旋挖鉆施工技術在橋梁樁基工程中的應用研究

蘇保章

(寧夏路橋工程股份有限公司，銀川 750004)

0 引言

樁基施工是橋梁工程的重要組成部分， 其施工質量對橋梁后期的承載力和穩定性都產生了直接影響[1]。現階段橋梁樁基施工的常用方法有多種， 例如振動法、 錘擊法、壓入法等。其中，旋挖鉆施工因具有施工流程簡單、技術難度較低及加固效果良好等優點， 逐漸在樁基施工工程中得到廣泛應用[2]。 因此，深入研究旋挖鉆施工技術具有重要意義。

目前， 國內外學者對旋挖鉆施工技術展開了大量研究，如周洪軍等[3]討論了中風化砂巖地質樁基旋挖鉆干鉆施工工藝，在旋挖鉆斗底部安裝筒式金剛石鉆頭，并采取不同直徑擴鉆的方法， 解決中風化砂巖地質樁基旋挖鉆干孔鉆進難度問題。滕云龍等[4]關于白居寺長江大橋深水樁基礎施工技術進行了探討， 對復雜地質情況所采取的施工措施、鉆孔平臺設計、鉆孔施工、混凝土澆筑等內容作了詳細的介紹。王建斌[5]對旋挖鉆施工超深大直徑鉆孔樁技術展開了研究， 介紹了超深大直徑鉆孔灌注樁基在鉆機選取、施工工藝、資源配套、過程控制等方面內容，解決了既有安全風險高、工期緊、成樁質量困難等諸多施工難題。以上研究大多針對旋挖鉆施工技術適應性方面，而關于該技術的施工特點研究還有待進一步提升。基于此，本文分別從前期準備、施工流程和常見問題處理等方面，就橋梁樁基旋挖樁施工技術要點展開了系統分析。

1 工程簡介

某道路橋梁的中心樁的樁號為K139+295，橋孔采用六聯布設形式，該橋梁的設計流動速度為2.44m/s，橋梁總長度為238.5m。 該工程位于丘陵地段，日常車流量較大，地質條件比較復雜，為了保證橋梁使用質量，需要對樁基進行特殊加固。對多種樁基加固方案進行對比，最終決定使用旋挖鉆技術。該技術具有成孔速度快、施工效率高、環境適應性好、樁身質量好等優點，符合該橋梁工程樁基施工需要。

2 旋挖鉆施工準備工作

2.1 物料與機具準備

橋梁樁基施工中使用到大量的物資和設備， 為了保證后期樁基施工順利進行，需要對這些物料、設備進行提前準備。物料方面，用量較多的主要包括水泥、碎石、鋼筋等，要嚴格對照物料清單，對這些物料的類型、數量、質量進行檢查。 例如碎石的級配、鋼筋的直徑等，必須全部符合設計要求。設備方面，主要包括旋挖鉆機、攪拌機、電焊機等，對這些設備的型號、參數要進行檢查。 其中旋挖鉆機是核心設備，安排入場后要及時對其性能、工況進行檢查，旋挖鉆機的參數如表1 所示。

表1 SD-28 型多功能鉆機

2.2 確定樁基位置

現場施工人員要結合前期的現場勘測結果， 掌握橋梁工程所在區域的地形地質信息， 然后在施工現場選取若干位置作為樁基施工點。在確定樁基位置時，保證樁位點周圍平整、土層硬實，方便布置旋挖鉆機。另外，相鄰樁位之間的最短直線距離也要根據現場情況確定， 避免距離過近產生相互干擾、距離過遠則影響加固效果。確定樁位后，安排旋挖鉆機等進場。

3 旋挖鉆施工技術要點

3.1 埋設護筒

為了提升橋梁的穩定性， 相關人員可以對樁基進行針對性測試，檢測其抗壓性。 同時增設一定數量的護筒，這既能增加樁基的穩定性，又能減輕樁基的損毀程度。加固材質一般會選用鋼材，并根據樁基不同的位置需要采用不同的厚度。通常露出水面的主護墩筒要用12mm 厚度的鋼材，同時還要保證護筒壁一定要大于鉆頭的直徑。 護筒頂部高出地面的部分不少于30cm， 護筒中心和樁基的中心誤差不超過50mm。 另外，還要對連接處再進行防護處理，以保證其堅固和穩定性。 鋼護筒施工工序見下圖1。

圖1 鋼護筒施工圖

3.2 安裝機具

將旋挖鉆機移動至樁位上， 根據地質情況選擇相應的鉆頭，例如淤泥質土層、軟粘土可以使用KB 型鉆頭，而巖層則使用KRR 鉆頭。選擇合適的鉆頭不僅可以提高鉆孔效率和成孔質量， 而且也可以有效避免出現掉鉆等問題。在樁位平面畫出十字線。保證鉆頭與十字線的焦點保持垂直、重合，然后啟動鉆機，開始鉆孔。

3.3 鉆孔

鉆機鉆進過程中，現場施工人員要做好隨時觀察，如果鉆頭有偏移情況，要及時調整。 另外，還要掌握以下技術要點：在鉆深達到1m 之前，為了避免鉆機大幅度擺動， 應當適當降低鉆機的功率， 當鉆孔深度超過1m 后，觀察鉆機是否穩定。 如果穩定再循序漸進地增加功率，達到正常功率后穩定鉆進。 當鉆孔深度達到一定程度后，會遇到堅硬的巖層，此時應當觀察旋挖鉆機的壓力表，當壓力異常增加時要降低機器功率，避免鉆頭卡死。 另外也要經常性地檢查鉆頭，如果磨損嚴重需要重新更換。

3.4 檢查清孔

鉆孔工序結束后，安排現場施工人員進行鉆孔檢查。觀察孔壁是否完好，如果有明顯的裂縫、坍塌問題，需要填埋后在附近位置重新造孔。 另外還要對鉆孔的細節參數進行檢測，包括孔徑、孔深以及垂直度等。 鉆孔符合要求后，進行清孔工作，將孔內碎石、渣土等清理干凈。

3.5 下放鋼筋籠

鋼筋籠采用現場焊接制作的方式， 按照設計要求完成制作后將鋼筋籠下放到鉆孔內。 注意放置鋼筋籠時不要強行塞入，以免損壞孔壁。 控制鋼筋籠的垂直度，與鉆孔的垂直度偏差不得超過5%。為了防止后期澆筑混凝土出現鋼筋籠上浮問題，還應當在主筋上焊接倒刺。鋼筋籠上部露出部分不應超過地面20cm。 根據施工需要，可以設置鋼筋保護層，厚度一般在5cm 左右。

3.6 澆筑混凝土

澆筑前，將導管沿著鋼筋籠放置到鉆孔的底部。導管直徑為220mm。 灌注混凝土前需要先用少量清水沖洗導管，保證內壁濕潤，減輕混凝土流動阻力。 將導管的上端連接到送料口， 將配制好的混凝土沿著導管灌注到鉆孔內。按照先慢后快的原則，也是防止鋼筋籠上浮的有效措施。 每個鉆孔的灌注應當一次性完成， 可以保證成樁效果。 混凝土灌注至距離鉆孔頂端5cm 左右后，停止灌注。插入振搗棒，進行混凝土振搗，增加密實度。 振搗時間約為15～20min，振搗結束后靜置2h 左右，期間混凝土會自然沉降。 最后重新補漿，直到鉆孔內混凝土與地面齊平。完成上述操作后，將整套設備移動至下一樁位，重復上述操作繼續完成施工。

3.7 拔管養護

將導管拔出， 現場施工人員要及時做好導管清理工作，例如清洗內外壁上的灰渣，檢查導管是否有變形、裂縫等問題。 若無明顯質量問題，在表面涂刷一層油，然后保管以便下次重復使用。成樁養護也是必要的一道工序，可以保證混凝土盡快成型，提高樁身穩定性和承載力。

3.8 成樁檢測

在現場所有鉆孔均澆筑完畢后，進行約7d 的養護工作，待混凝土硬化成型后，開展成樁質量檢測。 為了保證檢測結果的準確性和公正性， 施工企業應當邀請具有相應資質的檢測單位負責成樁檢測工作。現場檢測時，施工負責人、監理工程師、檢測人員三方全部到場。 采用無損檢測方式，對各個樁位的長度、硬度、密度等具體參數分別進行檢測。檢查結果如果不符合要求的，應當以廢樁處理，在所有檢測工作完成后，施工人員確定廢樁數量和位置，重新規劃補樁位置。

4 常見問題與處理

4.1 樁身夾泥

橋梁工程所在區域為淤泥質軟土的情況下， 如果使用較快的速度拔管，就會導致混凝土未完全干燥成型，管外淤泥涌入樁身，后期成樁后出現樁身夾泥的情況。樁身夾泥會導致旋挖樁的承載力度達不到設計標準， 后期橋梁通車后，樁基因為不能滿足承重要求而出現彎折、變形等問題，影響橋梁使用安全。 針對此類問題，一是要結合施工區域的地質特點，控制拔管速度，且拔管過程中不宜進行轉動；二是將護筒完全拔出后，立刻用鋼筋網片封堵孔口，靜置約2h 左右，繼續回填。

4.2 護筒拔起困難

制備混凝土時，未嚴格按照配比，或是配比本身設計不當，水的摻加比例偏低，混凝土過于黏稠，流動性不好。澆筑混凝土時，部分混凝土粘結在護筒內壁上，后期拔出護筒時，會增加阻力，導致拔起困難。對于此類問題，可以嘗試以下措施進行防控：其一，嚴格控制混凝土配比，澆筑前可以先用少量清水濕潤護筒，提高澆筑效果。 其二，在地下水較為豐富的地區，埋設護筒時需要設置隔水塞，可以避免混凝土發生離析，保證旋挖樁良好成型，減輕后期拔出護筒的阻力。

4.3 堵管

堵管是旋挖鉆施工中常見的一類問題， 導致堵管的原因多樣，例如導管質量問題，存在漏水、變形等，灌注混凝土時管內混凝土不能順利流動，出現堵塞。還有的則是混凝土出現問題，例如采用混凝土車從附近運輸混凝土，但是運輸距離和時間過長，混凝土出現硬化，也增加了導管堵塞的概率。 預防堵管的措施包括：其一，下放導管前應注意對導管質量進行嚴格檢查， 包括導管的直徑是否符合設計標準、有無變形裂縫出現質量問題等；其二，控制混凝土的質量，保證混凝土現用現配。預制混凝土應當控制運輸時間，保證混凝土使用性能和施工方便。

5 結語

本文以某橋梁樁基礎施工為研究背景， 詳細介紹了旋挖鉆施工前對物料和機具的準備， 以及對樁基位置的確定，然后對護筒埋設、機具安裝、鉆孔、檢查清孔、鋼筋籠下放、混凝土澆筑、拔管養護、成樁檢測等工作流程以及技術要點進行了論述， 最后簡單描述了旋挖鉆施工過程中出現的樁身夾泥、 護筒拔起困難以及堵管等常見問題，并提出了相應問題的處理方法，研究表明旋挖鉆施工技術施工流程簡單、技術難度要求較低，且具有良好的加固效果，可有效運用于橋梁樁基工程中。