旋挖鉆機(jī)施工技術(shù)研究

趙峰濤

摘 要：文章結(jié)合工程實(shí)例及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)提出旋挖鉆機(jī)的施工工藝標(biāo)準(zhǔn)、施工要點(diǎn)、施工注意事項(xiàng)、操作規(guī)則、各個(gè)步驟的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和方法及鉆孔異常處理措施，并就旋挖鉆機(jī)成孔全過程的質(zhì)量控制進(jìn)行了詳細(xì)的技術(shù)研究與探討。

關(guān)鍵詞：旋挖鉆；施工；鉆孔；護(hù)筒；清孔；泥漿

1 工程概況

青榮城際鐵路善疃特大橋位于山東省煙臺(tái)市回里鎮(zhèn)善疃村，橋梁全長733.36m，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁徑分別為1.25m、1.0m，樁長13m、15m、17m、18m、22m、23m、24m、25m、26m、47m不等，數(shù)量為220根。地基巖土主要為第四系全新人工堆積層雜填土、素填土，第四系全新統(tǒng)沖洪積層黏性土、砂類土和碎石類土，下伏基巖為白堊系下統(tǒng)青山群八畝地組潛石英閃長玢巖、礫巖，斷層角礫及下元古代荊山群祿格莊組片麻巖。

2 施工準(zhǔn)備

（1）施工前，準(zhǔn)備好攪拌運(yùn)輸設(shè)備和材料堆放場地，備足混凝土原料。

（2）根據(jù)設(shè)置的三角網(wǎng)及樁位坐標(biāo)圖，用全站儀放出每個(gè)樁孔的中心位置，然后用鋼尺復(fù)核各樁孔之間的平面距離。定出樁位的中心位置，并在周圍做上護(hù)樁，并報(bào)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)，經(jīng)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)樁位符合精度要求后可進(jìn)行護(hù)筒的埋設(shè)。

（3）泥漿制備：漿池、沉淀池是根據(jù)2個(gè)墩位布置來設(shè)制的，連接部位采用循環(huán)膠管，泥漿選用優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤土制成。

（4）根據(jù)孔深，有充足的混凝土導(dǎo)管，提前預(yù)拼，進(jìn)行壓力測(cè)試，標(biāo)示尺度，編號(hào)順序應(yīng)由上而下編排。

（5）鉆孔前應(yīng)設(shè)置堅(jiān)固、不漏水的孔口護(hù)筒。護(hù)筒采用6～8㎜厚鋼板制作，應(yīng)考慮鋼護(hù)筒不變形和起吊方便的加強(qiáng)設(shè)備，鋼護(hù)筒長度1.5～3.0m，護(hù)筒直徑比樁徑大20～30cm。

（6）護(hù)筒埋置應(yīng)符合下列規(guī)定：

1 護(hù)筒頂面宜高出施工水位或地下水位2m，還應(yīng)滿足孔內(nèi)泥漿面的高度要求，在旱地或長筑島時(shí)還應(yīng)高出施工地面0.5m，以防止雜物、泥水流入孔內(nèi)。

2 護(hù)筒埋置深度：岸灘上，黏性土應(yīng)不小于1m，砂類土應(yīng)不小于2m。當(dāng)表層土松軟時(shí)，宜將護(hù)筒埋置到較堅(jiān)硬密實(shí)的土層中至少0.5m。岸灘上埋設(shè)護(hù)筒，應(yīng)在護(hù)筒四周回填黏土并分層夯實(shí)。

3 水中筑島上，護(hù)筒宜埋入河床面以下1m；水中平臺(tái)上可按最高施工水位、流速、沖刷及地質(zhì)條件等因素確定埋深，必要時(shí)打入不透水層。在水中平臺(tái)上下沉護(hù)筒，應(yīng)有導(dǎo)向設(shè)備控制護(hù)筒位置。

4 護(hù)筒頂面中心與設(shè)計(jì)樁位偏差不得大于5cm，傾斜度不得大于1%。

5 可利用旋挖鉆機(jī)鉆頭壓力，直接將護(hù)筒埋入設(shè)計(jì)深度。也可采用人工開挖，用吊車吊運(yùn)護(hù)筒就位后回填的方法埋設(shè)護(hù)筒。

3 鉆孔施工

（1）護(hù)筒頂面、原地面標(biāo)高已測(cè)定，鉆機(jī)的性能狀態(tài)檢查良好的基礎(chǔ)上，鉆機(jī)才能就位。鉆機(jī)就位前，底架應(yīng)墊平，保持穩(wěn)定，不得產(chǎn)生位移和沉陷。鉆桿中心與護(hù)筒中心偏差不得大于5cm。

（2）鉆機(jī)定位要準(zhǔn)確、水平、垂直、穩(wěn)固，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。用測(cè)量儀器將護(hù)樁點(diǎn)引到孔口的護(hù)筒壁外，形成十字交叉來進(jìn)行鉆機(jī)的定位，鉆頭中心位置的偏差不大于2cm。

（3）開孔時(shí)，鉆機(jī)需輕壓慢轉(zhuǎn)，逐漸進(jìn)入，等鉆頭全部進(jìn)入地層后可加速，同時(shí)，為防止出現(xiàn)孔斜和樁位偏差，鉆頭必須要對(duì)準(zhǔn)樁位，保證成孔壁圓順、豎直、堅(jiān)實(shí)。

（4）套管跟隨鉆進(jìn)時(shí)，套管底口應(yīng)與鉆頭旋挖深度相適應(yīng)，確保不超挖。

（5）孔內(nèi)鉆頭在上升過程中，泥漿會(huì)在鉆頭和孔壁間流動(dòng)，上升速度過快會(huì)增加泥漿對(duì)孔壁沖洗的速度，易引起坍塌事故，所以，需把握好鉆頭提升的速度。另外，地質(zhì)環(huán)境也應(yīng)考慮周全，在由硬變軟的地層鉆進(jìn)時(shí)，也要適當(dāng)提高鉆井速度；在由軟變硬的地層鉆進(jìn)時(shí)，則要減慢速度；為提高鉆井效率，在容易縮徑的地層，要逐漸增加掃孔的次數(shù)以防止縮徑；在硬塑料層要用高速鉆井；對(duì)砂層，鉆井時(shí)，切勿用力下壓，盡量輕柔，必要時(shí)，增加泥漿密度和黏度。

（6）整個(gè)相應(yīng)的旋挖鉆機(jī)輔助的電子操控體系顯示以及改變鉆桿的垂直程度，并且在鉆桿的兩邊都需要設(shè)置檢測(cè)儀器，在實(shí)施鉆井的工作中隨時(shí)進(jìn)行觀察，并指揮相應(yīng)人員最初適合的調(diào)整，借助人工以及電子高科技技術(shù)確保鉆桿的垂直度符合要求。

（7）鉆孔過程中，按試施工確定的參數(shù)進(jìn)行施工，設(shè)專職記錄員記錄成孔過程的各種參數(shù)，如鉆進(jìn)深度、地質(zhì)特征、機(jī)械設(shè)備損壞、障礙物等情況，記錄必須認(rèn)真、及時(shí)、準(zhǔn)確、清晰。施工過程對(duì)鉆頭磨損超標(biāo)的要及時(shí)更換，以確保鉆孔孔徑。

（8）成孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，技術(shù)人員及時(shí)對(duì)孔位、孔徑、孔深、孔形及豎直度進(jìn)行檢驗(yàn)，孔深控制以測(cè)繩測(cè)出的周邊四點(diǎn)平均值為準(zhǔn)，垂直度用驗(yàn)孔器檢測(cè)為準(zhǔn)，并及時(shí)報(bào)監(jiān)理工程師驗(yàn)收，合格后方可進(jìn)行下道工序。

（9）為減少旋挖鉆孔對(duì)相鄰樁孔孔壁和已澆筑混凝土的擾動(dòng)影響，應(yīng)待鄰孔混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa后方可開鉆或采取隔樁鉆孔的方式進(jìn)行作業(yè)。

4 清孔

（1）鉆孔至設(shè)計(jì)高程，經(jīng)對(duì)孔徑、孔深、孔位、孔型、豎直度等進(jìn)行檢查確認(rèn)鉆孔合格后，應(yīng)立即進(jìn)行清孔。將鉆斗留在原處機(jī)械旋轉(zhuǎn)數(shù)圈，將孔底沉淀物盡量裝入旋挖斗內(nèi)，提鉆甩渣，清孔必須徹底，避免隔時(shí)過長以致泥漿沉淀，引起鉆孔坍塌。

（2）清孔應(yīng)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：孔內(nèi)排出或抽出的泥漿手摸無2～3mm顆粒，泥漿比重不大于1.1，含砂率小于2%，黏度17～20s；澆筑水下混凝土前孔底沉渣厚度：柱樁不大于5cm，摩擦樁不大于20cm。嚴(yán)禁采用加深鉆孔深度方法代替清孔。

（3）采用鉆孔灌注樁成樁后的質(zhì)量好壞，清孔工作是其中的關(guān)鍵。為保證樁孔的質(zhì)量符合規(guī)定，就必須嚴(yán)格掌控清孔工作中樁孔的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)、孔底沉渣厚度、泥漿指標(biāo)等。如果泥漿沉淀時(shí)間較長，應(yīng)將鋼筋籠放入孔內(nèi)，將灌漿導(dǎo)管裝置好后，利用水泵進(jìn)行二次清孔作業(yè)。

5 鉆孔異常處理

（1）鉆孔中發(fā)生坍孔后，應(yīng)查明原因和位置，進(jìn)行分析處理。坍孔不嚴(yán)重時(shí)，可采用加大泥漿比重、加高水頭、埋深護(hù)筒等措施后繼續(xù)鉆進(jìn)；坍孔嚴(yán)重時(shí)，回填重新鉆孔。

（2）鉆孔中發(fā)生縮徑時(shí)，一般可將旋挖鉆機(jī)的鉆頭，提起到縮徑處進(jìn)行反復(fù)掃孔，直到鉆孔直順。

（3）旋挖鉆機(jī)施工初期，提升料筒時(shí)，發(fā)現(xiàn)提升力顯著增大，有孔壁徑縮現(xiàn)象。經(jīng)過詳細(xì)分析，由于筒式鉆斗完全無護(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，從而造成孔壁徑縮現(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)碰壞孔壁，鉆頭旋轉(zhuǎn)時(shí)雙曲面護(hù)壁鋼板直徑小于孔徑2cm。由施工現(xiàn)場實(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，鉆孔徑縮現(xiàn)象得到改善。

（4）發(fā)生卡鉆時(shí)，不宜強(qiáng)提。應(yīng)查明原因和鉆頭位置，采取左右晃動(dòng)鉆桿或疏通鉆斗周圍法：即用水下切割或反循環(huán)等方法，清理鉆筒周圍沉渣，使鉆頭松動(dòng)后再提起。

（5）發(fā)生掉鉆時(shí)，應(yīng)查明情況盡快處理。

（6）發(fā)生開鉆、掉鉆時(shí)，嚴(yán)禁人員進(jìn)入沒有護(hù)筒或其他防護(hù)設(shè)施的鉆孔內(nèi)。必須進(jìn)入有防護(hù)設(shè)施的鉆孔時(shí)，應(yīng)確認(rèn)鉆孔內(nèi)無有害氣體和備齊防毒、防溺、防埋等保證安全措施后，方可進(jìn)入，并應(yīng)有專人負(fù)責(zé)現(xiàn)場指揮。

（7）旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中應(yīng)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，避免鉆進(jìn)尺度較大，造成埋鉆事故。鉆斗提升時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其速度，經(jīng)現(xiàn)場實(shí)踐得知，鉆斗升降速度保持在0.75～0.80m/s，當(dāng)鉆斗遇砂類土、碎石類土層時(shí)，其升降速度應(yīng)更加緩慢。

6 結(jié)束語

近年來，旋挖鉆機(jī)是鉆孔灌注樁施工中一種較先進(jìn)的施工方法，適用于工期要求緊的工程項(xiàng)目。在青榮城際鐵路Ⅳ標(biāo)段善疃特大橋樁基施工中發(fā)揮了充分的作用，加快了施工進(jìn)度，確保了工程質(zhì)量。旋挖鉆機(jī)具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，雖然投資較高，但就最終經(jīng)濟(jì)效益的綜合指標(biāo)來說，旋挖鉆機(jī)是其他施工工藝的幾倍，所以，是值得應(yīng)用并推廣的。

參考文獻(xiàn)

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