旋挖鉆孔灌注樁施工技術在玉湛高速中的應用

于金龍 瞿 峽

(中交一航局第二工程有限公司， 山東 青島 266022)

0 引言

廣東玉湛高速公路項目具有工程規模大、工期緊、混凝土耐久性指標要求高、部分樁基穿越較厚的砂層，樁孔坍塌風險性大等特點，由于旋挖鉆機具有適用各種地質條件、施工效率高等優點，經過各方面綜合考慮，決定本項目采用以旋挖鉆機為主，輔以沖擊鉆、正反循環鉆機。

1 旋挖成孔工藝原理

旋挖鉆成孔工藝原理是利用鉆機的筒式鉆頭不斷的回轉，切入孔內巖土層并將渣土裝入鉆頭，之后利用旋挖鉆機的伸縮鉆桿將鉆頭提出孔外卸渣，渣土車裝運至棄土場。如此循環，不斷地取、卸、外運渣土，直到鉆至樁基設計底標高。對于粘性較好的巖土層，可以不需要泥漿護壁，采取干式或注入清水的工藝鉆進。但對于松散且易坍塌的巖土層，護壁不穩定，必須采用泥漿護壁。

2 旋挖鉆主要工藝流程

2.1 施工準備工作

施工準備最關鍵的是泥漿的制備。施工過程中使用適宜的泥漿護壁，可有效防止孔壁坍塌，通常情況下可使用優質的膨潤土制備泥漿，必要時可摻入少量工業純堿、聚丙烯酰胺或者纖維素。

2.2 樁位放樣

樁基的平面定位應采用坐標放樣法，復核后在樁中心位置釘以木樁，同時以樁中心為交點，在橫縱兩個方向設置好護樁，測量定位同時關系到鉆孔時的垂直度。

2.3 護筒埋設

鋼護筒加工要使用不小于10mm厚的鋼板，護筒長度一般控制在2～4m（設計要求使用長護筒的除外），護筒直徑大于樁徑20cm左右，并在護筒的上方外緣處預留出漿口。為防止施工過程中護筒下沉，在護筒兩端焊接兩根擔鐵。護筒埋設通過人工和機械相互配合完成，護筒埋設時，利用預先埋設好的 4個護樁形成的十字線確定護筒位置，其誤差不應大于2cm，并嚴格控制護筒埋設的豎直度。

2.4 鉆機就位與鉆孔

鉆機就位后，操作鉆機確保鉆頭的垂直度開始鉆孔，待鉆頭沒入原地面后，向孔內注入已配制好的泥漿。在鉆進過程中，根據不同巖土層控制鉆孔速率，當鉆至軟弱土層時可適當提高鉆進速率，鉆至夾層時（軟硬變化處），為防止鉆頭傾斜，應適當減慢鉆進速率。當鉆至較硬的地質條件時，應減緩鉆進速率，并適當對鉆桿加壓。當鉆至砂層時，極易坍塌，應立即降低鉆進速率，緩慢鉆進，及時調整泥漿的比重、粘度，提高護壁的質量。在易鉆進的地層，需通過多次掃孔，保證樁基的孔徑。

旋挖鉆機鉆進依靠鉆桿及鉆頭的自重，筒式鉆頭上的斜向斗齒在不斷回轉的過程中切入巖土層，并將渣土推入斗內從而完成鉆進、取土操作。當遇到硬質巖土層時，需通過不斷加大油門對鉆桿施壓，確保斜向斗齒切入巖土層中，完成鉆孔、取土作業。

鉆進過程中可通過旋挖鉆機自動測量系統檢測孔深，并按照地勘圖紙不斷的調整鉆進技術參數，當達到設計孔底標高后（用測繩實測），不斷向孔內注入新鮮泥漿進行清孔，逐漸降低孔內泥漿的沉淀物數量，直至泥漿穩定不沉淀。

2.5 清孔及鋼筋籠安裝

清孔是通過不斷的抽取孔內泥漿，并注入新鮮泥漿，將孔內的鉆渣等沉淀物排出，達到降低孔內沉淀物數量的目的。合理清孔可改變泥漿的比重，維持孔內護壁不塌孔，為水下混凝土灌注創造良好條件。

鋼筋籠安裝使用扁擔梁、吊車吊起鋼筋籠，人工指揮吊車吊入孔內，鋼筋籠吊入過程中不能發生變形、開焊的現象。吊裝鋼筋籠過程中要保證籠體垂直，緩慢吊入孔內，入孔時嚴禁鋼筋籠不停的旋轉，避免鋼筋籠強力碰撞護壁，鋼筋籠下放完成后，使用兩根圓鋼制作的吊筋將鋼筋籠固定于孔口。

2.6 灌注混凝土

混凝土灌注的是灌注樁工程最后工序，也是最為關鍵的。澆注混凝土前要下導管，導管在開工之前要做密水試驗，并且在導管上標上序號，按編號順序將導管下入孔內。在灌樁前，再次檢測一次孔深，并與清孔后的孔深做對比，確定此時的沉渣厚度滿足圖紙及設計要求后，將導管底口放至距離孔底30～50cm處，開盤灌注水下混凝土。

采用大料斗灌注首盤混凝土，保證導管據孔底的距離從而確保首盤混凝土封底密實，首盤混凝土開始下落后，加大罐車油門，混凝土連續灌注。灌注過程要注意，要始終保持導管沒入已澆筑混凝土面2～6米，樁基灌注完畢后，快速拔除護筒。

3 質量控制及常見問題防治措施

3.1 孔底沉渣控制

按照本項目設計要求，摩擦樁樁底沉渣厚度應小于15cm，孔底沉渣清除不完全，將導致樁基承載力不足。沉渣厚度無法滿足規范及圖紙要求的主要原因有：泥漿比重、粘度、含砂率等主要性能指標不滿足要求。因此在實際施工中，應根據地下水位的高低以及地勘圖所示地層情況來配制泥漿。若泥漿比重太高，則會在孔壁形成一層泥皮，降低成樁混凝土與土層的摩擦力，從而降低摩擦樁基的承載力，倘若泥漿比重過低，則其浮力不足，無法起到攜渣外排的效果。

第一次清孔時，應不斷向孔內注入新鮮泥漿，將孔內含有沉渣、含砂率高、性能指標差的泥漿置換出來。二次清孔時，為達到更好的清孔效果，宜用泵吸的方式。

3.2 孔壁坍塌控制

孔壁坍塌的主要原因有：鋼護筒埋設深度不足、孔口排漿不暢、泥漿的粘度不足、護壁效果差、下放鋼筋籠時碰撞孔壁或鉆孔樁地質與設計嚴重不符等。為解決和避免此類現象，首先，操作人員應熟悉地勘資料，全面了解鉆孔灌注樁的地質情況，能夠根據地質適時調整泥漿比重及鉆進速度；其次，埋設鋼護筒深度滿足要求，孔口高出原地面30cm，保證孔口排漿暢通。鋼筋籠垂直入孔，緩緩下放，防止偏斜或晃動觸碰護壁；再次，遇到特殊地層時應立即調整的泥漿性能指標，采用優質泥漿護壁。最后，遇到不穩定的地層時，可在二次清孔時使用高比重的泥漿，保證孔內的穩定，并及時灌注水下混凝土。

3.3 卡管控制

卡管多數來源于混凝土自身質量的的原因，如坍落度不足、和易性不好、拌和不均勻、石子過大或夾有大塊石、混凝土離析、雨天運輸混凝土未遮擋、導管連接處滲水等，混凝土受到孔內泥漿的沖刷，大量水泥漿被沖走，導致石子集中堵塞導管。處理時可采取沖搗導管的方式，并用吊機牽引導管上下晃動。如以上方法不行，則需將導管提出孔內，清理導管內的混凝土，重現安裝導管完成后續灌注作業。

如遇混凝土供應不及時等不可抗力，導致已灌注混凝土初凝，此時導管內混凝土下落阻力加大，極易導致導管堵塞。如各項指標均已標明，孔內混凝土已初凝，且導管已堵塞，此時需將導管拔出，終止灌注作業。旋挖鉆機及時就位，使用小鉆頭清除孔以內混凝土，需注意鉆孔不要與鋼筋籠接觸，避免發生卡鉆，之后將鋼筋籠骨架提出，填塞粘土及砂礫，沉降密實后重新鉆進成孔。

3.4 鋼筋籠上浮控制

鋼筋籠上浮的原因除了有時因導管提升勾住鋼筋籠導致外，多數情況下是由于混凝土灌注速度過快，致混凝土從導管底部快速沖出，并向上形成反沖之力，將鋼筋籠向上頂推致鋼筋籠上浮。為了預防鋼筋籠上升，不僅要在灌注混凝土前對鋼筋籠進行適當加固，同時在每灌注一定深度后，適當減緩混凝土灌注速度。如遇鋼筋籠上浮，應立即暫停灌注，利用鋼筋籠的自重使鋼筋籠自然下沉到設計位置，同時利用吊車吊起導管，并快速下插，帶動導管周圍混凝土及鋼筋籠下沉。

4 結束語

旋挖鉆孔灌注樁施工技術具有適用性好、施工效率高、操作簡單等優點，因此在地基處理施工中具有廣泛的應用性。由于鉆孔灌注樁大部分是在水下施工作業，幾乎每個工序都是隱蔽工程施工，施工過程中極易產生各類質量問題，不易察覺，導致樁基質量問題。旋挖鉆進速度快，鉆進過程中能及時將渣土抓出孔內，而不是利用泥漿沖緩慢洗清理渣土，因此樁基終孔時孔內沉渣數量少，可有效減少清孔時間，進而加快旋挖成孔、灌注的工效，同時能夠更好的保證施工質量。

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