旋挖鉆施工工藝在蘆家灣大橋樁基施工中的應用

朱國學

摘 要：通過項目使用旋挖鉆機進行樁基施工的情況，確定施工機械設備、施工工藝的可操作性、施工工序的完整性。驗證各項施工工藝參數的準確性。泥漿比重、護筒埋置深度、旋挖鉆施工在各種土層鉆進速度、鉆進過程中各階段泥漿比重控制。驗證施工組織設計及管理體系的可行性。確定施工中檢測的項目、方法、程序和工藝，地質情況是否與設計相符。

關鍵詞：旋挖鉆;泥漿護壁;工藝;應用

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）14-0100-02

0 引言

蘆家灣大橋全長337米，雙向四車道計。右幅橋梁起止樁號YK67+481.5～YK67+818.5，左幅橋梁起止樁號為ZK67+481.5～ZK67+818.5。本橋上部結構采用11×30m 預應力混凝土先簡支后連續箱梁，下部結構采用柱式和薄壁墩，柱式臺，墩臺基礎均采用鉆孔灌注樁基礎。樁基共計88根，樁徑有1.8米的16根、1.6米的8根、1.5米的64根，樁基深度在48-66米之間不等。首件開工選擇5號樁基，樁基編號5a-3#，是本橋樁基較深的樁，樁長65米，也是孔徑最大的樁，樁徑1.8米。

1 施工準備

1.1 技術交底和安全技術交底

在施工前組織所有參建人員熟悉施工圖紙和施工方案并針對性強的做實三級技術交底，交底清楚施工工藝流程、方法、注意事項和相關的檢測評定標準，對施工技術人員和現場工人進行施工安全技術交底，交底清楚現場的危險源和注意事項，并要求施工人員熟練掌握旋挖鉆施工的操作規程及整個施工過程的主要控制事項后方可上崗。

1.2 人員配置

項目部組建以項目總工程師為組長，相關部室主要負責人為成員的樁基施工質量、安全領導小組。

1.3 主要機械設備數量表（表1）

2 質量控制標準

主控項目：（1）成孔深度大于70m，沉渣厚不大于100mm;（2）樁徑180cm，孔徑無縮孔、塌孔、漏漿現象;（3）樁孔垂直度小于1%;（4）護筒下沉小于5cm;（5）地下水位高程在1812.47上下偏差小于30cm。

3 質量預控點

3.1 地質資料

橋址區屬黃土丘陵地貌，地勢兩邊高中間低，地勢較為開闊，地形起伏較大，溝谷為“U”型谷，寬約500m。橋梁跨越溝谷及X011縣道，海拔高程在1849.0～1901.2m之間，最大高差約52.2m。橋址區揭露地層為第四系上更新統風積黃土，沖積黃土，中更新統離石黃土，地層情況簡述如下：（1）上更新統風積（Q3eol）黃土：淺黃色，稍濕，稍密，以粉粒為主，土質較均勻，土質疏松，孔隙較為發育，具濕陷性。該層鉆孔揭露厚度為21.2～24.2m。（2）上更新統沖積（Q3al）黃土：褐黃色，稍濕，中密，以粉粒為主，土質較均勻，孔隙不發育。該層鉆孔揭露厚度為18.6～25.9m。（3）中更新統離石（Q2l）黃土：紅褐色，稍濕，中密，以粉粒為主，粘粒含量較高，土質不均勻，含少量鈣質結核，刀切面光滑，干強度較高。該層最大鉆孔揭露厚度為20.2m。橋址區不良地質為陷穴;特殊性巖土為濕陷性黃土。橋址區地下水類型為第四系松散巖類孔隙潛水及基巖裂隙水。松散巖類孔隙水主要賦存在礫石層中，與地表水聯系緊密，互為補排，受大氣降水和地表（河水）徑流補給，呈季節性變化，常年變幅大;基巖裂隙水賦存在下伏巖層裂隙中，一般分布不連續，水量較貧乏。勘察期間，勘探深度內未見地下水。橋址區未見地表徑流及地下水，可不考慮水的腐蝕性。橋址區場地土易溶鹽總量1260-1380mg/Kg，Cl-含量14.54-247.46mg/Kg，SO42-含量271.86-350.63mg/Kg，場地土對混凝土結構具微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。本橋上部、墩身處于II類環境，樁基處于VI類環境。

3.2 場地條件

檢查場地三通一平條件，該施工現場位于山腳經排查場內地下無障礙物分布，場內施工便道借助X010可直接到達作業點，無需修建施工便道，施工平臺面積寬敞，足夠旋挖鉆機以及配套的機械設備滿負荷工作。

4 旋挖鉆施工

旋挖鉆機成樁亦稱回轉斗成樁、取土成樁，英文稱“EarthDrill”，在覆蓋層施工具有成孔質量好、速度快，無噪音、無污染或小污染等優勢，一般覆蓋層，采用泥漿護壁。

4.1 成孔工藝

采用旋挖鉆機取土成孔，成樁工藝：場地平整→測量定樁位→埋設護筒→注泥漿→鉆進取土→成孔→樁孔檢測→一次清孔→放入鋼筋籠→插入導管→二次清孔→砼灌注→拔出護筒。

施工中最大的難題：鉆機鉆進成孔過程及成孔以后孔壁的穩定性如何保證，確保能順利成樁。首先鉆孔：如何避免樁孔縮徑現象嚴重及成樁過程中孔的坍塌，經研究發現除特殊意外情況以外，操作手經驗很重要特別是在控制鉆進尺度及回轉斗提升速度等方面更明顯。最大的影響在于靜態泥漿的配比、鉆具結構及護筒的埋設不合理，易造成護壁泥皮過薄、鉆具下方負壓過高及孔口滲透，從而引起坍塌事故。

4.2 鉆孔放樣

鉆機就位采用全站儀精確放樣，根據放樣的樁孔定位點，按十字交叉的方法固定四個加固樁，再以這四個控制樁為基準控制埋設護筒的位置和鉆機的位置。護樁應采用堅固的樁，并采用混凝土進行護樁加固，以防控制樁破壞或移動。

4.3 護筒埋設

（1）鋼護筒采用厚度為12mm的A3鋼板分節卷制。多節護筒連接時，接縫應牢固、不漏水，筒內連接處應平順。（2）護筒有固定樁位、導向鉆頭，隔離地面水以保護孔口不致坍塌的作用。護筒內徑超出設計樁徑不小于30cm，樁護筒頂高度高出原地面50cm以上。

4.4 泥漿池規劃及泥漿配比

根據現場條件，合理規劃泥漿池的位置及容量，并設置泥漿儲備池和沉淀池。泥漿配制在泥漿儲備池中進行，靜態泥漿作為成孔過程的穩定液，主要作用是護壁，可在孔壁形成一層薄泥皮，使水無法由外向內或由內向外滲透，護壁泥漿的厚度和強度直接關系到孔壁的穩定性。泥漿制備完成后試驗室對泥漿各項性能指標進行試驗檢測，在鉆孔過程中應隨時檢查泥漿比重、含砂率、稠度，并隨時觀察地質情況變化，根據不同的地質調整泥漿的性能指標。

針對該橋的地質情況，調配調整泥漿配比，確保泥漿護壁的厚度及強度。泥漿的配比及成份具體如下：（1）水：膨潤土：氫氧化鈉：纖維素=1000L：70Kg：175Kg：53g，施工時根據濕陷性黃土地質先配置膨潤土超飽和溶液，膨潤土使用量上浮1%。（2）泥漿的性能指標：相對密度、黏度、含砂率、酸堿度（PH值）。（3）成孔過程中泥漿的性能指標：相對密度1.02-1.10、黏度18-22S、含砂率4%-8%。

4.5 鉆進控制

鉆進過程中回轉斗的底盤斗門必須處于關閉狀態，以防止回轉斗內的挖取料落入樁孔泥漿中，而破壞泥漿的配和比;每一次的鉆進過程應嚴格控制鉆進速度和鉆進的深度，以防發生埋鉆事故;同時控制回轉斗的提升速度，試樁結果表明，樁徑φ1.8米，在風積（Q3eol）黃土層鉆進速度控制在0.2～0.25m/分鐘，在沖積（Q3al）黃土層鉆進速度控制在0.1～0.15m/分鐘，在離石（Q2l）黃土層鉆進速度控制在0.02 ～0.05m/分鐘，如果提升速度過快，回轉斗內的泥漿容易沖刷孔壁，對泥漿護壁的破壞比較大，極易造成孔壁的不穩定，而導致孔壁引起坍塌事故。在鉆進前要對鉆桿進行垂直度調整，先手動調垂，當鉆桿在相對零位的±5°范圍內時再進行自動調垂。開孔時先調慢鉆進速度，然后根據地質軟硬情況再進行鉆進速度調整，由軟地層鉆到硬地層時，要減速慢進，整個鉆進過程中要嚴格控制鉆進速度。

初次注入泥漿時，應垂直向孔中間注入，且在鉆進過程中要始終保持泥漿面不低于護筒底部50cm。

鉆進過程中認真做好成孔記錄，保持各項指標符合要求，并實時觀察、核實地質情況與設計地質情況是否相符，當發現變化較大時，應及時向監理工程師或設計單位報告進行處理。

鉆孔作業要連續進行，不得中斷。因故停鉆時，要提出鉆頭，封蓋孔口，以防止塌孔而導致埋鉆。

4.6 檢孔

該橋試樁檢孔時間為成孔時間48小時多。在鉆進過程中，對鉆渣進行留樣觀察，與地質勘察設計進行校核對比，經確認，底層為離石黃土層，各地層情況與設計地質相符。

采用自制探孔器對成孔進行孔徑、豎直度的檢測，探孔器采用φ25的帶肋鋼筋制作而成，其直徑為178cm，比設計樁徑小2cm，長度為6m。檢測時，將探孔器用吊車起吊，孔的中心與探孔器中心保持一致，緩慢放入孔內，防止探孔器對孔壁碰撞，上下起吊探孔器如無卡探孔器現象，則確定為孔徑滿足要求，經檢驗孔徑合格。

測孔器形式如圖1所示。

對孔深、孔形、孔徑和垂直度、沉碴厚度進行檢查，填寫終孔檢查單，具體檢測指標如表2所示。

5 結語

旋挖鉆泥漿護壁樁基施工工藝成孔技術優點：（1）廣泛的適應性;（2）成孔速度快;（3）環保特點突出;（4）提高樁的承載力;（5）移動方便，對場地的適應力極強，并且對位方便準確。缺點：（1）受施工土層的制約較大;（2）下層有巖石或硬巖是應于沖擊鉆配合使用

參考文獻

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