探討旋挖鉆在橋梁樁基成孔施工中的缺陷與控制

葉 帥

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司)

1 孔身偏斜

鉆孔傾斜是旋挖鉆施工中很容易出現(xiàn)的問題，特別是巖層節(jié)理傾斜嚴(yán)重時(shí)更容易出現(xiàn)。但是我們也不需要擔(dān)心，因?yàn)樾阢@機(jī)的顯示器顯示桅桿工作畫面，從桅桿工作畫面中可實(shí)時(shí)觀察到桅桿的x 軸、Y 軸方向的偏移，在施工過程中，操作人員可通過顯示器的桅桿工作界面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)桅桿的位置狀態(tài)，使桅桿最終達(dá)到作業(yè)成孔的設(shè)定位置。在施工過程中，有時(shí)也需要斜孔作業(yè)，操作人員需要通過顯示器上的自動(dòng)定位按鈕進(jìn)行自設(shè)定零位，然后再進(jìn)行相同的調(diào)垂操作。

在鉆無水干孔時(shí)用測(cè)繩就可以檢孔，但在有水和泥漿鉆孔中，須用檢孔器經(jīng)常檢孔。檢孔器用鋼筋籠做成，其外徑等于設(shè)計(jì)孔徑，長(zhǎng)度等于孔徑的4～6 倍。每鉆進(jìn)10 m，接近通過易縮孔土層(軟土、軟塑土層、低液限粘土等)或更換鉆斗前都必須檢孔。當(dāng)檢孔器不能沉到原來鉆達(dá)的深度，或偏離大繩(拉緊時(shí))的位置即偏移護(hù)筒中心時(shí)，應(yīng)考慮可能發(fā)生了彎孔、斜孔或縮孔等情況。遇有孔身偏斜、彎曲時(shí)應(yīng)分析原因，進(jìn)行處理，一般可在偏斜處吊住鉆錐反復(fù)掃孔，使鉆孔正直，如不嚴(yán)重時(shí)可調(diào)整鉆機(jī)位置或鉆具繼續(xù)鉆孔，偏斜嚴(yán)重時(shí)應(yīng)回填粘性土到偏斜處，待沉積密實(shí)后再鉆進(jìn)，鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高經(jīng)檢驗(yàn)合格后即可終孔。

2 擴(kuò) 孔

(1)泥漿原因:泥漿質(zhì)量不合格，泥漿比重、粘度或含砂率達(dá)不到技術(shù)要求，使泥漿不能有效的護(hù)壁，造成松散地層坍塌。在地下水較高的地區(qū)，孔內(nèi)泥漿面如果低于地下水位，孔內(nèi)地下水滲入孔內(nèi)，造成軟流塑層流陷，松散地層坍塌，孔徑擴(kuò)大。

(2)操作原因:在軟流塑地層，由于鉆感不明顯，鉆頭往往是壓入而不是鉆入該地層，使鉆頭和四周的泥土粘連，形成泥包鉆頭現(xiàn)象，而且由于鉆具的擾動(dòng)使該層趨于液化，使地層失去原有的穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)提鉆時(shí)出現(xiàn)活塞效應(yīng)，使鉆頭周邊的部分泥土被抽吸到鉆頭下部，使得孔壁部分泥土流入孔內(nèi)造成超徑。

(3)鉆頭和鉆桿的連接問題:由于鉆頭和鉆桿的連接卡方長(zhǎng)時(shí)間的使用磨損，鉆桿的公方磨損變小，而鉆頭上的母方磨損變大，使連接間隙變大，當(dāng)旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭和鉆桿形成一定的角度，使鉆頭的回轉(zhuǎn)直徑大于鉆頭直徑，成孔大于設(shè)計(jì)成孔直徑，造成超徑。

為了預(yù)防成孔超徑我們需要做到以下幾點(diǎn)措施:

①保持孔內(nèi)泥漿面的高度，增加對(duì)孔壁的壓力。

當(dāng)?shù)叵滤惠^高的軟流塑和松散地區(qū)，首先保證泥漿的質(zhì)量，使各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到施工要求，使泥漿能充分護(hù)壁。為保持孔內(nèi)泥漿面，在孔口做一圍堰與孔內(nèi)泥漿相連，當(dāng)提出鉆具時(shí)，圍堰內(nèi)的泥漿補(bǔ)充到孔內(nèi)，使孔內(nèi)泥漿始終高于地下水位，且泥漿面越高，對(duì)孔壁的壓力越大，孔壁越穩(wěn)定。

②控制鉆進(jìn)，避免泥包鉆頭現(xiàn)象

當(dāng)鉆進(jìn)軟流塑地層時(shí)，為了避免鉆頭壓入地層，鉆進(jìn)時(shí)記錄每次的孔深，下鉆時(shí)從該深度鉆進(jìn);控制鉆進(jìn)的速度，減少對(duì)該層過大的擾動(dòng)。

③控制進(jìn)尺

在軟流塑地層，進(jìn)尺要小于正常地層的進(jìn)尺，避免或減少提鉆時(shí)活塞效應(yīng)所產(chǎn)生的阻力。

④保持鉆頭外表光滑

避免或減少糊鉆在軟流塑地層，每次提鉆時(shí)，鉆頭周圍經(jīng)常附著一些粘性土，要及時(shí)清除掉，減少鉆頭與周圍粘性土的粘連，以免造成糊鉆。

⑤減少鉆頭和鉆桿的連接間隙

要經(jīng)常檢查鉆頭和鉆桿的連接卡方，有磨損及時(shí)修補(bǔ)，減少連接間隙。

3 坍 孔

坍孔原因有很多種，可能是遇到流沙層引起，可能是孔內(nèi)水位與地下水位水位差過大，不能保持原有靜水壓力引起，也可能由于護(hù)筒周圍堆放重物或機(jī)器振動(dòng)等均可引起坍孔。

發(fā)生坍孔后應(yīng)查明原因，采取相應(yīng)的措施，如保持或加大水頭、移開重物、排除振動(dòng)等，防止繼續(xù)坍孔，并加入適量的泥漿以保證孔內(nèi)水頭壓力，即漿面最少高出地下水位2 m以上，隨著鉆進(jìn)深度的增加及時(shí)補(bǔ)充泥漿，保證孔內(nèi)水頭壓力，防止坍孔。坍孔不嚴(yán)重時(shí)可回填至坍孔位置以上，并采取改善泥漿性能、加高水頭、埋深護(hù)筒等措施，繼續(xù)鉆進(jìn)。坍孔嚴(yán)重時(shí)應(yīng)立即將鉆孔全部用砂或小礫石夾粘土回填，暫停一段時(shí)間后查明坍孔原因，采取相應(yīng)措施重鉆。坍孔部位不深時(shí)可采取深埋護(hù)筒法，將護(hù)筒周圍土夯實(shí)重新鉆孔。

還有必須嚴(yán)格控制鉆斗在孔內(nèi)升降速度，因?yàn)槿绻焖俚厣舷乱苿?dòng)鉆斗，那么水流將以較快速度由鉆斗外側(cè)和孔壁之間的空隙流過，導(dǎo)致沖涮孔壁，有時(shí)還會(huì)在上提鉆斗時(shí)，在其下方產(chǎn)生負(fù)壓，而導(dǎo)致孔壁坍塌，所以鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)根據(jù)孔徑大小及土質(zhì)情況來調(diào)整鉆斗的升降速度，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐得知，鉆斗升降速度保持在0.75～0.80 m/s.當(dāng)鉆斗粉砂層或亞砂土層時(shí)，其升降速度應(yīng)更加緩慢。

4 縮 孔

旋挖鉆機(jī)在施工提升料筒時(shí)，發(fā)現(xiàn)提升力顯著增大，并有孔壁頸縮現(xiàn)象。經(jīng)過詳細(xì)分析，是因?yàn)橥彩姐@斗完全無護(hù)壁作用，在提升鉆斗時(shí)，其下部產(chǎn)生較大負(fù)壓力作用，致使產(chǎn)生“吸鉆”現(xiàn)象，從而造成孔壁頸縮現(xiàn)象。因此，必須對(duì)筒式鉆斗進(jìn)行改進(jìn)，在筒壁上加焊4 塊雙曲面護(hù)壁鋼板(或增設(shè)導(dǎo)流槽)，兩兩對(duì)稱布置，為防止升降時(shí)碰懷孔壁，鉆頭旋轉(zhuǎn)時(shí)雙曲面護(hù)壁鋼板直徑小于孔徑2 cm.由施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐得知，改善后的鉆斗在提升過程中液壓系統(tǒng)壓力顯著減小，鉆孔頸縮現(xiàn)象得到改善。

如果縮孔是因?yàn)殂@錐磨損過甚、焊補(bǔ)不及時(shí)或因地層中有遇水膨脹的軟土、粘土泥巖造成的，前者應(yīng)注意及時(shí)焊補(bǔ)鉆錐，后者應(yīng)采用失水率小的優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁。已發(fā)生縮孔時(shí)宜在該處用鉆錐上下反復(fù)掃孔以擴(kuò)大孔徑。因粘土層中鉆進(jìn)過深易造成頸縮現(xiàn)象，在鉆機(jī)施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格一次鉆進(jìn)深度，一般在粘土層采用泥鉆，每鉆進(jìn)尺在50 cm 左右，在松散砂礫、砂層采用砂鉆，每鉆進(jìn)尺在40 cm 左右。