旋挖鉆孔灌注樁施工工藝

（中國路橋工程有限責任公司，北京 100010）

1 工程概況

肯尼亞內羅畢西環城路項目位于肯尼亞首都內羅畢的西北部，主線起于Gitaru鎮，離南環終點約1 km，向東北延伸，終點位于Ruaka鎮，可對接已運營的北環線，全長約為16.461 km。主線為A級國道標準（肯尼亞標準），設計速度80 km/h，路面為瀝青混凝土路面，分離式雙向4車道，寬度為21 m。

2 工程特點及重難點解析

2.1 特點

項目西環線主線布置多為既有道路，沿線村鎮較多，居住人口密集，交通量較大，須協調現場施工秩序和社會車輛通行秩序。西環線主線沿線原有道路等級較低，路基寬度不足，存在多處較高半幅填筑路基的情況。在施工時，應優先安排，并選用優質的填方材料，嚴格控制路堤填筑工藝，以消除和減小兩幅路堤的不均勻沉降。

西環線的沿線表層覆蓋層較厚，在橋梁基礎設計方面，預計全部采用灌注樁形式，并將樁徑統一為1.5 m，長度范圍控制在10～38 m。由于橋梁較多，又呈分散的形式，樁基礎的成孔作業會影響本項目的施工進度，需要制定針對性的成孔方式。經過項目部的實地考察，最終決定采用旋挖鉆機旋挖，以此方式完成成孔作業。

（1）設計院地勘報告顯示，樁長范圍內為紅表土和軟弱巖石，無堅硬基巖，旋挖鉆機旋挖成孔方式相比沖擊鉆進泥漿護壁成孔方式更高效，成孔更快。

（2）本項目樁徑較小，約為1.5 m，樁身較長，平均約為23 m，旋挖鉆機旋挖成孔方式相比沖擊鉆進泥漿護壁成孔方式更安全、更便捷。

（3）目前，內馬鐵路具有施工工藝成熟的旋挖鉆機團隊，可用于支持本項目，其在本項目施工中的適應性較好，可為旋挖鉆孔樁基礎的施工提供技術層面的支撐。

（4）西環線沿線無河流，水源不足，無法提供足夠水量供泥漿護壁鉆孔施工，且泥漿護壁鉆孔施工占地面積大，對環境污染較多，西環項目沿線人口密集，不適合采用泥漿護壁沖擊鉆孔施工。

2.2 難點

由于項目的西環線主線沿線處高壓電力桿線多，道路紅線范圍內存在部分民宅，10 km互通區內征地、拆遷任務艱巨。根據東北環和南環項目以往經驗，征地拆遷工作難度較大，將影響項目的正常工作計劃。項目部應安排專人，協助業主及時啟動項目，實時完成該項工作[1]。

3 重點和難點工程施工方法和施工工藝

3.1 鉆孔灌注樁施工

本項目樁徑主要采用直徑1.5 m鉆孔樁基礎，根據各橋的施工總進度計劃安排，合理組織旋挖鉆機施工樁基，為橋墩的施工形成條件。

3.2 施工工藝流程

3.2.1 施工準備

根據現場情況，做好施工場地的平整；以施工要求為準，修筑施工便道，以便車輛的通行、工程物資的運輸；配備發電機，以備突發性停電時使用；建立測量控制網，精準完成樁位的測放工作，并設置護樁，作為成樁施工的參考基準；加強對樁位、護樁的防護，以免無關設備于該處碾壓。

3.2.2 埋設護筒

護筒所用材料為8 mm厚的鋼板，直徑略大于設計樁徑30 cm，長度按照2 m控制，要求制得的護筒具有足夠的強度和剛度。護筒埋設至地面以下的部分至少達到1.5 m，頂端高出地面部分0.3 m。

根據規劃，使鉆機精準就位，配套鉆頭（此裝置的直徑略大于護筒直徑），有序向下鉆進，直至到達護筒底標高為止，再將預制成型的護筒安裝到位，檢測護筒中心和垂直度，調整偏差，再向四周夯填黏土。

3.2.3 鉆孔

鉆機的作用力較強，應保證底座和頂端均維持穩定，鉆桿和鉆頭按特定的姿態向下推進，鉆機的起吊滑輪線、鉆錐及鉆孔中心均應共處相同的鉛垂線。初期小沖程開孔，待恢復至正常鉆進狀態后，轉為中大沖程施工，以4～5 m為宜，鉆進期間及時排渣，以免堵塞。

加強對現場地質條件的勘察與分析，在地層變化處取渣樣，判斷該部分的地質類別、特性，將所得結果與設計提供的地質剖面圖展開對比，判斷工藝的可行性，適時做出調整。鉆孔期間存在彎孔、坍孔等異常現象時，隨即暫停作業，需分析成因，采取針對性的處理措施。

3.2.4 第一次清孔

鉆孔至設計深度后，交由監理工程師批準，通過后立即清孔，先自檢，判斷孔徑、孔深、垂直度、孔內沉渣量等是否均可滿足要求，再進一步由監理工程師驗收。

3.2.5 鋼筋籠制安

鋼筋籠在鋼筋加工棚中制作，根據樁長分段制作，吊車吊入孔內，現場焊接，入孔后準確定位、固定。

3.2.6 混凝土灌注

（1）串筒法干澆混凝土施工。以設計配合比為準，由攪拌站集中生產混凝土，由罐車及時運輸至現場，用串筒下料，按順序高效灌注施工。串筒以3 mm厚的鐵皮為原材料，單節長度為1.25 m，上、下口直徑分別為25、22 cm，相鄰兩節間焊接吊耳，并使用U形卡環穩定連接。為避免混凝土離析，灌注時應嚴格控制串筒底口的位置，距樁底不可超過2 m，隨著灌注進程的持續推進，分節段依次拆除串筒。

每澆筑0.5 m振搗一次，振搗采用一臺Ф50 mm插入式振搗棒振搗，振搗密實后，由井下振搗人員通知井口放料人員下料。為防止混凝土局部堆積，不易振搗密實，嚴格控制分層厚度或邊放料邊振搗。混凝土應灌注至設計高程以上約20 cm，若存在樁頂浮漿量過多的情況，應根據實際情況適當增加高度。

（2）導管法水下混凝土澆筑。上部放置混凝土漏斗，計算確定首罐混凝土方量，混凝土首罐采用砍球法，混凝土由進料斗經漏斗倒入導管連續澆筑，隨澆筑隨拔管。導管于混凝土中的埋深需始終控制在1～3 m，若導管內摻雜大量空氣，混凝土需利用溜槽以緩慢的速度注入漏斗和導管，不宜直接將混凝土從上方大批量導入導管，避免形成高壓氣囊，增加導管漏水的概率。

3.2.7 樁基檢驗

施工期間，加強對各道工序施工質量的自檢，完整記錄信息，進一步由監理工程師檢驗。每根鉆孔樁混凝土強度試件不少于3組，發現存在質量問題的樁，應鉆取樁身混凝土鑒定檢驗。

4 施工質量控制手段

4.1 旋挖樁成孔施工質量控制

孔壁坍塌、縮頸、擴孔均為旋挖樁成孔施工中較普遍的質量問題。孔壁坍塌的出現與現場土質過于松散、泥漿護壁措施不合理相關聯，導致其難以充分發揮防護作用。護筒內水位未得到有效的控制、鉆進時間過長等均易增加孔壁坍塌的發生概率。

若發生孔洞坍塌事故，應根據坍塌的位置、程度采取針對性的處理措施。若坍塌區域為孔口處，應隨即拆除鋼護筒，于該處組織回填作業，再將鋼護筒埋設到位，進一步鉆孔。若坍塌區域為孔內，可回填適量沙和黏質土混合料，若處理效果欠佳，應繼續回填細石混凝土[2]。

（1）遇松散、易坍塌的土層時，可采取加長護筒、于護筒周邊回填黏土等方法，鉆孔階段應適當放慢速度，每次提鉆速度控制在0.3～0.5 m/s。

（2）成孔期間易縮頸、擴孔，為有效規避此類問題，應在鉆孔前向孔內注水，密切觀察實際情況。若注水無效，需設置固相較低的泥壁，通過此途徑提高孔內泥漿的壓力。

經前述工作后，若仍存在擴孔的問題，應精準鎖定流泥層的位置，在該處加入適量的水泥；成孔和鋼筋籠下放時，需要連續澆筑混凝土，保證實際澆筑時間可控制在4 h以內。

4.2 鋼筋安放施工質量控制

（1）檢查吊筋的長度、鋼筋籠頂的初始高度等相關指標，與設計值展開對比分析，對質量情況進行準確判斷，以便針對存在的問題采取處理措施。

（2）鋼筋籠安裝時，加強對鋼筋籠位置的檢查與控制，確保鋼筋籠可精準就位，以便為后續澆筑工作的開展創設良好的條件。

（3）若鋼筋籠處于墊層處，可在其四周焊接定位卡，用于固定鋼筋籠，使其始終穩定在孔的中間位置。

（4）在鋼筋籠頂部增設墊塊是較可行的方法，應增加墊塊的直徑，與護筒緊密貼合，可保證鋼筋籠水平位置的穩定性；除此之外，配套雙吊鉤，可穩定鋼筋籠，以免其下落。

4.3 混凝土澆筑施工質量控制

（1）每完成一次混凝土的灌注作業，立即清理管內殘留的混凝土，此后有序撤離鉆機。

（2）制備高性能的泥漿，做好質量檢驗與控制工作，要求其比重、黏度等質量指標均具有合理性。

（3）在導管安裝工作中，應詳細檢查各導管是否存在缺陷（裂縫、孔洞等），連接時應鋪墊質量達標的膠墊，以增強導管間的緊密性。

5 結語

（1）旋挖鉆機灌注樁施工工藝對現場環境的適應性較強，可同時滿足安全、質量、效率等多重要求，可行性較高，具有推廣價值。

（2）混凝土澆筑是旋挖鉆孔樁施工全流程中的重點環節，應加大質量控制力度，如拌和高性能的混凝土、遵循隨拌隨用的原則、控制下料距離等。

（3）旋挖成孔灌注樁施工中，應加強對樁身質量的檢測，如低應變法、聲波透射法等，均具有可行性，可根據具體的需求輔以鉆芯法，以便準確判斷成樁質量。