跟隨鉆頭進入鉆孔時，應當確保鉆頭和套管底口的旋挖深度一致；旋挖機電子控制系統顯示并調整鉆進時的垂直度，通過電子控制和人工觀察來保證鉆桿垂直度，保證成孔垂直度；③隨時檢查支撐處以及主機所在地面處的變化狀況，如果支撐處產生下沉現象，則必須馬上停止鉆孔作業；④施工員應當及時記錄鉆進深度、地質特征、機械設備損壞、障礙物等參數；⑤根據該地地質柱狀圖提供的信息，明確粘土和粉砂巖的分布深度，并記錄旋挖鉆機進深，對照了解鉆頭深度處地質情況，作出針對性的進尺速度控制。當發現實際地質情況較設計地質軟弱時，應報告設計單位增加設計樁長。

3.2.3成孔檢查

鉆孔作業結束后，應當在鉆孔中放入已經制作好的鋼筋籠。但是，在放入鋼筋籠之前，應當首先利用由鋼筋自制的籠式探孔器對鉆孔的孔徑、孔形、孔深以及孔的豎直度等進行檢查。籠式探孔器的長度約為鉆孔樁直徑的5倍，其外徑等于設計孔徑。在對鉆孔進行檢查時，應當將籠式探孔器升起，確?？孜恢行暮吞娇灼髦行囊恢隆ｃ@孔上下暢通就表明鉆孔符合相關規范的要求，否則，鉆孔質量不合格，應當采取相應的措施來消除。經嚴格檢驗，確認鉆孔質量合格，便可清理鉆孔。

3.2.4鋼筋籠制作安裝

鋼筋籠主筋接頭采用雙面搭接焊，焊接長度不小于5倍鋼筋直徑，同一截面上接頭數量不超過50%，加強箍筋與主筋連接全部焊接。鋼筋籠材料、加工、接頭和安裝，符合要求。鋼筋骨架的保護層厚度由圓形C30細石混凝土墊塊或耳朵形鋼筋來保證，按豎向每隔2m設一道，每一道沿圓周設4個呈梅花型布置。

鋼筋籠采用汽車起重機吊裝，下放鋼筋籠應平稱、垂直、小心，以免鋼筋籠碰撞孔壁。鋼筋籠需現場焊接，鋼筋籠分段長度不宜少于9m，以減少現場焊接工作量，現場焊接須采用單面幫條焊接。下放鋼筋籠后應準確控制鋼筋籠頂標高。安裝完后應固定好鋼筋籠防其下沉，確保伸入承臺內的錨固鋼筋長度為1m。下放鋼筋籠前在鋼筋籠頂焊幾條計算好長度的鋼筋吊鉤，下放后吊鉤掛在護筒頂工字梁上牢固定位，以免在灌注混凝土過程中發生浮籠現象。

3.2.5安裝下放導管

導管采用φ300鋼管，每節2～3m，配1～3節0.5～1.5m的短管，在鋼管外壁自下而上逐節編號標記并標明尺度。在吊裝導管之前首先試拼，試驗導管水密性，要求試驗壓力必須高于孔底靜水壓力的1.5倍。導管內壁光滑、圓順，導管接口連接密實，導管接頭干凈，密封膠圈無老化和受損現象，同時檢查導管拼裝后的垂直度與密封性。導管拼裝長度根據樁孔的深度來確定。在下放導管中，應避免導管卡掛鋼筋籠。導管試壓前將一端封死并留一個出水口（采用閥門控制），另一端連接空壓機，向導管內注滿水時開動空壓機試壓，進行水密試驗的水壓不小于孔內水深1.3倍的壓力，也不小于導管壁和焊縫可能承受灌注混凝土時最大壓力的1.3倍。

根據下述公式計算選擇試壓實驗水壓，并保證試壓30min導管不漏滲水，證明導管密封合格，可以使用。

式中：p為導管可能承受的最大壓力 （kPa）；γc為混凝土的重度（取24kN/m3）；hc為導管內混凝土的最大高度（m）以導管全長或預計最大高度計；γw孔內水或泥漿的重度（kN/m3）；hw為孔內水或泥漿的深度（m）。

3.2.6清孔

清孔是樁孔施工重要一環，采用泥漿泵泵入性能指標符合要求的泥漿，樁孔因有較厚的松散易坍土層，清孔后不能立即終孔，待在孔內下入鋼筋籠和安裝好導管后進行二次清孔。二次清孔后孔底沉渣厚度柱樁不超過5cm，摩擦樁不超過15cm；清孔后泥漿相對密度為 1.05～1.10，即以孔內排出泥漿手摸無2～3mm顆粒為準；黏度為18～22s；含砂率不得高于2%；膠體率＞98%。如超標，則利用導管再次清孔，直至達到標準時方可進行混凝土灌注。嚴禁采用加深鉆孔深度代替清孔。在清孔排渣時應當確保孔內水頭以防坍塌。

3.2.7灌注混凝土

二次清孔完成后，立即澆筑水下混凝土。灌注前確保導管下口距孔底一般在0.25～0.40m。距離過大時，會造成導管內大量進水或首批混凝土埋置深度不足1m，出現斷樁事故；距離過小時，會造成隔水栓卡管，首批混凝土無法灌注。

采用混凝土罐車連續不間斷運輸混凝土，水下混凝土灌注一次成型，時間不超過3.5h或不長于首批混凝土初凝時間。混凝土的坍落度控制在18～22cm，可添加高效緩凝劑，和易性良好。導管頂安裝一個混凝土儲料斗灌注首批混凝土，計算和控制首批封底混凝土數量，混凝土下落時依靠沖擊能量，將泥漿和樁底沉渣從導管中排出，以保證首批混凝土數量滿足導管首次埋深大于1m的要求。首批混凝土灌入孔底后，立即探測孔內混凝土面高度，計算出導管埋深，如符合要求，即可正常灌注。水下混凝土灌注中，及時調整導管埋深，導管埋深度控制在2～6m。采用測錘準確探測混凝土面標高和控制導管埋深，測錘采用平底圓錐形鐵錘，底直徑15cm，高12cm，重量8kg。測繩用質輕、拉力強、遇水不伸縮、標有尺度的尼龍尺。灌注標高比設計樁頂標高高出至少1m，并在澆筑承臺時鑿除。在樁基混凝土灌注完，應盡快將孔口護筒拔出。

在灌注中，專人記錄導管總長和節數、混凝土坍落度、含氣量、入模溫度、灌注時間、導管埋深、孔內混凝土面標高、已灌注混凝土方數、拆管時間、拆管節數和長度、灌注中發生的事故和處理情況。

3.2.8樁基常見事故預防處理

（1）斷樁處理：

如果灌注不久即出現斷樁或斷樁位于樁的下半部，則應當拔出鋼筋籠，重新下鉆頭鉆進至孔底標高后清孔，重新灌注。若斷樁位置距地面較近，則應當即可停止灌注，改用挖孔樁方式挖至混凝土頂，鑿除帶有夾泥的頂層混凝土，之后通過空氣中進行余下樁身混凝土灌注。

（2）鋼筋籠上浮的預防：

為防止鋼筋骨架上浮，當灌注的混凝土頂面距鋼筋骨架下端1m時，應降低混凝土澆筑速度，以減少混凝土上升的動能作用。鋼筋骨架被埋入混凝土中4m以上時，再提升導管，使導管下端高出鋼筋籠下端2m以上，再按正常速度澆筑。

（3）坍孔的預防處理：

為防止坍孔，盡量縮短成孔、清孔、下鋼筋籠導管和灌注混凝土銜接時間。在同一墩臺鉆孔，應采取跳樁施工，以防止距離過近因震動發生透水、串孔、塌孔事故。

如果坍孔不嚴重，則可以回填至坍孔位置以上，通過優化泥漿性能、加高水頭或者埋深護筒繼續進行施工。如果坍孔較為嚴重，則應立即把砂礫石夾粘土全部回填至鉆孔，待一定時間之后采用混凝土封閉加固孔口位重鉆。如果坍孔部位較淺，可以深埋護筒，將護筒周圍土夯實重新鉆孔。

4　結束語

旋挖鉆技術在橋梁樁基礎施工中被廣泛應用，該技術為我國橋梁建設的發展起到了非常重要的推動作用。大量的工程實踐表明，在橋梁樁基數量大、工期短的情況下，與其他樁基施工方法相比較，旋挖鉆施工技術不但具有很強的適應性，而且成孔速度快、成樁質量好、避免振損和降低噪音，同時還能減小擴孔系數，大大降低施工成本。

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［2］于江波.談橋梁樁基礎施工中旋挖鉆機的應用優勢［J］.化學工程與裝備，2010（7）：91～92.

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［4］劉杰.應用旋挖鉆機施工鐵路橋梁鉆孔樁技術［J］.四川建材，2012，38 （4）：117～118.

顏展翔（1982-），男，工程師，本科，主要從事公路、橋梁與隧道施工管理工作。

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2095-2066（2016）16-0189-02

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