高速公路互通地道橋工程中的回旋鉆施工技術(shù)探討

摘要：高速公路作為不同地區(qū)經(jīng)濟(jì)、文化聯(lián)通的橋梁，是我國陸地交通體系的重要組成部分，保證高速公路工程施工質(zhì)量對推動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展、解決民生問題有著重要意義。在路橋工程施工中，路基強(qiáng)化是極其重要的施工環(huán)節(jié)，雖然鉆孔灌注樁施工技術(shù)日益成熟，但如果施工工藝不當(dāng)，依然會影響整體施工質(zhì)量和工程進(jìn)度。基于此，結(jié)合某高速公路互通地道橋工程案例，探究回旋鉆施工技術(shù)應(yīng)用措施，同時分析施工技術(shù)的應(yīng)用難點，并提出相應(yīng)的解決措施，旨在保障鉆孔灌注樁整體的施工質(zhì)量水平、提高路基工程使用安全性能、保障高速公路工程的綜合建設(shè)效益。

關(guān)鍵詞：高速公路互通地道橋工程回旋鉆施工鉆孔

ExplorationofRotaryDrillingConstructionTechnologyinHighwayInterchangeTunnelBridgeEngineering

NANHaitao

ShandongHengxinConstructionEngineeringCo.，Ltd.，Binzhou，ShandongProvince，256600China

Abstract：Asabridgeconnectingtheeconomyandcultureofdifferentregions，highwayisanimportantcomponentofChina'slandtransportationsystem.Ensuringtheconstructionqualityofhighwayisofgreatsignificanceforpromotinglocaleconomicdevelopmentandsolvingpeople'slivelihoodproblems.Intheconstructionofroadandbridgeengineering，roadbedreinforcementisanextremelyimportantconstructionlink.Althoughtheconstructiontechnologyofboredpilesisbecomingincreasinglymature，improperconstructiontechniquescanstillaffecttheoverallconstructionqualityandprojectprogress.Basedonthis，thisarticlecombinesacasestudyofahighwayinterchangebridgeprojecttoexploretheapplicationmeasuresofrotarydrillingconstructiontechnology.Atthesametime，itanalyzestheapplicationdifficultiesofconstructiontechnologyandproposescorrespondingsolutions，aimingtoensuretheoverallconstructionqualitylevelofboredpiles，improvethesafetyperformanceofroadbedengineering，andensurethecomprehensiveconstructionbenefitsofhighwayengineering.

KeyWords：Highways;Interchangetunnelbridgeengineering;Rotarydrillingconstruction;Drill

隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，近些年，新建高速公路工程數(shù)量也逐漸增多。由于高速公路里程長，施工中，需要經(jīng)過多種地質(zhì)條件，其中，軟土路基是十分常見的路基形式，如果不采取有效的治理措施，很容易造成公路不均勻沉降、邊坡坍塌等問題。鉆孔灌注樁是常見的路基強(qiáng)化技術(shù)，其施工核心工藝就是成孔。近些年，回旋鉆成孔工藝在鉆孔灌注樁領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛，該技術(shù)具有成本低、適用性強(qiáng)、垂直度高等優(yōu)勢。但在實際應(yīng)用中，要掌握回旋鉆的施工要點，需要施工人員掌握專業(yè)技能，減少客觀因素的負(fù)面影響，這樣才能夠充分發(fā)揮回旋鉆施工技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，保障高速公路工程施工安全和使用壽命。

1回旋鉆施工技術(shù)相關(guān)闡述

回旋鉆施工技術(shù)是指采用回旋鉆裝置進(jìn)行鉆孔作業(yè)的一項技術(shù)措施。回旋鉆設(shè)備是一種將空氣轉(zhuǎn)化為機(jī)械動力實現(xiàn)巖石破碎的一類機(jī)械設(shè)備。空氣壓縮之后，經(jīng)過氣水分離、油霧器、氣動控制閥，將處理后的氣體分成兩路：一路進(jìn)入到氣缸的腔室內(nèi)產(chǎn)生軸向力，讓氣缸活塞運動帶動鉆具動作；一路氣體通過減速器的風(fēng)速回管進(jìn)入到?jīng)_擊器中，驅(qū)動鑿巖機(jī)械動作，可實現(xiàn)土層內(nèi)巖石破碎[1]。

回旋鉆施工技術(shù)適用性非常強(qiáng)，可適用于粉土、黏土、砂土、人工回填土、淤泥土、碎石層等各類地質(zhì)條件，其強(qiáng)大扭矩動力頭、自動內(nèi)鎖式伸縮鉆桿可在各類巖土層中實現(xiàn)鉆孔功能，更好地滿足施工要求。在實際應(yīng)用中，其具有功率大、輸出扭矩大、功能豐富、作業(yè)靈活、施工效率高等優(yōu)勢，最大鉆孔深度可達(dá)到百米級別，最大鉆孔直徑可達(dá)3m。

2回旋鉆施工技術(shù)措施

某高速公路樞紐互通主線長度為2.15km，其中，地道橋總長度為98.23km，總共分為12個節(jié)段，寬度為16.4m、高度為7.2m，節(jié)段均是由鋼筋混凝土構(gòu)成的箱體，底板、頂板和墻身厚度分別為1.4m、1.2m和1.2m。在設(shè)計方案中，互通總體采用了變形苜蓿葉式立交設(shè)計，互通地道橋樁基采用了回旋鉆工藝。

2.1鉆機(jī)就位

按照設(shè)計方案準(zhǔn)備所需型號的回旋鉆機(jī)，并進(jìn)行性能測試，確保所選的回旋鉆機(jī)符合施工標(biāo)準(zhǔn)。將回旋鉆機(jī)運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，在前期標(biāo)定區(qū)域布設(shè)回旋鉆機(jī)，在布設(shè)中，應(yīng)將枕木墊在回旋鉆機(jī)下方，進(jìn)行調(diào)整以保持平整度。在實際應(yīng)用中，回旋鉆機(jī)對施工場地有較高的要求，應(yīng)保證施工平臺平整和穩(wěn)定，如有需要，可在回旋鉆機(jī)底部設(shè)置鋼板或使用混凝土強(qiáng)化，確保回旋鉆機(jī)在作業(yè)中不會發(fā)生傾斜。在完成回旋鉆機(jī)布設(shè)工作中，應(yīng)在指定位置將其鎖定，避免出現(xiàn)滑移情況，實時觀察施工平臺、回旋鉆機(jī)是否穩(wěn)定。特別是在軟土路基條件下，如果出現(xiàn)滑移情況，需要及時采取強(qiáng)化措施。另外，調(diào)整鉆桿垂直度，保持樁中心和鉆桿頭保持在相同直線上，偏差量不得超過±10mm。鉆孔作業(yè)必須保證下鉆垂直度，最大偏差不得超過1°，否則要重新修正鉆桿垂直度[2]。

2.2護(hù)筒埋設(shè)

1. 在下鉆前，應(yīng)埋設(shè)護(hù)筒。使用10mm厚的Aboi/rZPf/Fk7T3mVvzEYA==鋼板制作護(hù)筒，要求護(hù)筒直徑不低于樁徑+20cm長度，護(hù)筒長度為2m。護(hù)筒頂部20cm處焊接鋼板，吊鉤孔外側(cè)焊接鋼板，確保護(hù)筒的防水性能及荷載性達(dá)標(biāo)。
2. 使用起重機(jī)吊起護(hù)筒，并將其垂直放入到孔洞中，要求下放期間的護(hù)筒中心與孔位中心重疊。完成吊放工作后，人工使用水平尺檢測護(hù)筒垂直度是否滿足標(biāo)準(zhǔn)，垂直度達(dá)標(biāo)，即可進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)作業(yè)。在護(hù)筒周圍對稱填入含水黏土，對周圍進(jìn)行夯實。整個回填作業(yè)期間，必須要時刻保持垂直度達(dá)標(biāo)，嚴(yán)禁產(chǎn)生護(hù)筒傾斜。
3. 為了避免護(hù)筒底部塌方或滲漏，在初期回填中，應(yīng)先填入40cm左右厚度的黏土，旨在避免泥漿流失、護(hù)筒位移等問題。
4. 采用挖埋法，根據(jù)前期測量放樣標(biāo)定的中心點，在孔底部標(biāo)注鉆孔中心點位，使用挖掘機(jī)開挖。埋設(shè)護(hù)筒中，應(yīng)確保鉆頭布置的精準(zhǔn)性，為保障后期作業(yè)精度奠定基礎(chǔ)。關(guān)注護(hù)筒埋設(shè)參數(shù)是否正確，一般護(hù)筒埋設(shè)深度為0.5m，護(hù)筒頂部要突出地面不小于30cm高度，以防雜物、碎石、草木等進(jìn)入到孔洞內(nèi)部[3]。
5. 對回旋鉆機(jī)作業(yè)范圍的地面進(jìn)行平整處理，提前設(shè)置好泥漿排放溝。

2.3鉆孔施工

2.3.1護(hù)筒內(nèi)鉆進(jìn)

在正式下鉆前，應(yīng)最后一次確定回旋鉆機(jī)布設(shè)位置是否準(zhǔn)確，提高鉆桿，對準(zhǔn)下鉆點位。在護(hù)筒內(nèi)，使用攪拌設(shè)備進(jìn)行泥漿打漿處理，保證泥漿均勻性，鉆頭可順利進(jìn)入。待到打漿的泥漿比重為1.15倍以上后，即可鉆進(jìn)。鉆進(jìn)期間，保持下鉆速度的均勻性，避免產(chǎn)生較大的偏差，起到良好的護(hù)壁保護(hù)工作。

2.3.2淺層泥土層鉆進(jìn)

在開展鉆進(jìn)作業(yè)中，應(yīng)保持鉆進(jìn)的連續(xù)性，中途不得中斷鉆進(jìn)。具體可以結(jié)合鉆進(jìn)周圍土壤情況調(diào)節(jié)泥漿比重和鉆機(jī)速度，如果遇到特殊情況，應(yīng)停鉆檢查，并盡快恢復(fù)鉆進(jìn)作業(yè)。長桿替換期間，應(yīng)保證設(shè)備之間的連接緊密性，避免連接松動出現(xiàn)掉桿或漏水等問題。先從護(hù)筒腳部開始下鉆，前期應(yīng)放慢鉆進(jìn)速度，鉆進(jìn)到一定深度后，可適當(dāng)提高鉆進(jìn)速度。鉆進(jìn)期間，應(yīng)時刻觀察泥漿水頭高度，及時采取堵漏方式處理滲漏問題。為了最大程度上控制斜孔、彎孔、擴(kuò)孔等問題發(fā)生，可采用減壓法鉆進(jìn)，保持鉆機(jī)主吊鉤重量之和不超過總重量的80%，此時，可有效保持鉆桿鉆進(jìn)的垂直度（無限接近90°），使其長期處在最佳的作業(yè)狀態(tài)，鉆頭回轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)[4]。

2.3.3卵石土層鉆進(jìn)

卵石土層是鉆進(jìn)期間常見的土層形式，一般情況下，所遇到的卵石層粒徑在2～7cm，首次循環(huán)不利于排除泥漿，此時，則可將回旋鉆機(jī)調(diào)節(jié)成反向循環(huán)作業(yè)方式。在卵石土層鉆入之后，可適當(dāng)更換成大規(guī)格鉆頭，嚴(yán)格控制下鉆壓力和旋轉(zhuǎn)速度，確保卵石土層鉆進(jìn)的穩(wěn)定性。

2.4終孔

待到鉆孔高度達(dá)到設(shè)計標(biāo)高之后，應(yīng)進(jìn)行清渣處理，將鉆頭保持空鉆1h以上。在鉆孔期間，孔底會生成非常多的沉渣，如果沉渣處理不當(dāng)，會直接影響灌注樁整體的承載性能，必須要做好沉渣清理工作。根據(jù)鉆具長度、設(shè)備高度等參數(shù)，確定孔深參數(shù)，確保實際參數(shù)與設(shè)計參數(shù)相一致。

2.5清孔

清孔總共分為兩次進(jìn)行。首次清孔應(yīng)將孔底沉渣厚度控制到20cm以上，通過注入泥漿的方法將孔底沉渣帶出。后續(xù)沉渣會再次堆積，孔底沉渣厚度會逐漸上升，此時，要進(jìn)行二次清孔，要求最終孔底沉渣厚度不超過20cm[5]。泥漿參數(shù)會最終影響沉渣清除質(zhì)量，因此，必須要按照表1標(biāo)準(zhǔn)制作泥漿。

3技術(shù)難點與應(yīng)對策略

3.1技術(shù)難點

某高速公路樞紐互通地道橋工程施工現(xiàn)場地質(zhì)條件較差。頂部土層為淤泥土和塑性黏土，施工難度較大；下層主要為厚度較大的細(xì)砂層和粉砂層，地層較為連續(xù)；底部主要為粉狀黏土和砂礫土，導(dǎo)致整個鉆孔過程的土層存在較大起伏，不利于保持鉆孔質(zhì)量。

3.2應(yīng)對策略

3.2.1施工參數(shù)控制

結(jié)合前期勘察數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的土層特點，采取相對應(yīng)的鉆壓參數(shù)和鉆進(jìn)速率參數(shù)，保證鉆進(jìn)施工的針對性。在粉砂層鉆進(jìn)中InRIOJALR5/q14jbqQHshw==，應(yīng)減緩鉆進(jìn)速度；在砂礫層鉆進(jìn)中，應(yīng)保持正常的鉆進(jìn)速率。鉆壓可在鉆進(jìn)穩(wěn)定后適當(dāng)提升，但最高不得超過鉆具整體重力的80%。本工程樁體設(shè)計長度為45m，樁體進(jìn)入到巖層深度達(dá)到7m以上。為了保證垂直度偏差不超過標(biāo)準(zhǔn)范圍，在鉆進(jìn)作業(yè)中，可在鉆頭上添加配重，保證下鉆時更加穩(wěn)定，在配重頂部設(shè)置扶正器（與鉆頭直徑規(guī)格相同），借助上下孔同心圓，確保垂直度不產(chǎn)生偏移。鉆進(jìn)期間，如果鉆機(jī)出現(xiàn)振動情況，則會增加偏移概率，這就需要在添加鉆桿時檢測并調(diào)整鉆進(jìn)的整體水平度。

3.2.2保障措施

為了充分發(fā)揮回旋鉆施工技術(shù)效益、保證鉆進(jìn)施工的安全性，應(yīng)做好現(xiàn)場管理，采取有效的保障措施，其主要表現(xiàn)為以下幾個方面。

1. 應(yīng)確保回旋鉆機(jī)扭矩符合鉆進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，且具備良好的控制性能。
2. 由于本工程施工場地的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，為了避免產(chǎn)生塌孔、卡鉆等事故，應(yīng)提前采取有效的預(yù)防措施，并提前制訂好事故應(yīng)對方案和緊急方案。
3. 鉆進(jìn)施工中，如果回旋鉆機(jī)突發(fā)狀況產(chǎn)生故障，可能會長時間無法繼續(xù)開工，停工階段容易產(chǎn)生塌孔和縮孔問題，延長整個工程的施工周期。為了避免出現(xiàn)此類事故，則要在開工前做好回旋鉆機(jī)養(yǎng)護(hù)和檢驗，排除回旋鉆機(jī)的隱藏故障，保證可以順利開工[6]。
4. 必須保證孔底沉渣清理質(zhì)量，清孔工作不低于2次，保證泥漿配置參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)，避免影響排渣效率，最大程度上減少孔底沉渣厚度。
5. 為bHUyPnijzEJBvOryr/R9CQ==了避免產(chǎn)生串孔、塌孔等現(xiàn)象，應(yīng)保證護(hù)筒中的水位時刻高于高潮點位。
6. 為了同時保障成孔效率和質(zhì)量，在鉆進(jìn)施工中，應(yīng)加強(qiáng)護(hù)筒周圍的清理和防護(hù)工作，避免外部石塊、土塊、草木等雜物進(jìn)入到孔內(nèi)。

4結(jié)語

綜上所述，隨著我國高速公路事業(yè)的不斷發(fā)展，新建路橋工程數(shù)量不斷增多和建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，對鉆孔灌注樁施工工藝提出了更高的要求。回旋鉆施工技術(shù)在實際應(yīng)用中具有效率高、質(zhì)量好、噪聲低、設(shè)備操作靈活等特點，近些年，其在鉆孔灌注樁施工領(lǐng)域的應(yīng)用愈加頻繁，這就需要掌握回旋鉆施工技術(shù)要點，加強(qiáng)質(zhì)量管理工作，針對可能發(fā)生的問題采取有效的預(yù)防措施，做好施工現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)工作，這樣才能夠充分發(fā)揮回旋鉆施工技術(shù)的綜合效益，保障路橋工程順利完工。

參考文獻(xiàn)

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