旋挖鉆機干成孔施工技術淺談

葛文輝

【摘要】以217國道跨新疆北疆地區某輸水渠道中橋工程為背景，簡要介紹了旋挖鉆機在含礫中粗砂及細砂層中采用干成孔施工工藝及優點。

【關鍵詞】旋挖鉆機；含礫中粗砂層；細砂層；干成孔；優點

隨著我國建筑業的快速發展，旋挖鉆機以其成孔速度快，對周邊環境污染少等優點，越來越多的應用于灌注樁成孔作業施工當中。在地質情況好，地下水位底的情況下，旋挖鉆機可以進行干成孔施工，干成孔施工技術更是能夠體現其上述優點。本文結合217國道跨新疆北疆地區某輸水渠道中橋工程實際簡要介紹旋挖鉆機在含礫中粗砂層及細砂層中干成孔施工工藝及其優點。

1、工程概況

217國道為連接烏魯木齊市與阿勒泰市的一條交通主干道，對地方經濟的發展起著至關重要的作用。因新疆北疆地區某輸水渠道施工需要從217國道下穿過，為滿足工程需要所以修建此跨渠中橋。橋梁下部結構為鉆孔灌注樁基礎，上部結構為1-30m箱梁，橋梁寬度12m，灌注樁樁徑1.5m，單樁長25，共計6根樁。老路平面指標滿足二級公路要求，本次設計沿用原平面線性。由于項目渠道頂標高距路面滿足橋下凈空要求，本次設計沿用原路面高程，不進行縱斷面拉坡設計。橋梁與渠道水流方向成90度夾角布置。

本項目在大地構造單元上處于阿勒泰褶皺系克蘭地槽及額爾齊斯擠壓帶內，兩構造單元以克沙哈拉斷裂帶為界。原地面0～2.8m為含礫中粗砂層，2.8m以下為土黃色細砂為主，局部夾有青灰色中細砂，地下水位在原地面以下45m左右，地質情況良好。

2、成孔設備選擇

因為217國道在交通樞紐中的重要，所以審批手續比較嚴格。當施工審批手續批復時，已經是6月15日，為了能夠在9月底之前完成橋面及橋臺兩側的瀝青攤鋪。必須采用施工速度快的成孔設備，經過項目部論證，決定采用三一重工SR220C型旋挖鉆機進行成孔作業。鑒于施工現場良好的地質情況，項目部決定采用旋挖鉆機干成孔工藝進行施工。

3、旋挖鉆機干成孔施工工藝

3.1 干成孔施工工藝

3.2 施工準備

旋挖鉆機施工前，首先進行導線點及水準點的閉合工作，保證施工放線的準確性。并清除施工現場的各種雜物及障礙物。因施工時需要封閉國道，需提前修筑施工便道，并按照要求設置安全警示標志、標牌。確保車輛行駛安全及施工場地安全。

3.3 場外試鉆

為了保證干成孔作業的可靠性，在正式施工之前在施工場地以外20m處的空地進行試鉆。試鉆時，按照圖紙設計形式進行鉆樁深度及樁徑的控制。并在試鉆過程中，及時的記錄各項施工技術指標，以指導后續施工。試鉆完成后，觀測12小時，每間隔2小時進行一次鉆孔情況量測。12小時后無塌孔現象證明地質情況具備干成孔施工條件。

3.4 樁位放樣

由于施工現場為在原有的瀝青路面上進行施工，施工條件較好，不需要進行過多的場地整平，施工時依據設計圖紙及復核無誤的控制點由測量人員使用全站儀進行各樁位的放樣工作，并釘十字保護樁，為方便尋找樁位及防止機械、工人破壞保護樁，在樁位周圍做醒目標記。樁位測放嚴格執行兩級復核制度，并經監理工程師驗收合格后進行鉆孔施工。樁位放樣工作的準確與否直接關系到后續工序能否順利進行。在施工中發現，樁位兩級復核對成樁后的樁位準確性有很大的影響，從施工控制點對樁位中心進行檢驗是很有必要的，這樣可以減少人工移動及機械振動碾壓而引起的樁位偏移。

3.5 埋設護筒

由于鉆機停機處為217國道原有路面，道路原有結構層從上至下依次為5cm瀝青層，20cm水泥穩定砂礫層，2.5m砂礫石填筑層，原地面向下2.8m為含礫中粗砂層，2.8m以下為土黃色細砂層，由于上部地質情況較好，所以現場埋設護筒采用高2m，內徑1.7m的護筒進行施工就可以滿足施工要求。護筒埋設時，先使用大鉆頭進行樁位鉆孔掏土，當深度鉆至1 m左右時，利用吊車將護筒吊裝至挖好的鉆孔上方，測量人員仔細復核樁位后，將護筒放下定位，然后通過旋挖鉆機的鉆斗將護筒垂直下壓至護筒外漏30cm即可，下壓護筒過程中測量人員要跟蹤復核護筒的垂直度，保證護筒不發生傾斜。同時，必須保證護筒中心與鉆孔樁中心重合。埋設時，護筒垂直方向上的傾斜度應小于1%，護筒中心與鉆孔樁中心的平面位置偏差應小于5cm。當平面位置及垂直度均滿足要求后，人工將護筒四周用土分層對稱回填、對稱夯實至原路面高度。

3.6 鉆機就位

旋挖鉆機就位前，首先要對鉆機性能進行全面檢查，確保鉆機在正常施工作業中不因鉆機故障而影響正常施工。在確定各項性能良好后，鉆機自行至孔口位置處，固定好鉆機，操作手通過鉆機自動控制系統調整好鉆桿、桅桿的豎直度并鎖定。連接保護樁，拉十字線調整鉆頭中心對準樁位中心后，方可開鉆。

3.7 旋挖成孔

旋挖成孔為施工中的重要環節，對整個灌注樁的質量起著關鍵的作用。施工中必須控制好旋挖鉆速、單次進尺及提鉆速度等，以防止塌孔等現象的發生。施工采用筒式鉆頭，通過旋轉鉆斗將土擠入鉆斗內。鉆進時應遵循先慢后快的原則進行，開始每次進尺控制在50cm左右，當進尺6m以上后，根據現場實際情況可將每次進尺控制在70～90cm。根據現場的實際地層地質情況，采用不同的鉆速。根據現場地質情況及設計樁長，單樁成孔時間控制在3～5h為宜，在現場不同地層控制鉆速如下表：

由于采用的成孔形式為干成孔，所以孔壁的穩定性相對較差，所以在提鉆出渣時，必須嚴格控制好提鉆速度。防止因提鉆速度過快而使鉆頭碰到孔壁，造成塌孔現象。鉆進過程中，提鉆速度需控制在0.4m/s以內。

為了最大限度減少對成孔的影響，在旋挖鉆機鉆孔過程中產生的棄土應及時清除。在施工中我們采用3m3裝載機將棄土及時的清除至施工現場50m以外進行統一堆放。

3.8 清孔、移機

在鉆孔過程中，及時使用測繩對孔深進行測量。當鉆孔深度達到設計孔底標高以下30cm左右時停止鉆進，使用探孔器驗孔。確定孔徑及孔深均無問題后，進行清孔作業。清孔時，保證鉆頭不繼續下鉆，鉆頭在原深度處進行空轉清土，控制轉速10轉/分鐘，空轉3～5分鐘后停止轉動提起鉆桿，提鉆時注意不得回轉鉆桿，防止鉆頭內土落入樁孔內。清孔后用測繩再次對孔深進行檢測，符合要求后將鉆機移出工作場地，干成孔施工結束。

4、干成孔施工存在的問題及解決方案

干成孔后混凝土澆筑采用導管進行，與常規灌注樁澆筑不同之處為：灌注樁混凝土頂部沒有泥漿壓力，導致灌注樁頂部混凝土不易密實。

采取的解決方案：當混凝土灌注至頂面2m左右位置時，使用振搗棒進行振搗，以保證頂部混凝土的密實，進而保證混凝土澆筑質量。混凝土澆筑時，控制樁頭混凝土超過設計標高20cm左右。

5、旋挖鉆機干成孔作業與其他成孔方式比較的優點

通過上述表格的比較可以發現，旋挖鉆機干成孔作業比其他成孔方式的優點主要有，施工速度快；對周邊環境影響小，更能夠實現文明施工；節約制作泥漿及清理泥漿費用；并可以將挖出的土方進行利用等優點。

另外，由于干成孔灌注樁的孔內不含泥漿，在澆筑過程中就不必擔心泥漿進入灌注樁出現斷樁的現象。同時由于在灌注樁頂部范圍輔助人工振搗，混凝土超灌僅需超出設計標高20cm，這樣節省了混凝土費用。

6、結束語

隨著旋挖鉆機在工程中的廣泛應用，旋挖鉆機具有的效率高、污染少、適用性強等特點得到了業內人士一致認可。在地質條件具備的情況下，采用旋挖鉆機干成孔作業更是能夠體現其施工優越性。本文僅以旋挖鉆機在含礫中粗砂層、細砂層地質條件下干成孔作業進行了簡要介紹。隨著旋挖鉆機在建筑工程中的普及和廣泛應用，其干成孔施工工藝也會越來越成熟，適應的地質也會越來越廣泛。

參考文獻：

[1] 《公路橋函施工技術規范》 JTG-T 50-2011 人民交通出版社。

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