鉆進孔特點及旋挖鉆機鉆孔灌注樁施工技術要點

杜云飛

中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島 066000

1 工程概況

文章以某橋梁工程建設項目為例進行分析。該橋梁總長為341m，用混凝土澆筑施工該工程的主體部分，以樁基礎作為基礎部分。素填土、粉質黏土，強風化泥巖和砂巖、中等風化泥巖和砂巖是場地的主要巖性，用旋挖鉆機鉆孔灌注基礎樁，且樁基成孔范圍內無明顯地下水，共有148根樁徑為1.25m的基礎樁，總長為2304m。

2 旋挖鉆機成孔特點

（1）旋挖鉆機適應土質的能力較強，采用直徑15m、孔深40m的鉆機，能夠提高鉆進效率，可以適應硬黏土、軟亞黏土等土質。同時，該鉆機廣泛適用于不同的地質，定位精準、移動速度快。鉆機內配備了現(xiàn)代儀器，操作精確度高，因而自動化程度高。（2）旋挖鉆機能夠保證清孔作業(yè)達標，設備自身的起吊功能保證了設備的高功率。同時，用混凝土罐車將混凝土拉送至現(xiàn)場，再用旋挖鉆機對基樁施工，經過無破損檢測，大橋基樁的使用優(yōu)良率能夠超過90%。

3 鉆孔樁施工

3.1 埋設護筒

鉆孔前需埋設堅固且不漏水的護筒，并確?？卓谧o筒的內徑比鉆頭直徑大40cm。同時，護筒要高出施工水位或地下水位約2m，必須達到孔內泥漿面的高度指標，并且在旱地或筑島施工時，需超過施工地面約0.5m。埋設護筒時需注意以下幾點：（1）在不透水地層的旱地或淺水處埋設護筒時，黏性土、砂類土要分別滿足大于1m、2m的要求。如果需要在松軟的土層埋設護筒，則要保證護筒處于較為堅硬密實的土層之中，并且超過0.5m。（2）在岸灘埋設護筒，并將岸邊四周填補的回填黏土夯實。（3）如果在水中筑島進行施工，那么護筒需要埋設到河床面以下1m處，頂面要高出施工水位或地下水位約2m。要嚴格把控護筒頂面中心與設計樁位的偏差，使其小于5cm，并且傾斜度要在1%以下。

3.2 鉆機就位及鉆孔

鉆機就位后應避免出現(xiàn)位移和沉陷情況，需要平穩(wěn)安放鉆機且使底架保持水平。鉆桿的鉆頭中心與孔位中心應保持豎直，將偏差控制在2cm以下。提前采取可靠的措施，能夠降低靠近有線施工設備時出現(xiàn)傾斜狀況的概率。

起吊前需要調整好起吊系統(tǒng)，并立好鉆架，然后用起吊系統(tǒng)吊起鉆頭并平穩(wěn)放進護筒內。鉆孔前也需要做好準備工作，譬如仔細分析施工場地的地質、水文資料，監(jiān)控施工場地地層的變化，并將繪制的地質剖面圖懸掛在鉆臺上。針對不同的地質層，需要選擇合理的鉆頭類型、鉆進壓力、鉆進速度及適當的泥漿比重。將鉆機整平并對準鉆孔，鉆孔過程中定期檢測鉆孔泥漿及鉆機對位，發(fā)現(xiàn)機器故障不符合要求時，應立即停機檢修。連續(xù)鉆孔時，可以將施工作業(yè)記錄下來，從而提高交接班時鉆進工作的效率。

如果在鉆孔過程中發(fā)生沉降現(xiàn)象，需立即停止作業(yè)。如果暫停時間較長，則要用保險鉤控制，對主機支腳支承地面處的變化情況進行隨時檢測。完成孔底的清理工作和水下混凝土的灌注工作后，要對鉆孔的孔深、孔徑、孔位和孔形等數據進行檢測，如果數據達到標準規(guī)范，可以填寫終孔檢查證，得到駐地監(jiān)理工程師的準許后，開展準備工作。

施工中需要及時清理螺桿上的積土，進尺深度達到標高要求后可以將鉆機停在原處，并且正向空轉數圈。在提升鉆桿的過程中要避免斗齒刮壞孔壁，緩慢平穩(wěn)地將鉆桿上的鉆渣提離孔位。用鐵板覆蓋提升超過地表的樁孔，清理螺旋鉆桿上的積土并反向空轉。旋挖鉆機現(xiàn)場施工圖如圖1所示。

圖1 旋挖鉆機現(xiàn)場施工圖

（1）鉆孔要求。①需保持底架平整，從而有效避免安裝鉆機時可能出現(xiàn)的位移和沉陷問題。將鉆頭鉆桿中心與護筒中心的偏差控制在5cm以下，并且確保鉆孔時孔位精準。無論在施工過程中采取何種鉆孔方法，都要確保初成孔壁是處于豎直、圓順、堅實的形態(tài)。與此同時，因為需時刻保持孔內水頭高度和泥漿比重及黏度，所以當沖擊鉆進取渣和停鉆后，應及時補充泥漿或水到孔內[1]。②鉆孔時要保證鉆頭的起、落處于勻速狀態(tài)，避免在鉆孔作業(yè)過程中突然改變速度，從而避免因為事故導致持續(xù)進行的鉆孔作業(yè)停止，同時要將帶有鉆桿鉆機的鉆頭提離孔底，在約5m處作業(yè)，覆蓋住孔口。要及時將鉆頭清理出的雜土堆積在孔周圍。在鉆孔過程中需及時核對施工記錄，檢查并繪制土層變化情況，將孔位的偏差控制在10cm以下。對鉆孔的孔深、孔徑、孔位和孔形等數據進行檢測，如果數據達到標準規(guī)范，則可以填寫鉆孔記錄表。

（2）第一次清孔。要用檢孔器檢驗鉆孔工作。清孔應達到以下標準：①泥漿中沒有明顯的2～3mm的顆粒；②泥漿比重不大于1.1；③含砂率小于2%；④黏度為17～20s；⑤沉渣厚度≤150mm。

3.3 鋼筋籠骨架的制作安裝

將分節(jié)同槽制作的鋼筋籠在加工車間下料。選取的長度要根據運輸、起重設備的性能來確定。焊接主筋時每個斷面的接頭數量＜50%，且接頭斷面的間距＞1.5m。同時，要按照安裝要求對加工好的鋼筋籠進行分節(jié)、分類編號儲存，在鋼筋籠表面加蓋防雨布，并設置高于地面5cm，設置的襯墊間距約2m。鋼筋籠在吊安運輸過程中可能發(fā)生變形的情況，可以應用鋼筋焊接每節(jié)端頭和鋼筋籠內環(huán)，直到鋼筋籠起吊至孔口，然后割除。

加焊聲測管與鋼筋籠的主筋時，必須根據圖紙要求進行。確保灌注混凝土的管道暢通，并使管口高出樁頂100mm。順利安裝完檢測管后，要及時監(jiān)控管內的注水狀態(tài)，并用鋼板密封上、下端口，避免將泥漿或水泥漿帶入管內。制作好鋼筋籠后，用平板車運輸到各個樁位，并用汽車吊起吊就位[2]。澆筑混凝土時，鋼筋的骨架會緩慢上浮，因此要在鋼筋籠的上端安裝吊環(huán)，并將支撐設備與中線對齊，從而有效避免鋼筋骨架發(fā)生傾斜和移動。當頂面距鋼筋籠底部約1m時，要緩慢下調混凝土的灌注速度，且一定要嚴格控制混凝土的灌注速度。在提高混凝土拌和物的同時恢復灌注速度，上升導管時，要確保導管位置在鋼筋籠底口上4m。鋼筋籠施工如圖2所示。

圖2 鋼筋籠加工實景圖

3.4 安裝導管

安裝導管時要確保內徑一致，且接口處沒有明顯縫隙，采取內壁光滑、圓順的φ30mm鋼導管，按照標準編號和尺寸從上到下安裝。在使用導管前，對水的密度、壓力承受狀態(tài)和接頭抗拉情況進行精準測試，試壓的壓力約為孔底靜水狀態(tài)壓力的1.5倍。導管的軸線偏差要小于鉆孔深的0.5%。導管長度要根據孔深和工作平臺的高度來衡量。漏斗底與鉆孔上口要保持一定的距離，距離不得小于一節(jié)中間導管。另外，在導管處設置防松動裝置，可以避免導管出現(xiàn)偏差[3]。升降試驗是澆筑混凝土前的必備工作，要提前將安全設備安裝好。由型鋼制成的混凝土澆筑支架可以用于支撐懸吊導管，然后將鋼筋籠吊掛在上部。將導管底部與孔底的距離控制在250～400mm。

3.5 二次清孔及灌注水下混凝土

用泥漿分離設備對澆筑作業(yè)進行二次清孔。澆筑水下混凝土時不得暫停，要保持持續(xù)工作，且澆筑速度應勻速。首批混凝土澆筑完成后，要達到導管首次埋置深度（≥1.0m）和填充導管底部的設計要求，導管埋設深度保持在1～3m。此外，為了保證混凝土澆筑高度達標，需要隨時核對混凝土的數量；為了避免已經完成澆筑的混凝土發(fā)生空洞或卷入浮渣的問題，要在施工過程中盡力控制導管的穩(wěn)定情況。確保埋入混凝土的導管的深度在2～6m，需要工作人員在灌注過程中隨時測量土面的高度，且在拆除導管時，避免消耗過多的時間。初凝前拔出孔口護筒。確定混凝土的頂面位置時，可以采取取樣計算的方法。

4 結束語

綜上所述，因為旋挖機鉆孔灌注樁施工技術能夠顯著提高樁基礎工程項目的施工質量，所以被廣泛應用于工程項目中?；诖?，文章以具體工程為例，詳細分析了旋挖鉆機鉆孔灌注樁施工技術，旨在進一步促進我國旋挖鉆機相關施工技術的發(fā)展。