山區公路橋梁旋挖機鉆孔成樁施工技術

楊永民

（昌黎縣交通運輸局工程一隊，河北秦皇島 066600）

0 引言

山區高速公路橋梁建設工程中鉆孔灌注樁技術應用廣泛，其成樁施工過程中消耗、廢棄的泥漿少、成孔時間短，對于工期緊張的工程項目，旋挖機鉆孔能加快施工進度，縮短施工時間，具有高效、節能、環保等優勢[1]。樁基成樁施工質量是影響樁基受力性能的關鍵因素，樁基受力性能直接影響公路橋梁質量和安全性能[2]。因此，對山區公路橋梁樁基采用旋挖機鉆孔成樁施工需要做好相應的質量控制措施，確保項目竣工驗收合格，提高使用壽命。

1 工程概況

某公路橋梁所處地段為低山丘陵地貌，地形起伏，跨山間溝谷及小河。橋位地質為粉砂巖、砂礫巖、頁巖等。該橋梁工程共有樁基54 根，樁徑2.0 m。引橋共有樁基120 根，其中樁徑1.5 m 樁基6 根、1.6 m 樁基7 根、1.8 m 樁基32 根、2.0 m 樁基54 根、2.2 m 樁基21 根，無水中樁。地下水受地表水及降雨影響明顯。施工場區內有鄉級公路通往場區附近，交通條件較便利。

2 旋挖機鉆孔施工特點

旋挖鉆鉆孔工藝在砂土、粉質土、礫巖、砂巖等巖土層中均有廣泛的應用，可以滿足不同地質條件基礎施工的要求。在交通條件便利，施工場地滿足設備自重承載力的情況下，根據不同類型的土層選擇不同型號的鉆頭和施工方法進行樁基施工[3]。

3 旋挖機鉆孔成樁施工技術要點

3.1 施工準備

旋挖機進場施工前，對施工場地采用挖掘機、自卸汽車、裝載機修筑鉆孔施工平臺及施工便道，并在鉆機就位前進行清理及挖探，保證樁基以下沒有障礙物。場地經平整后必須壓實，確保地基承載力。主要機械設備主要有旋挖鉆機、振動棒、潛水泵、吊車、導管、鋼筋套絲機、鋼筋彎曲機、鋼筋切割機、電焊機、裝載機、挖掘機等。由于鉆機自重較大，為防止便道及施工平臺地基受力不均勻導致設備傾覆及塌孔事故，樁基施工平臺頂部需提前設置長、寬、厚不低于600 mm×150 mm×10 mm 的鋼墊板。

3.2 樁位放樣

樁位放樣精度偏差控制在5 mm 以內，并在樁的前、后、左、右距中心大于2 m 處分別打入定位鋼筋，設置十字形護樁，用砂漿或混凝土保護，防止施工中觸碰偏位，以供隨時檢驗樁中心及鉆機對中情況。

3.3 鉆機就位

根據地質勘察報告所標示的巖層類型及抗壓強度選取合適型號和尺寸的旋挖鉆機。鉆機就位前下方采用鋼板支墊和調平。在鉆進過程中，旋挖鉆機必須鎖定，防止鉆機滑動移位。鉆機就位后，調好鉆桿垂直度，保證鉆頭中心與樁位中心在同一軸線上，對位偏差不大于10 mm。施工過程中，升降鉆頭時要平穩，不得碰撞護壁和孔壁[4]。

3.4 鋼護筒的制作和埋設

鋼護筒采用整體式鋼制護筒，壁厚不小于6 mm，護筒內徑大于樁身直徑至少20 cm，護筒長3 m，在頂口和底口加焊一圈6 mm 厚、15 cm 高的加強圈，接頭焊接密實、飽滿。以放樣定位樁樁位為基準，確定護筒的中心位置，利用挖掘機開挖至設計護筒底以上100 cm 的位置，再利用挖機將護筒擊至設計標高。以控制樁樁位中心坐標為基準，測放出其他孔位中心位置。安設鋼護筒時，先用全站儀進行定位安裝放樣，拉尺確定鋼護筒圓周位置定位固定，水平儀和垂球控制好垂直度。護筒應高于地面不少于30 cm，防止雜物、渣土等落入孔內，樁位有承壓水時，須確保護筒高出承壓水穩定液面2 m 以上。

3.5 旋挖鉆成孔

3.5.1 確定鉆進方式

旋挖鉆機開始鉆進后需根據鉆頭所處不同巖層采用不同的鉆進方式：①軟土層鉆進階段，鉆機整體負載較小，可采取高壓、高鉆速快速鉆進；②黏土層鉆進施工階段，需連續加壓，采取高轉速、低負載模式鉆進；③在摩擦力較大的砂層，可采取循環加壓、回壓鉆進，在減少機器磨損的同時加快鉆進速度；④在振蕩地質構造工況鉆進時，需采用不斷加壓、強行破碎的方式保證鉆頭鉆進；⑤在較硬的砂礫層作業時，旋挖機需采用低轉速持續鉆進，防止采用高轉速造成的鉆頭打滑和鉆孔偏位。

3.5.2 布置泥漿池

在泥漿池布置方面，要考慮泥漿池的選位不能占用樁位，且不能影響現場正常施工流水作業和材料、機械的周轉。可適當增加幾個小的沉淀池，并加長循環槽，以便在清孔作業時能夠有充分的空間來對清出來的泥沙進行有效沉淀。

3.5.3 成孔

旋挖鉆成孔施工階段，需要密切關注出土渣樣類型，準確判斷鉆進土層地質類別，比對實際作業地層地質類別與設計地質剖面圖紙的一致性，發現異常及時上報處理。當在鉆機鉆進過程中遇到強度較大的巖層時，例如鉆頭進入中風化砂巖層，可以采用先小尺寸鉆頭破碎鉆進，再大尺寸鉆頭鉆進出渣的方法對巖層逐步鑿除，加快鉆進速度。為防止孔壁失穩、坍孔等，鉆孔須連續進行、一次成型[5]。孔位鉆設完畢后，應對孔位、孔深、孔傾斜度進行檢驗，并及時上報監理驗收，驗收合格后方可終孔。在旋挖鉆成孔的過程中，需要做好工作項目、鉆進速度、成孔孔徑、成孔深度、孔底標高等現場記錄。鉆孔達到預定鉆孔深度后，提起鉆桿，測量孔深及虛土厚度。

3.6 成孔檢查及清孔

鉆進至設計深度，經監理工程師驗收通過后即可終孔，適當清孔后，提起鉆進鉆頭測定成孔深度、孔徑、垂直度等。測孔采用專用檢孔儀，對孔深、孔徑和孔傾斜度進行檢測。若樁基檢測反映的孔徑、孔斜、孔深達不到檢驗標準，則需重新下鉆頭處理。成孔量測、驗收合格后，立即開展清孔施工，采用挖斗反復撈取沉渣，將孔底殘渣提出孔外。

3.7 鋼筋籠骨架的制作安裝

鋼筋籠適用于整體生產加工，根據吊裝方法放置方向明確。鋼筋籠梁主筋采用直螺紋設備連接。每個橫截面的連接件數量應少于50%，連接件應盡量避免超過50 cm，以確保加固主筋與豎向受力鋼筋之間的連接牢固。鋼筋籠的原材料應用、制作、鋼筋搭接和組裝應符合相關規范。鋼筋籠制作加工完畢后，用專用平板車運至施工現場，并用車輛輔助拼裝。為保證骨架吊裝時外觀無變化，對于長骨架，吊裝前應對內部結構的橫撐進行改進，以提高牢固度。

在起吊的情況下，首先起吊第一個吊鉤，然后將兩個點一起起吊。骨架與路面分離后，小鉤停止提升，繼續升起第二個鉤。對于第二個提升點，第一個提升點的控制能力將逐漸降低，直到骨架和道路垂直。取鉤子，檢查骨架是否垂直。如果沒有垂直，則應進行全面檢查。骨架進入孔的內部結構后，應在垂直狀態下緩慢下降。嚴禁來回擺動和觸摸孔邊。在骨架頂部，必須根據測得的噴嘴相對高度計算定位桿的長度，確保無誤差后，必須通過電焊焊接固定桿。以在鋼筋籠上繪制十字線的形式定義鋼筋籠的中心點。鋼筋籠的中心點應與樁位的中心點相同。平面位置誤差應在5 cm 以下，底部標高偏差應在±10 cm 以內。

4 問題及防治措施

4.1 斜孔

旋挖機鉆孔過程中，某處出現了斜孔問題，分析原因主要是由于該樁位下方有較大的孤石、探頭石，導致鉆進階段鉆機發生不均勻沉降、位移的出現。針對后續的施工，為避免斜孔問題的出現，采取了以下防治措施：①鉆機安裝就位階段，按照鉆機就位要求調平鉆機底座；②軟硬地質層交接面鉆進階段，適當降低鉆進速度；③鉆孔階段發現斜孔現象，立即停止鉆進，分析斜孔產生成因，并回填重鉆；④鉆進階段定時檢查鉆進孔洞數據，及時糾正偏差。

4.2 坍孔

旋挖機鉆孔過程中，某處出現了坍孔問題，分析原因主要是由于護筒埋深不足，護筒下端孔口滲漏，致使孔壁在滲漏作用下失穩坍塌；受施工振動擾動，造成孔口塌陷，引起坍孔；遇破碎地層時鉆進進尺過快或鉆孔遇溶洞。針對后續的施工，為避免坍孔問題的出現，采取了以下防治措施：①探明坍塌位置，將片石和黏土混合物回填到塌孔位置以上1～2 m，等回填物沉積密實后再重新成孔；②鋼筋籠吊進時對準孔中心豎直插入，嚴禁碰撞孔壁；③待孔壁穩定后，采用低速重新鉆進；④成孔后應及時澆筑混凝土。

4.3 擴孔或縮孔

旋挖機鉆孔過程中，出現了擴孔或縮孔問題。擴孔的主要是由于地層土質松散、地下水較多工況下，鉆頭擺幅過大造成；縮孔的主要是鉆錐磨損或補焊不到位、土層中不良土分布過厚造成。針對后續的施工，為避免擴孔或縮孔問題的出現，采取了以下防治措施：①孔壁局部剝離、脫落、坍塌擴孔，若不影響鉆進則無須另行處理，若孔影響鉆進、鉆孔無法達到設計深度，須按坍孔處理；②鉆進階段及時修補鉆頭，避免鉆頭磨損過于嚴重引起縮孔；③軟塑土層鉆進階段，宜適當增大鉆進速度，并采用失水率小的優質泥漿，或反復上下、左右掃孔擴大孔徑。

4.4 漏漿

漏漿形式及發生原因主要有以下兩類情形：①由于回填層松散導致的漏漿，此類漏漿多表現為速度慢，并存在部分部位塌孔的風險；②回填層存在管道導致的漏漿，施工范圍存在廢棄管道，管道穿過樁位，鉆孔到該位置后，漿體從管道位置流出，表現為突發漏漿現象，該情形通過增加泥漿濃度并及時補漿等辦法都不能滿足要求。發現漏漿時，應立即停止沖孔，立即補漿防止孔塌，并根據地質調查資料和預先計劃的措施進行處理。

5 結論

綜上所述，旋挖鉆進工藝鉆進效率高、適應性強，在軟弱土、強度較低的風化巖層鉆孔灌注樁施工中應用廣泛。在山區公路橋梁樁基旋挖鉆孔施工階段，需要強化鉆機就位、鋼護筒埋設、鉆進成孔等環節的質量控制，發生坍孔、斜孔、擴孔、縮孔等問題時，根據問題產生原因采取具有針對性的糾偏或處理措施，及時檢查、調整鉆進施工參數，保證成樁質量。