泥漿護(hù)壁旋挖成孔灌注樁施工技術(shù)

摘要：文中結(jié)合施工實(shí)踐，詳細(xì)總結(jié)了旋挖鉆機(jī)在泥漿護(hù)壁成孔灌注樁施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：旋挖鉆機(jī) 泥漿護(hù)壁 灌注樁 成孔

0 引言

旋挖鉆孔灌注樁技術(shù)被譽(yù)為“綠色施工工藝”，這項(xiàng)施工技術(shù)能在保證工程質(zhì)量的前提下提高工作效率，而且不會(huì)造成嚴(yán)重的塵土泥漿污染。它主要是采用國際先進(jìn)設(shè)備—旋挖鉆機(jī)施工，自動(dòng)定位，垂直旋孔，能保證成孔質(zhì)量。這項(xiàng)施工技術(shù)具有很高的自動(dòng)化程度及鉆進(jìn)效率，旋挖斗能子啊短時(shí)間內(nèi)迅速穿過各種含石量少的復(fù)雜地層，憑借這些技術(shù)優(yōu)勢，旋挖鉆孔灌注樁技術(shù)可廣泛應(yīng)用到樁基施工尤其是城市樁基項(xiàng)目施工中。

1 工程概況

某鐵路工程，基礎(chǔ)為樁基為鉆孔灌注樁，樁徑分別是1000mm、1200mm、1500mm。樁長18～20m不等，共計(jì)376根。地質(zhì)情況：土層自上而下依次為，雜填土厚8～9.2m，灰黃色-灰黑色，以砂巖塊、煤渣為主，稍濕、稍密，細(xì)砂層:6.3～9.5m淺黃色，成分以石英、長石為主，局部夾有中砂、礫石，稍濕、飽和，稍密-中密.圓礫層:厚2.4～4.0m，灰黃色，成分以砂巖、頁巖、石英巖為主，中密.砂巖層:厚1.2～5.0m，黃綠色-青灰色，成分以石英、長石為主，強(qiáng)風(fēng)化-弱風(fēng)化。持力層為圓礫層，進(jìn)入圓礫層的深度大于或等于樁深直徑。

2 樁基施工方案的選擇

樁基工期只有45天，且面對復(fù)雜地質(zhì)情況，功率為55kw，在目前地質(zhì)情況下，一臺(tái)沖擊鉆沖擊鉆每天成孔0.5個(gè)，在規(guī)定工期內(nèi)，需要17臺(tái)沖擊鉆，用電功率為935kw，配發(fā)電機(jī)成本高，由于供電段只能提供200kw的施工用電能力，因此此種方案不可取。

一臺(tái)全自動(dòng)狀態(tài)好的旋挖機(jī)24小時(shí)成孔可以達(dá)到20個(gè)，加上清渣、安裝鋼筋籠、安裝導(dǎo)管、水下混凝土澆筑的時(shí)間影響，每天可以成樁5個(gè)。旋挖機(jī)的動(dòng)力為柴油機(jī)，無需用電，這樣解決了電力不足的矛盾。但是在雜填土層，旋挖機(jī)面對石塊無能為力。根據(jù)這種情況，雜填土的塊石采用人工挖孔，混凝土護(hù)壁。保證足夠的人力，人工挖孔清理塊石的半成孔數(shù)量大于等于旋挖機(jī)的成孔數(shù)量，這樣既能保證工期又能解決電力不足的問題，由于施工速度快，降低了成本。綜上所述，選擇雜填塊石層采用人工挖孔，其余地層采用旋挖機(jī)成孔，泥漿護(hù)壁，水下混凝土澆筑成樁。

3 施工工藝與技術(shù)控制

3.1 鉆機(jī)定位根據(jù)施工規(guī)范對樁位進(jìn)行復(fù)核，埋設(shè)好護(hù)筒，并測定地坪和護(hù)筒的標(biāo)高以后，才能安排鉆機(jī)的位置。根據(jù)“水平、垂直、準(zhǔn)確、穩(wěn)固”的要求對樁機(jī)進(jìn)行定位，鉆機(jī)導(dǎo)桿中心線、回旋盤中心線、護(hù)筒中心線應(yīng)保持在同一直線。

3.2 泥漿制備 為避免鉆孔灌注樁在施工過程中發(fā)生坍孔，穩(wěn)定孔內(nèi)水位及便于挾帶鉆碴，通過澎潤土制成泥漿進(jìn)行護(hù)壁。泥漿護(hù)壁主要依靠地下水和泥漿間的壓力差來對水壓力進(jìn)行有效的控制，從而保證孔壁性能穩(wěn)定，而泥漿在維持壓力差的過程中發(fā)揮著重要的作用。若鉆孔中泥漿的比重達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，則在阻擋土體坍塌的問題上，泥漿護(hù)壁就很難發(fā)揮其應(yīng)有的作用；泥漿比重若超出了設(shè)計(jì)要求，則極易堵塞泥漿泵，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響混凝土的置換，這樣就無法確保成樁質(zhì)量。選擇何種指標(biāo)往往決定著泥漿作用的發(fā)揮。以本工程現(xiàn)場施工情況為例，只考慮細(xì)砂層和圓礫層，綜合考慮選擇泥漿的比重為1.15。

3.3 鉆進(jìn)成孔 成孔前，一定要對鉆斗保徑裝置進(jìn)行檢查，重點(diǎn)檢查鉆斗的直徑及其磨損情況，施工時(shí)檢查并及時(shí)更換磨損程度較大的鉆斗。

成孔中，根據(jù)設(shè)計(jì)的參數(shù)開展施工活動(dòng)，并指派專人對地質(zhì)特征、機(jī)械設(shè)備損壞、障礙物和鉆進(jìn)深度等成孔參數(shù)進(jìn)行記錄，且要保證參數(shù)記錄清晰、準(zhǔn)確、及時(shí)。

旋挖鉆機(jī)配備電子控制系統(tǒng)，這樣能隨時(shí)檢測鉆桿的垂直度，并對不符合要求的垂直度進(jìn)行合理的調(diào)整。自動(dòng)調(diào)整鉆桿的垂直度。值班對孔人員指揮操作手將旋挖鉆斗對準(zhǔn)護(hù)筒的中心，操作手按操縱桿，觀察電腦盤，當(dāng)復(fù)位為零時(shí)，表明鉆桿垂直于孔徑中心。鉆孔時(shí)，操作人員必須參照當(dāng)?shù)氐牡乩項(xiàng)l件來確定進(jìn)尺速度，即從硬地層向軟地層鉆進(jìn)，允許對鉆進(jìn)速度進(jìn)行合理的調(diào)整；如果軟地層變成了硬地層，則要嚴(yán)格限制鉆進(jìn)速度；在易縮徑的地層中，為避免出現(xiàn)縮徑現(xiàn)象，必須確定以個(gè)合理的掃孔次數(shù)；通過快轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)的方式進(jìn)行硬塑層的鉆進(jìn)施工，這樣能保證鉆進(jìn)效率；通過慢轉(zhuǎn)速慢鉆進(jìn)的方法進(jìn)行砂層鉆進(jìn)施工，泥漿的粘度及其比重可提高些。根據(jù)施工規(guī)范對進(jìn)口泥漿指標(biāo)和出口泥漿指標(biāo)進(jìn)行檢查，以免出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。

成孔深度滿足施工要求時(shí)，本工程成樁的深度為地面至圓礫層＋進(jìn)入圓礫層樁深直徑。第一次清孔要在監(jiān)理工程師驗(yàn)收后進(jìn)行。

3.4 一次清孔 為防止出現(xiàn)泥漿指標(biāo)超標(biāo)現(xiàn)象，必須對泥漿指標(biāo)進(jìn)行檢測。檢測后，鉆頭要放入孔底掃孔，將沉渣撈走，然后徹底清孔。完成清孔并經(jīng)過自檢后，再和監(jiān)理工程師一起測量孔深，測量數(shù)據(jù)就是第二次清孔后對沉渣進(jìn)行檢測的依據(jù)。

3.5 鋼筋籠制作安裝 成孔快、沉渣少是旋挖鉆機(jī)的作業(yè)優(yōu)勢。因此，制備和裝設(shè)鋼筋籠時(shí)，為避免孔壁被鋼筋籠刮傷，應(yīng)該采取一定的預(yù)防措施，從而減少沉渣厚度，避免塌孔的出現(xiàn)。操作人員在施工過程中，應(yīng)該嚴(yán)格按工藝流程來制作鋼筋籠，其外徑即直線度是關(guān)鍵的制作步驟，另外還要保證主筋搭接、縱橫筋交叉點(diǎn)的焊接質(zhì)量。鑒于此，施工人員應(yīng)該對鋼筋籠保護(hù)層墊塊的設(shè)置進(jìn)行檢查。該項(xiàng)目施工過程中，必須沿鋼筋籠設(shè)置一組圓柱形砂漿墊塊，每組之間保持2米的間距，一組四個(gè)，呈90°均勻放置，這樣就能有效防止孔壁被鋼筋籠刮傷，同時(shí)也能正確擺放鋼筋籠，確?；炷帘Ｗo(hù)層均勻。

吊裝鋼筋籠時(shí)，必須是3點(diǎn)起吊，使籠軸線重合。入孔時(shí)，鋼筋籠必須垂直于孔位穩(wěn)定、緩慢地放置。吊裝過程中盡量不讓鋼筋籠與孔壁發(fā)生碰撞，而且切忌使其晃動(dòng)或快速下放。

3.6 下導(dǎo)管 導(dǎo)管要定期進(jìn)行水密性試驗(yàn)，下導(dǎo)管前要檢查是否漏氣、漏水和變形，是否安放了“O”形密封圈。止水栓選用等于導(dǎo)管內(nèi)徑的皮球，防止泥漿倒流，稀釋混凝土。在混凝土澆筑過程中，皮球從導(dǎo)管沖出，浮出泥漿表面，當(dāng)泥漿液面上升至護(hù)筒頂端以下20cm時(shí)，將皮球取出，以便下根樁再用。

導(dǎo)管要依次下放，全部下入孔內(nèi)后，應(yīng)放到孔底，以便核對導(dǎo)管長度及孔深，然后提起30～50cm。

3.7 二次清孔 測試進(jìn)、出口泥漿指標(biāo)，調(diào)整到確定的參數(shù)，用無收縮水文測繩、標(biāo)準(zhǔn)測錘測沉渣值，一般控制在≤5cm范圍內(nèi)。如果發(fā)現(xiàn)沉渣厚度超過5cm，將導(dǎo)管用起重機(jī)提起，再用旋挖機(jī)清孔，用測繩測量沉渣的深度，小于5cm，再下鋼筋籠和導(dǎo)管。

3.8 水下混凝土澆筑 水下混凝土澆筑是最后一道關(guān)鍵性的工序，施工質(zhì)量將嚴(yán)重影響灌注樁的質(zhì)量，所以在施工中必須注意以下幾點(diǎn):

①導(dǎo)管必須嚴(yán)密，長度適中，保證底端距孔底30～50cm。②混凝土拌和必須均勻，坍落度控制在18～22cm，首批混凝土必須保證封底成功。③混凝土澆筑必須連續(xù)作業(yè)，嚴(yán)禁中斷澆筑。④澆筑過程中應(yīng)有專人記錄，以防導(dǎo)管提升過猛或?qū)Ч苈袢脒^深，造成斷樁。⑤灌注樁的頂面標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)值高50～100cm，以確保樁頂混凝土的質(zhì)量。

4 結(jié)束語

和傳統(tǒng)潛水鉆機(jī)相比，將旋挖鉆機(jī)的圓柱形鉆斗提離泥漿液面的過程中，鉆頭下局部空間會(huì)處于“真空”狀態(tài)，因?yàn)樘嵘@斗的過程中，護(hù)筒下部和孔眼相交處的孔壁極易受到泥漿的沖刷，導(dǎo)致護(hù)筒底孔壁坍塌，所以一定要根據(jù)施工要求回填并夯實(shí)護(hù)筒四周的回填土。

要對水文地質(zhì)進(jìn)行具體的分析，根據(jù)地質(zhì)層理，對泥漿比重即鉆進(jìn)速度進(jìn)行合理的調(diào)整，特別是要提前安排控制措施，以應(yīng)對不良地層發(fā)生的各種狀況。

鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量屬一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，上層結(jié)構(gòu)的安全以及項(xiàng)目建設(shè)結(jié)束以后建筑物的沉降情況等主要取決于成樁質(zhì)量。因?yàn)闃痘A(chǔ)的施工工序比較不同于一般的工序，往往一次極小的失誤就會(huì)引發(fā)大的質(zhì)量事故，因此，施工時(shí)必須以預(yù)防為主，加強(qiáng)施工中的成孔、鋼筋籠制作安裝、水下混凝土灌注等過程中的各環(huán)節(jié)的管理，按照設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范的要求，及時(shí)解決施工過程中出現(xiàn)的各種問題。