淺談旋挖鉆成孔施工技術在高速公路橋梁樁基施工中的應用實踐

王燕浩

摘 要：目前在高速公路建設中，出現大量橋梁工程，橋梁基礎廣泛采用灌注樁基礎。旋挖鉆成孔技術作為自動化程度較高的成孔技術是橋梁樁基施工方法的選擇之一。本文通過工程實例對挖旋挖鉆成孔技術在高速公路橋梁樁基施工中的應用實踐進行了闡述和總結。

關鍵詞：旋挖鉆成孔技術;高速公路;橋梁樁基;應用實踐

隨著環保理念的深入人心，在高速公路建設中，除江河、深溝、深壑等設計橋梁跨越外，對較平緩高于20m的填方區段以及在生態恢復脆弱地區也盡量采用橋梁跨越。這樣在高速公路建設中出現了大量橋梁工程，而橋梁基礎往往采用灌注樁。這就為旋挖鉆樁基礎施工技術在高速公路橋梁樁基施工中的應用提供了契機。下面以工程實例就旋挖鉆成孔技術在高速公路橋梁樁基應用進行闡述。

一、工程概況

某高速公路土建K71+690～K80+561.75段，主線全長8.872公里。線路布設于紅河兩岸;橋梁共21座，其中特大橋2座（K73+790南沙紅河特大橋及K76+611左幅瓦遮河特大橋）;橋梁基礎均為鉆孔灌注樁基礎，主要有Ф1.6m、Ф1.8m、Ф2.5m的樁基，數量較多合計1000余根。樁基除少部分布設于河谷、溝箐陡峭地帶，大部分布設與平緩河床、山間緩坡地（立交區）、山腳河岸緩坡地。樁基地質主要是黏土、粉砂、砂礫石、軟巖及風化巖等土層。

二、樁基成孔方案選擇

考慮項目距離省會城市不到300KM，工程樁基數量較大及地質狀況，結合常用的沖擊鉆和旋挖鉆適用條件和特點，為充分發揮旋挖鉆成孔速度快的優勢，除場地不能旋挖鉆施工要求的地帶采用沖擊鉆外，其余地段均選擇使用旋挖鉆成孔。

三、旋挖鉆灌注樁成孔施工工藝

一）旋挖鉆灌注樁成孔工藝流程

測量放線及護樁埋設→開挖地面表層土及平整操作平臺→鉆機就位埋設鋼護筒→檢查樁中心軸線→鉆進成孔（需護壁時，注入護壁泥漿）→提鉆、卸渣→鉆至設計標高→清孔→終孔檢查

二）旋挖鉆成孔施工方法

1、干鉆（不需泥漿護壁的地層）

1） 測量放樣及樁位護樁設置

① 群樁護樁設置：采用全站儀或GPS對樁位采用坐標法進行實地放樣。沿橋寬方向一次放出整排護樁樁位，沿橋長方向放出兩排護樁樁位。當進行下一排樁基施工時可利用上一排排樁護樁。群樁護樁為高度80cm木樁，埋入地下45cm，樁頂釘上鐵釘，在護樁周圍澆筑混凝土穩固樁點。

② 單樁護樁設置：在樁位中心點四周用施工鋼絲線引出“十”字型的四個樁位點用來控制樁位，設置護樁。單樁護樁采用截面30mm×30mm、高度80cm的木樁，埋入地下45cm，樁頂釘上鐵釘，在護樁周圍澆筑混凝土穩固樁點。

2）樁位處埋設鋼護筒：鋼護筒埋設深度按照設計要求或根據樁位處的水文地質情況而定，一般埋設深度為2-4m;鋼護筒埋設時高出施工地面35cm（規范為30cm），當為水面時高出1-2m。本工程涉及的樁基施工在旱地或筑島圍堰的紅河河道內，鋼護筒埋設均采用挖坑法，其具體操作步驟：先對樁基中心樁位放樣，護樁，旋挖鉆機鉆頭中心對準樁位中心鉆孔擴孔，其擴孔直徑為護筒直徑加20 - 40cm。接著在孔內回填30—50cm粘土，并用旋挖鉆鉆頭夯實。然后用護樁拉線繩定出樁位中心，用線錘將樁位中心點引至孔底。然后用汽車吊或履帶吊安放護筒至孔內，在護筒頂部用施工線形成十字線后再用線錘吊垂線對孔底樁位中心點，用吊車調整護筒，使護筒中心與樁位中心重合，其偏差不大于3cm（規范為5cm）。待護筒正確就位后，檢查護筒豎直度，護筒傾斜度不大于1%。再在護筒周圍對稱填黏質土，夯實;四周夯填完成后，再次檢測護筒的中心位置和豎直度，合格后測量護筒頂高程，計算出樁基鉆挖深度。

3）旋挖鉆機就位與鉆孔

① 確定鉆機位置，用雙飛粉白灰線標記、定位。然后把旋挖鉆機開至標記位置定位。

② 用施工鋼絲線通過護樁點拉十字線調整鉆頭中心對準樁位中心。再用鉆機自身的儀器設備調整好鉆桿的豎直度并鎖定。

③ 鉆孔作業開始鉆進時應先慢后快，始發每次旋挖深度控制在40-50cm，并對照地勘圖資料與鉆渣分析地下地層情況判斷選用合理鉆進參數，若進尺5米后鉆進正常，方可適量加大進尺，每次控制在70-90cm。

④ 鉆孔達到設計標高后，用檢測工具，如：測繩、檢孔器等對孔深、孔徑、孔壁垂直度、沉淀厚度等進行檢查。合格后，方可進行孔底清理和灌注水下混凝土的準備工作。

旋挖鉆機干鉆成孔過程注意事項：在鉆進作業中應隨時關注鉆機儀表，如儀表顯示豎直度有變化，必須立即調整，調整到滿足精度后方可繼續鉆進。及時填寫鉆孔施工記錄。停鉆時，鉆頭必須提出孔外，并在提鉆后對孔口加蓋防護。為確保樁長， 成孔時應超挖30cm，同排樁超挖深度應基本一致，控制在±5cm以內。在鉆進過程中，注意對地質狀況進行對照設計地勘圖驗證檢查;要根據地質變化情況調整鉆機的鉆進速度;在黏性土地層中，鉆機的進尺控制在80-90cm/次旋挖;在粉砂土層中，鉆機的進尺控制在40-50cm/次旋挖。鉆進中，鉆桿的提升速度控制在0.4米/s。

4）清孔：終孔檢查后立即進行孔底清理。空轉清土（10轉/分鐘），提鉆時嚴禁回轉鉆桿。

2、對需泥漿護壁的地質情況采用泥漿護壁鉆進

1）泥漿制備：鉆孔泥漿一般由水、黏土（或膨潤土）和添加劑按配合比拌制。泥漿性能指標選用根據地質情況、泥漿材料等情況參照《公路橋涵施工技術規范》要求落實。

2）泥漿初次注入樁孔時，應垂直向孔中間進行注漿;液面不宜低于孔口1.0m，并且高于地下水位1.5m以上，液面應保持穩定。

3）現場泥漿池（含造漿池和沉淀池）的容積成孔容積的1. 5～2. 0倍。粘土造漿時宜用水力攪拌器;膨潤土造漿時用泥漿攪拌機。施工泥漿使用后循環至沉淀池中經過重力沉降后除渣。經過沉淀后的泥漿，再流入儲漿池中，然后對儲漿池中的泥漿加入適量純堿和CMC改善其性能，滿足使用要求后再行使用。

4）鉆孔過程控制：

①待樁位測量復核無誤，鋼護筒埋設、標高已測定完成后，鉆機就位;鉆機定位要準確、穩固，鉆機導桿中心線、回旋盤中心線、護筒中心線應保持在同一直線。鉆機就位后，必須保持平整、穩固，不發生傾斜。

②開鉆前檢查好鉆頭保徑裝置，鉆頭直徑、鉆頭磨損情況。施工過程中對鉆頭磨損超標的及時進行更換;根據土層地質情況正確選擇鉆斗底部切削齒的形狀、規格和角度;計算樁底與護筒頂的高差，以供鉆孔時控制成孔深度。

？鉆孔時采用跳挖方式，鉆斗倒出的孔渣距樁孔口的距離應大于6m，并及時清運出場。熟練利用鉆機配備的電子控制系統顯示并調整鉆進時的垂直度，確保通過電子控制和人工觀測兩個方面來保證鉆桿的垂直度。

④鉆孔中，按試樁時確定的參數進行施工，且應及時、準確、清晰記錄好成孔過程的各項參數，如：進尺、地質特征描述、障礙物等情況。常用鉆具和鉆進參數見下表所列。

鉆進中控制好鉆頭在孔內的提鉆上下速度，防止泥漿較大波動對孔壁的破壞。根據地質條件變化，及時調整鉆進參數，調制泥漿，保障鉆進正常推進。

⑤鉆孔過程中由硬地層變為軟地層時，可提高鉆進速度，由軟地層變為硬地層時要降低鉆進速度;在易縮徑的地層中，要增加掃孔次數;在硬塑層快轉速鉆進，提高效率;在粉沙層和砂礫石層時，增加泥漿相對密度和稠度，慢轉速鉆進，以穩定孔壁;同時應觀察主機所在地面和支腳支承地面處的變化情況，發現沉降現象及時停機處理。鉆進中，應注意清理孔口積渣，遇地下水、塌孔、縮孔等異常情況時，應及時處理。

⑥鉆進達到要求孔深停鉆后，注意保持孔內泥漿水頭和泥漿稠度，確保孔壁的穩定。旋挖鉆底部平緩，鉆至孔底對土的擾動小，不能形成聚淤漏斗，要加強護壁泥漿的控制，還要控制好終孔前兩鉆斗的旋挖量。同時在成孔深度達到設計要求后，對孔位、孔深、孔徑和孔形等進行檢查，合格后，方可進行清孔等后續作業。

5）清孔可根據具體情況采用掏渣、換漿、空壓機噴射等方法。樁基灌注前，再次檢查孔內泥漿性能指標和孔底成沉渣厚度，若超過規范要求，必須進行二次清孔。不得用加深鉆孔深度的方式代替清孔。

五、鉆孔問題處理

1）坍孔處理。鉆孔中發生孔口坍孔，查明原因后，可加深鋼護筒繼續鉆進。地下水豐富的情況下，調稠泥漿，泥漿比重一般不宜超過1.4，改善泥漿護壁效果;鉆頭入孔速度要緩慢，待鉆頭完全進入泥漿后，保持勻速下到孔底，每次提鉆速度控制在0.3～0.5m/s。坍孔嚴重已不滿足旋挖鉆使用條件時，回填孔位改用沖擊鉆成孔技術。

2）偏孔處理。鉆孔發生偏孔時，把鉆頭提到偏孔處進行反復掃孔，直到鉆孔豎直;如發生嚴重偏孔和探頭石時，可采用狗頭大小的片石俗稱“狗頭石”和黏土的混合物回填至略高于偏孔處的位置，待填料沉降密實后再重新鉆孔糾偏。

3）埋鉆和卡鉆處理。埋鉆或卡鉆發生后，在鉆頭周圍會沉淀大量的泥砂石，形成很大的側阻力。處理時要先保證孔內有足夠的護壁泥漿，保持孔內壓力，穩定孔壁;再采用砂石泵吸出埋鉆卡鉆砂石，消除阻力，再旋轉提鉆。

在半年以來的橋梁樁基礎施工中，旋挖鉆成孔技術的應用取得了良好效果，對Ф1.8m樁基，在地質較好地段取得了每天成孔并灌注2棵樁的佳績，獲得進度快、成本低的良好效應。

結語：旋挖鉆成孔技術在高速公路橋梁樁基的應用實踐，為高速公路鉆孔樁施工技術發展，不斷實現自動化，降低工人勞動強度，提供了更多選擇;同時也為旋挖鉆成孔工藝在高速公路工程實踐中不斷改進提供了基礎。旋挖鉆成孔技術通過在實踐中不斷完善后，如：輕量化、裝配件小型化等，必將在高速公路施工中得到廣泛應用。