嚴寒地區(qū)黑龍江大橋擴底鉆孔樁施工

李緒森

(黑龍江省龍建路橋第一工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150028)

嚴寒地區(qū)黑龍江大橋擴底鉆孔樁施工

李緒森

(黑龍江省龍建路橋第一工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150028)

針對嚴寒地區(qū)進行擴底鉆孔樁施工的難點，通過試驗研究、施工總結，分析施工工藝，合理協調施工組織，有效提高施工效率，節(jié)省成本，縮短工期，保證工程質量，為現場施工提供指導參數。采用新的造漿技術，經濟便捷，降低環(huán)境污染與生態(tài)破壞，貼合實際，加強泥漿作用。結合工程實例，對施工技術進行檢驗，優(yōu)化施工方法，為嚴寒地區(qū)低溫施工提供理論依據。

嚴寒地區(qū)；擴底 ；鉆孔樁；旋挖

1 工程概況

黑龍江大橋全長1 283 m，其主橋采用(84.75+84+5×147+84+84.75)m矮塔斜拉橋，中國側引橋為3×66.5 m鋼混疊合梁。大橋按公路—I級設計，主橋、引橋橋寬均為18.26 m。

黑龍江大橋主墩和過渡墩均采用相同形式的整體式基礎，每個橋墩設置樁基礎21根，樁基礎直徑為1.5 m，樁基長度分別為21 m、23 m和32 m，樁端設置直徑2.5 m的擴頭，樁端3 m位置進行擴樁頭施工。承臺平面尺寸為25.0 m(橫橋向)×10.0 m(順橋向)，承臺厚度為4.0 m。

橋位地區(qū)為漫灘沖積層，內含豐富的地層水，含水層厚度為6～12 m，且地下水無水壓力。本項目位于島狀多年凍土區(qū)，年平均氣溫為-3～0 ℃，年平均低溫-1～0 ℃，多年凍土厚度為20～5 m。

2 擴底鉆頭現場試驗

2.1 試驗目的

檢驗擴底鉆頭的適用性與準確性，確定合理的技術參數，標準的施工工藝。

2.2 試驗過程

選取地質結構較好的位置進行旋挖鉆孔。

(1)靜止狀態(tài)下量測擴底鉆頭的伸展尺寸，分為三個檔位。

第一檔，使鉆頭豎向行程達到最大值，量測鉆頭擴展尺寸為：2.46 m，此時，操作室儀表盤顯示鉆頭行程為0.00 m。

第二檔，使鉆頭行程達到第二個控制檔位時，量測鉆頭擴展尺寸為2.26 m，操作室儀表盤顯示鉆頭行程為-0.12 m。

第三檔，使鉆頭行程達到第三個控制檔位時，量測鉆頭擴展尺寸為1.99 m，操作室儀表盤顯示鉆頭行程為-0.18 m。

(2)換上撈砂鉆頭進行正常鉆孔，鉆孔2.44 m深后，換擴底鉆頭進行鉆孔，此時，鉆頭的擴展尺寸為2.26 m。鉆孔5分鐘后，提出鉆頭，量測實際孔徑為：

(3)換上撈砂鉆頭繼續(xù)鉆孔0.56 m深后，換擴底鉆頭進行鉆孔施工，此時，鉆頭的擴展尺寸為2.46 m。鉆孔5分鐘后，提出鉆頭，量測實際孔徑為2.50 m。

2.3 試驗成果

根據現場的孔內情況并測量尺寸，發(fā)現鉆頭行程可有效的控制擴底鉆頭的擴展尺寸，孔壁較為完整，樁頭形狀較符合設計樁頭形狀，能夠滿足設計要求。

3 擴底鉆孔樁成孔施工

3.1 測量放樣

橋梁中心線施工放樣成果經監(jiān)理工程師批準后進行具體的樁位施工放樣工作。用“十字交會法”或“導線點控制法”控制樁位的中心位置并報經監(jiān)理工程師檢驗。

3.2 埋設護筒

護筒采用厚16 mm的鋼板卷制而成，護筒直徑比鉆孔樁直徑大40 cm，高6 m。護筒焊接牢固連接嚴密不漏水。埋設護筒時護筒頂端高出地面0.3 m或水面1.0～2.0 m，護筒埋置深度根據規(guī)范要求以及樁位的水文地質情況確定，一般埋深4 m；有沖刷影響的河床，沉入局部沖刷線以下不小于1.0～1.5 m，保證護筒埋設牢固。埋置后的護筒中心線與樁中心線重合平面位置偏差不得大于5 cm ，護筒傾斜度的偏差不得大于1%。在鉆孔過程中隨時檢查復核護筒位置的準確性。護筒在灌注完混凝土后拔除。

3.3 泥漿制備

泥漿主要由膨潤土、水、增粘劑等組成，鉆孔時泥漿面應始終在護筒頂以下0.5 m左右，以使在灌注混凝土進及施工完成保持鉆孔穩(wěn)定，護筒在混凝土灌注后拔出。

在墩位處就近挖兩個池子作為造漿池和沉淀池，鉆孔殘渣不能直接向江中排放，同時在指定廢棄位置開挖一大型鉆渣排放池，配置1～2臺泥漿輸送車，將墩位的鉆渣運送至指定位置棄置。

3.4 鉆孔

根據本工程鉆孔樁基礎設計為擴底鉆孔樁的特點，我部采用TR-360c型旋挖鉆機，配備撈砂斗和擴底兩種鉆頭，成孔工藝分為兩部分，第一部分為等徑樁身成孔施工，第二部分為樁端擴底成孔施工。以設計樁長為26 m，樁徑1.5 m，擴底樁端長3 m，擴底直徑為2.5 m。

(1)第一部分等徑樁身成孔施工

此部分成孔施工工藝與傳統旋挖鉆機配備撈砂斗鉆頭成孔施工相同。首先平整場地，挖設泥漿池，然后埋設護筒，調配泥漿，成孔鉆進。不同處在于鉆進24.54 m時，更換擴底鉆頭，開始擴孔施工。

(2)第二部分樁端擴孔施工

此部分擴底、鉆孔是擴底鉆孔樁成孔施工的關鍵，操作手必須做到細心，慢進，準確控制擴底鉆頭擴展尺寸，擴底鉆頭擴展直徑為100 cm，鉆桿豎向對應行程為30 cm，鉆頭擴展分為三個檔，每一次通過調整限位墊塊檔位，控制擴孔最大直徑，第一個檔位最大擴孔直徑為2.013 m，第二個檔位最擴孔直徑為2.313 m，第三個檔位最大擴孔直徑為2.500 m。據此，擴孔施工分三個步驟，具體如下：

第一步，鉆機配備撈砂斗鉆頭，鉆進24.54 m，更換擴底鉆頭，將擴底鉆頭限位墊塊安置到第一個檔位，鉆頭慢速放入孔中，降至孔底，轉動鉆頭，鉆機逐漸加壓，使鉆頭擴展開來，直至鉆頭展放至第一個限位墊塊，孔徑由1.5 m擴展到2.013 m，通過鉆桿豎向行程10 cm，進行效驗擴展程度，此時鉆機旋轉壓力逐漸減小，然后停止旋轉，將擴底鉆頭慢速提升，移除孔位，傾倒鉆渣，第一步施工完畢。

第二步，更換撈砂斗鉆頭，鉆進0.9 m，孔深為25.44 m，然后更換擴底鉆頭，調整鉆頭限位墊塊至第二個檔位，進行第二次擴底施工，孔徑擴展到2.313 m，鉆進擴展過程同第一步。

第三步，更換撈砂斗鉆頭，鉆進0.56 m，孔深為26.0 m，達到設計孔深，然后更換擴底鉆頭，撤除鉆頭限位墊塊，進行第三次擴孔施工，最終孔徑擴展至2.5 m，鉆進過程同上。最后提出擴展鉆頭，更換撈砂斗鉆頭，將孔內鉆渣清撈干凈，成孔完畢。

表1 擴底成孔施工步驟與各項數據控制對照表

4 擴底鉆孔樁成孔檢驗

4.1 檢測原理

聲波檢測法是通過發(fā)送器將超聲波發(fā)送信號通過泥漿作為傳播介體到達孔壁，碰觸孔壁后信號再次通過泥漿折回，這時，用接收器收集傳播回來的信號，保存并記錄數據，信號經計算機進行數字處理，處理后將信號變?yōu)槟苤庇^反映波速的數值，并在計算機上生成可表達相關數據的孔內剖面圖。通過波速可計算出實際發(fā)送器至孔壁的距離，從而分析樁徑。

4.2 試驗檢測

首先確定超聲波在泥漿中的傳播速度，通過在孔口進行測試，現場兩側孔徑，確定該孔徑的傳播時間，計算出超聲波在此泥漿中的傳播速度。

然后，設置4組超聲波檢測探頭，探入孔底，4組探頭十字交叉布置，釋放超聲波并慢慢提升探頭，計算機收集信號并自動繪制各個位置的剖面圖，根據測得數值進行計算分析，核對剖面圖的準確性。

4.3 注意事項

(1)檢測過程中探頭不能碰觸孔壁。

(2)提升過程應保證垂直度。

(3)泥漿比重不能超過1.3，并盡量保證泥漿在孔內的均勻性。

5 結 語

擴底鉆孔樁施工時，施工難度較傳統鉆孔樁施工大，耗時較長，操作繁瑣，但是能節(jié)約成本，降低樁長。

施工過程中的控制尤為重要，必要時可增加擴底次數，使樁端截面滿足設計要求。成孔后可用測壁測槽儀對成孔效果進行檢驗，合格后方可進行下道工序。鉆孔時應保證泥漿比重不易過大，否則好會影響儀器的檢驗效果，且在成孔檢驗前于孔口處測定需檢測孔內的泥漿比重值，從而推算出波速值，以保證檢驗成果的準確性。

[1] 郭法生. 青藏鐵路多年凍土區(qū)旋挖鉆擴底鉆孔樁施工[J].安徽建筑,2008.

[2] 吳德榮,王棠潔. SH擴底樁施工法[J]. 施工技術，1980.

[3] 唐文超，錢濟章，李律. 鉆孔擴底樁施工技術[J].山西建筑, 2005,31(9):65-66

U445.43

C

1008-3383(2017)08-0159-02

2016-11-01

李緒森(1987-)，男，工程師，研究方向：橋梁工程。