旋挖鉆機施工應對溶洞處理方法

韋永豪（中鐵二十五局集團第六工程有限公司，廣西柳州545007）

旋挖鉆機施工應對溶洞處理方法

韋永豪（中鐵二十五局集團第六工程有限公司，廣西柳州545007）

旋挖鉆機指的是一種樁基工程中成孔作業的施工機械，一般被應用于粉質粘土、填土、黃土土層穿越施工中，具有施工效率高、成孔精度高等應用優勢。對此，本文將結合工程實例，對橋梁溶洞旋挖鉆機施工方法進行詳細探究，以期為類似工程提供借鑒。

橋梁工程；溶洞；旋挖鉆機

1 引言

現如今，社會經濟發展迅速，橋梁工程建設發展越來越迅速。樁基礎是橋梁工程的基礎工程，在樁基礎施工中，需要結合實際情況合理選擇施工技術。旋挖鉆機施工技術是橋梁工程施工中的常用技術，對該項技術進行詳細探究，對于提高其應用水平至關重要。

2 橋梁概況

J1K0+4475×32m貨場聯絡線竹鵝溪大橋設計里程范圍為JK0+359.75～J1K0+534.25，列車行車速度為80km/h。根據現場勘查，橋址范圍為溶洞較發育地區，該橋梁工程地質條件為①Q4m1：粉質粘土（人工填土），土質松軟，硬塑，屬Ⅰ級松土，σ0= 0.08MPa；②Q4a1+p1：粉質粘土，流塑～軟塑，屬Ⅱ級松土，σ0= 0.06MPa；③Q3a1：粘土，軟塑，屬Ⅱ級松土，σ0=0.08MPa；④Q3a1：粘土，軟塑，屬Ⅱ級松土，σ0=0.15MPa；⑤Q4ca：粉質粘土（溶洞充填物），軟塑，屬Ⅱ級普通土，σ0=0.06MPa；⑥C2d：白云質灰巖夾白云巖，全風化帶（W4），屬Ⅲ級硬土，σ0=0.18MPa；強風化帶（W3），屬Ⅳ級硬土，σ0=0.4MPa；強風化帶（W2），屬Ⅴ級硬土，σ0=0.6MPa。孔樁樁徑1.25m，樁長8～28m不等。

3 溶洞旋挖鉆施工工藝原理

對于不同的溶洞類型，可以采用以下施工方案：拋填法、碎石砂漿填充法以及鋼護筒穿越法，分別如圖1～3所示。旋挖鉆機鉆進成孔施工技術的應用原理是通過鉆機自有的行走功能和桅桿變幅機構，使得鉆機能夠準確定位，然后采用桅桿導向作用，下放鉆桿，并且將底部帶有活門的桶式鉆頭置放到孔位，在旋挖鉆機鉆進成孔施工過程中，鉆機動力頭裝置為鉆桿提供扭矩、加壓裝置，通過利用加壓動力頭的施工方式，能夠將加壓力傳遞給鉆桿鉆頭，鉆頭回轉破碎巖土，同時直接將其裝入鉆頭內，然后再由鉆機提升裝置和伸縮式鉆桿將鉆頭提出孔外卸土，通過循環上述施工技術，能夠完成施工任務。旋挖鉆施工工藝的施工特點主要體現在以下幾點：①旋挖鉆施工及時施工效率比較高，施工靈活性比較高，而且通過應用其配套的螺旋鉆斗、普通鉆斗等鉆具，可以在粉質粘土、卵石層、粘土層中進行分層鉆進施工。②旋挖鉆施工能夠實現準確定位，而且桅桿可以自行折疊起落，因此能夠對回轉定位進行自動檢測，而且移位效率比較高，在鉆進施工過程中，樁基定位和成孔深度、垂直度都可以采用自動化技術進行有效調節和控制。③旋挖鉆成孔施工效率和施工質量比較高，通過應用旋挖鉆施工技術，能夠有效避免在機械成孔施工過程中孔底沉淤土過多的問題，同時，還能夠有效解決樁側摩阻力較低，泥漿很難管理的缺點，從而有效保證成孔施工質量。④旋挖鉆機在實際施工過程中不會產生較大噪音，而且施工環保。

4 旋挖鉆施工流程

4.1 旋挖鉆機孔樁施工

4.1.1 放樣定位

圖1 拋填法

圖2 混凝土填充法

圖3 鋼護筒穿越法

在進行旋挖鉆孔施工過程中，必須充分結合施工現場軸線及樁位條件，設置測量控制網，然后對測量樁位進行放線、定位和測量，測量放線完成后，即可進行后續施工步驟。

4.1.2 護筒埋設

護筒埋設前，要詳細地研究勘察報告，對場地的分布情況應非常熟悉，特別是在孔口的土層穩定性差的情況下，需要掌握其厚度、結構及巖性類別等。其次要熟悉場地的地下水分布特征，依據鉆孔孔口的底層性質，護筒的長度由地下水埋深確定。需要注意的是，選擇護筒的直徑比孔徑大200～300mm的護筒：①方便操作手埋設護筒時對護筒進行調整，既能確保護筒下口與土層的密貼，又可確保護筒中心與鉆孔中心重合，有利于旋挖鉆進施工時保持護筒的穩定；②在上提、下放旋挖鉆頭時使鉆頭和護筒之間存在約100mm的環狀間隙，避免旋挖鉆頭與護筒刮蹭、碰撞。

4.1.3 鉆孔施工

在進行鉆孔施工時，通常采用的就是清水施工，不需要利用泥漿進行護壁。在鉆孔過程中，如果施工現場存在地下水分布時，并且具有不穩定的孔壁，就需要進行護壁施工，通常選擇的穩定液護壁或者護壁泥漿。鉆桿的定位需要提前進行設置，一般在狹窄作業施工前完成。通常情況下，在鉆機施工中需要嚴格進行鉆桿的調垂，一般情況下，做直孔作業。在調垂過程中，主要采用自動調垂或者手動調垂進行操作。鉆桿的調垂方式的確定是以相對零位±0.05來確定的，超出這個范圍時，就需要進行手動調垂，在這個范圍內時，就需要進行自動調垂。但是在鉆孔施工中，斜孔作業也可能會出現，這就需要操作人員對零位進自定義設置，之后采用鉆孔作業的方式對鉆桿進行調垂操作。

4.1.4 清孔施工

旋挖鉆機鉆孔達到設計要求深度后，用檢孔器對成孔進行檢查。孔徑、孔垂直度、孔深經檢查合格后，填寫終孔檢查證，并經監理工程師驗收認可，方可進行孔底清理，否則重新進行掃孔。采用換漿法進行清孔，鉆孔作業達到設計標高后停止施工，提出鉆頭后，清理孔內含碴的泥漿后注入已經經過凈化的泥漿，清孔時孔內水位需保持在地下水位以上1.5～2.0m。當從孔內取出泥漿測試的平均值與注人的凈化泥漿相近，測量孔底沉碴厚度符合技術規范和設計要求時，即停止清孔作業。清孔結束后，孔底沉碴厚度，柱樁不得大于50mm。

4.2 鋼筋籠的制作與安裝

在鋼筋籠的安裝前，現場相關人員必須對鋼筋籠的主筋長度、截面尺寸、箍筋間距、保護層厚度等方面進行檢查驗收。為了保證在運輸過程中不變形，鋼筋籠內用鋼筋十字撐焊接加固。在制作、運輸及吊放過程中，防止產生不可恢復的變形，對變形的鋼筋籠應整理成型后再安裝，嚴重變形的必須報廢。為保證混凝土保護層厚度，在樁身配筋范圍內每隔2m沿圓周等距焊接四鋼定位鋼筋（耳環）。鋼筋籠下沉時應采用對稱的兩根吊環，確保鋼筋籠下沉的垂直度與下沉速度，避免鋼筋籠碰撞孔壁和自由下落。就位后應將兩根吊環與鋼護筒焊接固定，避免澆注混凝土時鋼筋籠浮籠。

4.3 泥漿護壁施工

在鉆進過程中，配備專門試驗人員及時檢測泥漿指標，在泥漿池中用攪漿機將泥漿攪拌好后，泥漿補充采用泥漿泵泵入孔內，旋挖鉆均勻緩慢鉆進，這樣既鉆進能夠起到泥漿護壁的作用。鉆進時掌握好進尺速度，隨時注意觀察孔內情況，及時補加泥漿保持液面高度。

4.4 下導管施工

導管采用灌注導管，下入孔內時對每根導管認真檢查、清除絲扣浮油及檢查“0”型密封圈是否完好，并在絲扣上重新涂抹黃油。導管連接要牢固、順直、下入深度離孔底50cm左右。導管下好后，利用灌注混凝土的導管輸入泥漿循環清孔，清孔時輸入孔內的泥漿密度控制在規范以內，直至測量出漿口的泥漿性能達到規范要求。導管使用前和使用一個時期后應做壓水試驗，并試驗隔水栓能否順利通過。

4.5 混凝土灌注

首批混凝土灌注前精確計算首盤混凝土方量，制作足夠容積的封底用漏斗，確保首盤封底混凝土量保證導管埋進混凝土深1m以上，確認封底成功后，進行正常澆注。樁基混凝土為C35水下混凝土，安裝導管并放入鉆孔內，導管安裝后，再次探測孔底沉渣厚度，如超過設計要求，則需進行二次清孔至合格為止。混凝土運至現場時，要檢查混凝土的和易性、坍落度，如不符合要求，則進行二次拌和，二次拌和后仍不符合要求的，混凝土就不再使用。水下混凝土灌注連續進行，中途不能中斷，并盡量縮短拆除導管的時間。當導管內混凝土不滿時，可徐徐灌注，以防產生高壓氣囊壓漏導管。為防止灌注過程中發生坍孔、縮孔，要保持孔內水位高度。為防止鋼筋骨架上浮，混凝土頂面距鋼筋骨架底部1m左右時，應減慢混凝土的灌注速度。澆注混凝土過程中根據混凝土澆注高度，進行導管拆除施工，但導管底端要始終埋入混凝土面以下1～3m，嚴禁把導管提出混凝土面。

4.6 混凝土養護及樁基檢測

每根樁必須隨機抽樣留置試塊不得少于一組，并認真做好試塊的養護，達齡期及時送檢。工程樁應進行單樁承載力和樁身完整性抽樣檢測，對建筑物安全等級為一級且直徑不大于600mm的鉆孔灌注樁，應采用現場靜載荷試驗方法。對其它情況的鉆孔灌注樁和各種情況的人工挖孔灌注樁可根據終孔時持力層檢驗情況和樁身質量檢驗情況核驗。對于端承型大直徑灌注樁，當受設備或現場條件限制無法檢測單樁豎向抗壓承載力時，可采用鉆芯法測定樁底沉渣厚度并鉆取樁端持力層巖土芯樣檢驗持力層。基樁混凝土完整性可采用低應變物探、聲波透射法或鉆孔抽芯法進行檢測。對柱下單樁和截面尺寸大于800mm×800mm或直徑大于800mm的灌注樁，應采用聲波透射法或鉆孔抽芯法進行檢測。

5 結語

綜上所述，在橋梁樁基礎的施工過程中，旋挖鉆技術的應用范圍十分廣泛。在橋梁溶洞處理施工中采用旋挖鉆技術，能夠有效確保橋梁樁基礎的施工質量，同時還能夠縮短施工工期。旋挖鉆技術在橋梁樁基礎的施工應用中具有很多的優勢，主要包括成孔快、工期短、技術靈活以及承載能力強等。在該項技術的實際應用中，首先需要做好施工準備，即放樣定位和護筒埋設，然后再進行鉆孔和清孔施工，并且進行鋼筋籠安裝和混凝土灌注等施工工藝，這樣才能夠提高樁基礎的施工質量。

[1]張 琨，劉建民，鄔 歡，等.城市橋梁樁基穿越溶洞預注漿施工技術[J].施工技術，2011，40（1）：77～79.

[2]盧興晨.淺談橋梁鉆孔樁施工過程中的溶洞處理[J].山西建筑，2010，36（36）：338～339.

[3]李裕文.橋梁鉆孔灌注樁溶洞處理方法探討[J].技術與市場，2014，21（5）：129～130.

U445.551

A

2095-2066（2016）34-0196-02

2016-11-17

韋永豪（1981-），男，工程師，大學本科，主要從事鐵路路基、橋梁、站場工程工作。