市政橋梁旋挖鉆技術施工應用及質量問題防控措施

前言

橋梁整體工程中,樁基礎起著非常重要的支撐作用，樁基礎工程質量,對整體橋梁安全運行有著重要影響。旋挖鉆技術是樁基礎施工中常見的一種施工方法，它能保證橋梁樁基施工質量和安全的前提下，加快施工進度，提升施工效率。但其也存在一定的施工問題，如卡鉆、塌孔、不進尺等，需要在實際中做好防控措施，使旋挖鉆技術不斷優化，更好地為橋梁工程施工服務。

一、旋挖鉆技術應用及特點

1. 旋挖鉆技術在橋梁樁基工程施工應用分析

某市政橋梁工程，位于南方省份，工程中包括橋梁3座。橋梁上部結構采用先張法預應力砼空心板梁，下部結構為樁柱式墩，為鉆孔灌注樁，樁的直徑為1.2m。樁的長度在28～44m之間。

由于施工工期緊，為保證按時完工，在制定施工方案時，確定采用旋挖鉆技術進行樁基工程施工，并科學組織施工，加快施工進度。

2. 旋挖鉆技術特點及注意問題

橋梁樁基施工中采用旋挖鉆技術，其特點是成孔快、操作簡便，施工速度快，有效節省施工時間。此外，采用旋挖鉆技術，能保證成孔質量和鉆孔垂直度，對泥漿破壞程度減少，有效保證樁基工程施工質量。

但在實際應用過程中，會存在一定問題，如鉆孔出現異常、坍孔、彎孔、縮孔、不進尺等，使施工進度和質量受到影響，甚至可能會出現埋鉆問題，不僅影響施工進度，還會損毀施工機械。為此，要做好問題防控措施。（見圖1）

3. 旋挖鉆技術的應用

結合本工程項目實際情況，采用旋挖鉆技術進行施工，并在施工中不斷優化，保證樁基穩定性，有效提高施工質量。

二、旋挖鉆技術主要施工

2.1 施工工藝

2.1.1 樁機就位

旋挖鉆機進入現場施工前，應先平整場地，軟土地主要用填料壓實，施工便道的水要排清，防止樁機位移傾斜。

通過測量放線明確樁的準確位置，通過兩根垂直線的相交點確定樁點，定好十字控制點。

旋挖鉆機就位后，要調整桅桿，保證垂直，鉆頭中心必須對準樁位，要設置好相關的數據參數。

2.1.2 埋設護筒

埋設護筒工序要通過人工與旋挖鉆機共同配合完成，一般情況下鋼護筒的長度為1.5～2米，壁厚為10毫米。通過旋挖鉆機把鋼護筒壓進土層里，要保證護筒底埋入土層里0.5米處。護筒頂面要超出20厘米，內徑應比鉆頭直徑大0.1米以上，上部開有溢漿孔2個。埋設護筒時，要保證位置正確，護筒中心與樁位中心相同，偏差要控制在5厘米以內，傾斜度誤差要控制在1%以內。護筒外側出現空隙時，要填實，測量筒頂水平面標高度數據。

2.1.3 旋挖成孔

旋挖鉆機在進行成孔作業時，需要回轉鉆頭方能削到土層，削下的泥土會被機器裝入鉆斗內，鉆機將鉆斗從孔外取出卸土，之后再次進行回轉作業，進行下一循環施工。

圖1

對于已挖出的碎土，應通過運渣車輛和裝載機運走，不能隨便亂棄。旋挖鉆機進行成孔作業，一般情況下采取靜態泥漿護壁鉆進工藝，泥漿主要成分為優質膨潤土。

隨著旋挖鉆作業的推進，鉆孔深度的增加，應不斷補充孔內泥漿，泥漿高度應高于護筒底口1m以上。

在鉆進作業期間，要及時留意土層的變化情況，并進行取樣和先前的地質資料進行比對，確認其是否一致，做好鉆井相關資料的記錄工作。

當鉆機鉆進深度距離設計深度差1m時，要進行實時測量，保證鉆進深度符合設計要求。

2.1.4 清孔

當旋挖深度達到設計要求后，需掏渣清孔，可用筒式鉆頭在原位置連續旋轉幾圈后，完成清孔作業。清孔時注意速度不能太快，控制好速度，并控制孔內泥漿的水頭高度。

下鋼筋籠后，應檢查孔底沉渣，如檢測出厚度超標，要開動吊機，用旋挖鉆機進行二次清孔，直至孔底沉渣符合規定要求后，停止清孔作業。

2.1.5 安裝鋼筋籠

安裝鋼筋籠時，要分節進行下放，焊接孔口。采用三點起吊裝鋼筋籠，放入孔內時防止碰觸孔壁，要垂直放下。先把下節籠放在孔口，然后吊起第二節開始焊接，焊接好后開始下放，焊接前先要對上下節主筋位置進行校正，為保證它們的垂直性。如節段比較多，可以在安裝現場先水平焊接兩節，再一起起吊，可有效節省焊接時間。

2.1.6 澆注水下混凝土

鋼筋籠安裝完成后，要馬上下放導管澆注混凝土。

根據施工要求澆注水下澆灌混凝土，澆注過程中可通過移動式鋼板箱泥漿池回收泥漿，避免造成浪費，利于環保。

2.2 不同土層施工方法和注意事項

2.2.1 松散雜填土層

如樁基所在地質表層為人工填埋而成的雜填土，呈現松散狀，主要組成部分包括碎石、建筑垃圾和生產垃圾等。這種土層強度不大、壓縮較好，滲透容易，開挖后容易造成土層坍塌，引發塌孔問題。

在這種土質條件下施工，如采用泥漿護壁，則效果達不到要求，應該采用壁厚10毫米、長度約10米的長護筒刺穿松散土層，會取得明顯效果。

2.2.2 粉質黏土層

如樁基所在地質為粉質黏土層，土層最下層為巖層，在這種地質條件下，采用旋挖鉆機施工時，可加快鉆進速度，泥漿也不需要特別配制，根據常規要求即可，甚至一些地段可應用螺旋鉆＋干成孔相結合，再通過筒鉆掃孔，會取得較好的成孔效果。

在粉質黏土層應用旋挖鉆機施工，可充分體現其技術優勢，孔底成渣較小，成孔效率較高，樁身質量好。

2.2.3 中風化泥質粉砂巖

這層地質巖層也被稱為樁基設計持力層，這層巖石中單軸抗壓強度變化明顯，碰到堅硬巖石時，旋挖鉆機鉆進較為困難，甚至會出現打滑問題，在這種地質條件下施工，一定要使用螺旋鉆頭和回轉鉆頭。

先采用短螺旋鉆頭，將巖石粉碎，后應用回轉鉆頭鉆入巖石，最后成孔。如巖層過于堅硬，鉆機不能鉆進，并造成鉆齒嚴重磨損時，需停止旋挖鉆機作業，轉為采用沖擊鉆機繼續施工。

三、旋挖鉆機施工質量控制措施

3.1 樁位放樣

施工現場場地整平工序完成后，要做好樁位的測量和準確定位，要記錄好有關放樣數據，要保證施工樁位正確，避免出現錯誤。

3.2 埋設護筒

進行鉆進作業前要先把護筒埋設好，保證成孔質量；在樁位處拉線檢查，保證樁位達到施工要求。

回填散性土質部位時也要埋設深護筒，防止鉆進過程中出現孔壁坍塌。

3.3 泥漿制備

采用旋挖鉆機施工，因其成孔速度較快，因此，對護壁和泥漿制備有嚴格要求。

應選用優質膨潤土作為造漿材，不能反復使用孔內的土層來造漿護壁，采用膨潤土制作泥漿時，要加入8%的用水量，配作漿液前應檢查泥漿性能，并進行相關試驗，配制泥漿量要科學合理，必須根據已定比例用制漿機拌制泥漿，并放入儲漿池儲存。

在特定情況下，如需要采用黏土作為造漿材料時，應滿足以下條件：自然風干后，黏土堅硬，很難用手捏碎掰開；破碎干土時，所出現的斷面，呈尖銳棱角狀；用刀子切開后，切面具有較好的光滑性；黏土經水浸透后，產生明顯膨脹，有較強的粘滑感。

3.4 鉆進出渣

采用旋挖鉆機鉆孔作業時，如泥漿出現只進不出的問題，注漿到孔口就行，這可能跟鉆機泥漿循環系統有關，有些泥漿會在筒鉆出渣時被排除掉，這種情況下要仔細觀察孔內泥漿的標高，一般情況下高于護筒底口1m為合適。

旋挖過程中產生的鉆渣可通過筒鉆從孔口取出，殘渣不能隨處亂棄，應用裝載機和運渣車輛運送到指定地方。鉆進深度超過設計規定1m時，應用鋼絲測繩進行測量。

3.5 成孔

采用旋挖鉆機施工時要根據具體工程土質的實際情況，確定的鉆頭、轉盤轉速及進尺等數據，以達到較好的鉆進效果。此外，要合理控制成孔深度。

3.6 鋼筋籠制安裝

鉆孔深度、清渣等工序完成后，經檢查符合規定要求后，才能進行鋼筋籠下放作業。鋼筋籠制作安裝過程中，其主筋、箍筋間距及焊接質量也應符合設計要求，焊接耳筋要控制好鋼筋籠垂直度與保護層厚度。

3.7 清孔

可通過旋挖鉆直接進行掏渣和清孔作業，這樣做有利于以后的二次清孔。

當挖鉆差不多到達設計孔深時，要對最后一次下鉆實施減壓，掃孔2～3次，盡量把孔底鉆渣掃除掉，保持孔底平整。

旋挖成孔作業完成后，通過鉆機掏渣鉆斗完成掏渣作業，保證樁底沉渣厚度不能大于20厘米，摩擦樁也不例外。符合要求時，可進行水下混凝土澆注作業；如經核實后仍未達標者，需用高壓風或換置泥漿實施二次清孔，直至沉渣厚度符合施工要求后，方可澆注水下混凝土。

3.8 灌注混凝土

完成導管接駁工序后，應保證導管底部距孔底有0.4米的距離。灌注前要把以上的混凝土放進備料斗中的，混凝土量要高于1.0立方米，以確保導管底部可一次性埋入水下混凝土中超出0.8米，同時做好導管的提升、拆卸工作，導管底部在混凝土中的深度應為1～4米。

要連續灌注混凝土，對灌注過程中出現的各種堵管問題要及時解決，做好灌注水下混凝土的各種數據的記錄工作。

四、施工中常見問題及處理措施

1. 卡埋鉆具

在采用旋挖鉆進施工中經常發生卡埋鉆具問題，主要是由于施工中遇到卵石層或疏松砂層，出現孔壁容易塌落造成埋鉆。

當鉆至該土質層時，要預先調整泥漿比重；如在粘泥層一次進尺太深，會容易出現孔壁縮徑造成卡鉆。因此，要該處鉆進時要適度控制一次進尺量，例如在15 m以下深度鉆進時，一次鉆進深度要控制在40 cm以內；鉆頭在孔底停留時間過長，導致鉆頭筒壁四周沉渣太多或孔壁縮徑而造成卡埋鉆。

打撈鉆具前應先將孔底的巖粉吹凈，遇到鉆具不能進不能退，且沖擊器不響的情況時，只有外加扭矩或用輔助工具幫助提升，使鉆具回轉，邊給氣，邊提升鉆具。

2. 塌孔

鉆進時沒有或少使用泥漿，致使護壁效果達不到設計要求，引發塌孔。為避免此問題出現，要保證鉆進作業期間孔內水位要比地下水位高， 嚴格控泥漿比重和鉆斗的升降速度。

3. 不進尺

鉆頭粘滿泥土導致打滑或在鉆進時碰到漂石、基巖、堅硬的卵石層等，均會出現不進尺問題，出現打滑時，要把斗齒角度調為 60°，把石塊投進孔內、換螺旋鉆頭或截齒鉆頭等辦法來處理。

五、結束語

上述市政橋梁工程應用旋挖鉆機挖孔施工，施工中嚴格控制工序和質量，施工進度明顯提高，滿足了業主的工期要求，并取得了良好的經濟效益，工程得到了相關建設、設計、監理單位及質監部門的肯定。