旋挖機在韶關溶巖地區成孔

陳啟秀

（廣東省地質災害應急搶險技術中心，廣東 廣州 510080）

1 旋挖樁施工的優勢

1.1 適應能力強

建設工程施工所涉及的環境比較復雜，人工挖孔樁與傳統的鉆機相比，其適應性較弱，有一定的局限性，旋挖樁施工技術適合于高速公路、鐵路、橋梁等工程的大孔徑樁基作業，具有良好的適應性。

1.2 成孔速度快

常規鉆機與人工挖孔樁相比，成孔速度較慢，特別是人工挖孔樁，由于天氣的限制很大，一旦下雨，幾天內都不能施工，無法保證成孔工作的效率，旋挖鉆機使用的鉆機在成孔速度上遠遠超過了傳統的挖孔樁。

1.3 低孔隙綜合成本

常規人工挖孔樁這種施工方法有較大的局限性，很難保證相關鉆孔工作的工作效率，不能滿足行距。隨著旋挖鉆機的逐步普及和人工費價格的日益上升，二者之間的矛盾日益激化，人工挖孔樁比旋挖樁成孔較低的施工成本優勢已蕩然無存。旋挖樁在施工過程中，具體流程比較簡單，鉆機的磨損比較小，施工周期短，從側面看，可以節省周轉材料的租賃費和管理費用和資金利息，在很大程度上降低了行業的運營成本。

2 工藝流程

目前溶巖地區樁基成孔采取的護壁形式主要有鋼護筒護壁、高壓旋噴帷幕等，而溶洞處治主要有溶洞預注漿、套鋼護筒、拋填法等，成孔過程主要控制泥漿制備，成孔后采用氣舉反循環清孔方式提高效率。在樁基礎施工中往往是護壁方式與溶洞處理相結合，或者是多種處理方法相結合來使用，并且處理的時間也會各不相同。

本工程采用泥漿護壁旋挖機成孔，其工藝流程如圖1所示。

3 提高成孔效率的處治措施

3.1 注漿預處理

注漿是利用水泥凈漿和水玻璃混合液由下至上旋噴注漿，使空洞緊密地填充高強度水泥漿固結體。雙液法注漿的目的是將水玻璃按一定比例摻入水玻璃，有效地控制水泥固結，有利于溶洞的充填，大大提高了溶洞的處理效率。在采用3孔注漿或者6孔注漿前，先對溶洞內有充填物的部分進行高壓旋噴注水泥漿的處理，待水泥漿強度達到要求以后，再對溶洞內無填充物的空間部分進行高壓旋噴注漿。根據地質鉆探，在樁基護筒內均布3 個或者6 個雙液旋噴灌注孔。通過高壓水泵對溶洞內局部充填的充填物部分進行高壓旋噴注水泥漿進行處理，使其固結增強。在使用高壓旋噴注水泥漿時，壓漿范圍要從溶洞底板開始貫穿整個充填物部分。

3.2 覆蓋層處理方法

采用鋼護筒防護的方法，一律采用引孔的施工工藝，確保鋼護筒跟進至巖面。鋼護筒內徑、壁厚、護筒長度、標高及其防腐要求根據設計要求確定。鋼護筒加工主要標準：垂直度每米不超過0.5cm，焊縫連續，保證不漏水。鋼護筒埋設前對樁位場地進行雜物清除和場地平整，然后在其上測量放樣定出樁位，采用50t 履帶吊吊裝、DZ120 振動錘插打方法進行鋼護筒埋設。其埋深必須滿足設計要求，露出地面0.3m以上。護筒埋置后要復測其樁位偏差，護筒中心與樁位中心偏差不得大于5cm（群樁），垂直度在0.5%以內。

3.3 護壁泥漿控制

鉆機利用膨潤土造漿，利用過濾篩、泥漿罐、泥漿處理器形成泥漿循環系統。在鉆孔中，由于泥漿相對密度大于水的相對密度，故在靜水壓力的作用下，泥漿在井孔壁形成一層泥皮，阻隔孔內外滲流，保護孔壁免于坍塌。開鉆前準備好膨潤土及添加劑等材料，在準備開鉆的樁基護筒和泥漿池內造漿。當含砂超過規定時，停止鉆進，利用大泥漿處理器對泥漿進行處理，將含砂降到5%左右后方可繼續鉆進。施工期間，當樁基護筒內的泥漿性能指標下降到規定的極限值時，抽取造漿池的泥漿（造漿池內的泥漿要求膨潤土參量稍微偏大）對樁孔泥漿進行補充，將泥漿的性能進行調整。當完成一定數量的樁基后，對泥漿性能和本橋處的地層情況有足夠的了解后，可在進行鉆孔施工的樁位處直接添加膨潤土和添加劑進行泥漿性能的調整。樁基澆注砼時，必須將孔內優質泥漿抽到浮箱或相鄰樁基護筒內，作為下次鉆孔的泥漿的補充。每臺鉆機配置一個直徑3m，高3m的泥漿罐作為泥漿處理器，上面設置斜面鋼絲網將顆粒較大的鉆渣分離，罐體下部設置排渣口用來清除沉淀下來的較小顆粒的鉆渣。鉆孔過程中，帶有鉆渣的泥漿由鉆桿中心被吸出，通過泥漿罐和與之相連的護筒沉淀鉆渣，分離出來的優質泥漿循環回樁孔內，重復利用，同時在泥漿循環系統中,增加一臺泥漿除砂器進行除砂，確保泥漿質量。

3.4 旋挖鉆成孔

（1）鉆機就位。旋挖鉆機施工場地地面承載能力應大于250kN/㎡，旋挖鉆機就位后，檢查各項機具的使用性能，檢查鋼絲繩的連接部位，檢查鉆頭與鉆桿之間的機械聯結牢固可靠。

（2）埋設護筒。先以樁位中心，用十字交叉法沿樁位四周測放四個護樁，護樁距樁心中心點的距離根據現場實際情況而定，控制樁不受影響的原則，具體方法是：以樁位中心點為交點，拉出兩條相交直線，鉆頭直徑與樁徑差差不小于30cm，便于埋設護筒。樁心準確后，將樁底整平夯實，再用挖機埋設護筒。安裝護筒時，保證鋼護筒的圓心與樁心重合，護筒壁垂直。埋管時應注意保護套管，防止變形過大。復測不符合施工要求，應重新埋設。護筒如圖2所示。

（3）鉆機安裝。安裝好鉆機后，確保鉆機工作正常。根據設定的樁位，準確地確定鉆機的位置，并確保鉆機的穩定，在保證鉆桿基本直立后，用自動控制系統調整鉆桿，使其保持垂直狀態。

（4）泥漿護壁。利用泥漿護壁施工，利用泥漿和地下水的壓力差控制水壓力。漿液相對密度對保證孔壁穩定和保持壓力差具有重要作用。鉆井液相對密實度較大時，泥漿不能起到擋孔崩塌的作用，但當泥漿相對密度過大時，泥漿泵容易堵塞，甚至造成混凝土澆筑施工困難，不能保證成樁質量的穩定。實踐中需結合工程具體情況，嚴格控制施工土層中泥漿的相對密度，一般控制在1.3～1.5g/cm3，如超過，應立即糾正。

（5）鉆井過程中的垂直控制。該項目采用智能旋挖鉆機，帶有一套車載計算機系統，能自動顯示和調整鉆進深度、垂直度，具體操作如下：旋挖鉆機電腦顯示器調節到顯示鉆桿工作畫面。操縱旋挖鉆機電柄，在操作過程中，將鉆桿X軸Y軸的偏移調整到正負零位，保證鉆孔的垂直。成孔時樁機鉆桿上由垂直度控儀控制樁的垂直度控制，樁機電腦屏幕上會自動顯示，駕駛員可根據情況調整，在施工過程中隨時進行垂直度控制，隨時調整，保證小于1%。

（6）正常鉆進。開孔時應采用慢轉速、輕鉆壓鉆進。樁身成孔鉆（沖）進入基巖后，每鉆進100～500m，應清孔分段取樣一次：非樁端持力層段高為300～500m；樁端持力層段高為100～300m。分析取樣準備終孔驗收。鉆機開鉆前要求場地處理平整堅實，以滿足施工垂直度要求。對孔位時，采用鉛垂線與樁位中心對中。在對完孔位后，操作手啟動定位系統，予以定位記憶。對中孔位后，鉆機不得移位。鉆進開始時，注意鉆進速度。覆蓋層鉆進過程中利用泥漿運輸車從儲漿池轉運泥漿進行補充，確保孔內水頭，并根據覆蓋層實際情況通過添加劑對泥漿性能進行調整。

（7）終孔檢孔。成孔達到設計標高后，利用旋挖鉆機鉆頭進行掃孔。探籠采用型鋼與鋼板制作而成，直徑不小于樁基直徑，長度為外徑4～6 倍，底部做成錐形，重量3～5t。檢孔合格后進行反循環清孔。

3.5 過程孔漏漿處理

施工過程中存在漏漿現象，按照1∶1比例回填黃泥片石，進行密實擠壓，根據現場實際情況夾雜部分包裝水泥回填，增強回填效果。根據施工過程與樁基成孔效率結果分析，黃泥片石拋填擠壓這種方式極大提高成孔效率，縮短樁基礎施工工期，提高樁基安全性，為項目帶來實際利益。

3.6 反循環清孔系統

鋼筋籠安裝完畢后即可進行導管安裝工作，選取壁厚不小于4mm厚度，直徑?20cm無縫管進行氣舉反循環清孔，根據孔徑均勻設置6個清孔點位，管口距離孔底10～20cm，風苞設置在距離孔底1/3孔深處，效率為最高。旋挖鉆機自引進以來發展非常迅速，其技術推廣前景和市場發展前景非常廣闊，同樣由于復雜地形以及迅速發展需要，對旋挖鉆機成孔工藝提出了更高的要求，既要求施工成孔質量，也要求成孔效率，更加要求成孔安全。進一步對鉆機針對性性能提出了更高的實用性要求。

4 旋挖鉆機成孔灌注樁施工質量控制

4.1 完善施工準備工作

在推進具體的施工工作之前，要對周邊的地質和土層進行了解，應結合實際條件和場地情況制定有針對性的技術方案，將負面影響因素控制在合理范圍內。

4.2 加強施工流程管控

實踐中，應嚴格按照施工程序及工作程序進行操作，做到邊澆振搗，絕不能將土及雜物混入混凝土內。根據標準和規范，對鋼筋籠進行堆放和吊運時，應嚴格執行。與此同時，要做好技術交底工作，在施工過程中，如果出現鉆桿跳動、機架晃動等問題，必須立即停止施工，認真檢查，確保不影響施工質量。

4.3 加強施工質量檢驗

建設前期，要對流態混凝土以及鋼材等施工原料進行嚴格的檢查，核對各工序的施工及監控手段等。施工過程中，應仔細檢查成孔、鋼筋籠放置及混凝土灌注等，確保施工過程中各道工序規范，避免出現施工質量問題。

5 結語

通過在韶關保利中瑞花園項目巖溶地區樁基旋挖鉆機施工實踐，采取合理有效的處治措施，極大地提高了旋挖鉆機成孔效率，為以后在項目建設中的巖溶地區樁基旋挖鉆機成孔積累了寶貴的經驗。結合多種預防處理措施，巖溶地區旋挖鉆機成孔效率可以大幅提高。