市政橋梁旋挖鉆技術(shù)施工應(yīng)用及質(zhì)量問(wèn)題防控措施

前言

橋梁整體工程中,樁基礎(chǔ)起著非常重要的支撐作用，樁基礎(chǔ)工程質(zhì)量,對(duì)整體橋梁安全運(yùn)行有著重要影響。旋挖鉆技術(shù)是樁基礎(chǔ)施工中常見(jiàn)的一種施工方法，它能保證橋梁樁基施工質(zhì)量和安全的前提下，加快施工進(jìn)度，提升施工效率。但其也存在一定的施工問(wèn)題，如卡鉆、塌孔、不進(jìn)尺等，需要在實(shí)際中做好防控措施，使旋挖鉆技術(shù)不斷優(yōu)化，更好地為橋梁工程施工服務(wù)。

一、旋挖鉆技術(shù)應(yīng)用及特點(diǎn)

1. 旋挖鉆技術(shù)在橋梁樁基工程施工應(yīng)用分析

某市政橋梁工程，位于南方省份，工程中包括橋梁3座。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用先張法預(yù)應(yīng)力砼空心板梁，下部結(jié)構(gòu)為樁柱式墩，為鉆孔灌注樁，樁的直徑為1.2m。樁的長(zhǎng)度在28～44m之間。

由于施工工期緊，為保證按時(shí)完工，在制定施工方案時(shí)，確定采用旋挖鉆技術(shù)進(jìn)行樁基工程施工，并科學(xué)組織施工，加快施工進(jìn)度。

2. 旋挖鉆技術(shù)特點(diǎn)及注意問(wèn)題

橋梁樁基施工中采用旋挖鉆技術(shù)，其特點(diǎn)是成孔快、操作簡(jiǎn)便，施工速度快，有效節(jié)省施工時(shí)間。此外，采用旋挖鉆技術(shù)，能保證成孔質(zhì)量和鉆孔垂直度，對(duì)泥漿破壞程度減少，有效保證樁基工程施工質(zhì)量。

但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，會(huì)存在一定問(wèn)題，如鉆孔出現(xiàn)異常、坍孔、彎孔、縮孔、不進(jìn)尺等，使施工進(jìn)度和質(zhì)量受到影響，甚至可能會(huì)出現(xiàn)埋鉆問(wèn)題，不僅影響施工進(jìn)度，還會(huì)損毀施工機(jī)械。為此，要做好問(wèn)題防控措施。（見(jiàn)圖1）

3. 旋挖鉆技術(shù)的應(yīng)用

結(jié)合本工程項(xiàng)目實(shí)際情況，采用旋挖鉆技術(shù)進(jìn)行施工，并在施工中不斷優(yōu)化，保證樁基穩(wěn)定性，有效提高施工質(zhì)量。

二、旋挖鉆技術(shù)主要施工

2.1 施工工藝

2.1.1 樁機(jī)就位

旋挖鉆機(jī)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)施工前，應(yīng)先平整場(chǎng)地，軟土地主要用填料壓實(shí)，施工便道的水要排清，防止樁機(jī)位移傾斜。

通過(guò)測(cè)量放線(xiàn)明確樁的準(zhǔn)確位置，通過(guò)兩根垂直線(xiàn)的相交點(diǎn)確定樁點(diǎn)，定好十字控制點(diǎn)。

旋挖鉆機(jī)就位后，要調(diào)整桅桿，保證垂直，鉆頭中心必須對(duì)準(zhǔn)樁位，要設(shè)置好相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)。

2.1.2 埋設(shè)護(hù)筒

埋設(shè)護(hù)筒工序要通過(guò)人工與旋挖鉆機(jī)共同配合完成，一般情況下鋼護(hù)筒的長(zhǎng)度為1.5～2米，壁厚為10毫米。通過(guò)旋挖鉆機(jī)把鋼護(hù)筒壓進(jìn)土層里，要保證護(hù)筒底埋入土層里0.5米處。護(hù)筒頂面要超出20厘米，內(nèi)徑應(yīng)比鉆頭直徑大0.1米以上，上部開(kāi)有溢漿孔2個(gè)。埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，要保證位置正確，護(hù)筒中心與樁位中心相同，偏差要控制在5厘米以?xún)?nèi)，傾斜度誤差要控制在1%以?xún)?nèi)。護(hù)筒外側(cè)出現(xiàn)空隙時(shí)，要填實(shí)，測(cè)量筒頂水平面標(biāo)高度數(shù)據(jù)。

2.1.3 旋挖成孔

旋挖鉆機(jī)在進(jìn)行成孔作業(yè)時(shí)，需要回轉(zhuǎn)鉆頭方能削到土層，削下的泥土?xí)粰C(jī)器裝入鉆斗內(nèi)，鉆機(jī)將鉆斗從孔外取出卸土，之后再次進(jìn)行回轉(zhuǎn)作業(yè)，進(jìn)行下一循環(huán)施工。

圖1

對(duì)于已挖出的碎土，應(yīng)通過(guò)運(yùn)渣車(chē)輛和裝載機(jī)運(yùn)走，不能隨便亂棄。旋挖鉆機(jī)進(jìn)行成孔作業(yè)，一般情況下采取靜態(tài)泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)工藝，泥漿主要成分為優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土。

隨著旋挖鉆作業(yè)的推進(jìn)，鉆孔深度的增加，應(yīng)不斷補(bǔ)充孔內(nèi)泥漿，泥漿高度應(yīng)高于護(hù)筒底口1m以上。

在鉆進(jìn)作業(yè)期間，要及時(shí)留意土層的變化情況，并進(jìn)行取樣和先前的地質(zhì)資料進(jìn)行比對(duì)，確認(rèn)其是否一致，做好鉆井相關(guān)資料的記錄工作。

當(dāng)鉆機(jī)鉆進(jìn)深度距離設(shè)計(jì)深度差1m時(shí)，要進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，保證鉆進(jìn)深度符合設(shè)計(jì)要求。

2.1.4 清孔

當(dāng)旋挖深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，需掏渣清孔，可用筒式鉆頭在原位置連續(xù)旋轉(zhuǎn)幾圈后，完成清孔作業(yè)。清孔時(shí)注意速度不能太快，控制好速度，并控制孔內(nèi)泥漿的水頭高度。

下鋼筋籠后，應(yīng)檢查孔底沉渣，如檢測(cè)出厚度超標(biāo)，要開(kāi)動(dòng)吊機(jī)，用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行二次清孔，直至孔底沉渣符合規(guī)定要求后，停止清孔作業(yè)。

2.1.5 安裝鋼筋籠

安裝鋼筋籠時(shí)，要分節(jié)進(jìn)行下放，焊接孔口。采用三點(diǎn)起吊裝鋼筋籠，放入孔內(nèi)時(shí)防止碰觸孔壁，要垂直放下。先把下節(jié)籠放在孔口，然后吊起第二節(jié)開(kāi)始焊接，焊接好后開(kāi)始下放，焊接前先要對(duì)上下節(jié)主筋位置進(jìn)行校正，為保證它們的垂直性。如節(jié)段比較多，可以在安裝現(xiàn)場(chǎng)先水平焊接兩節(jié)，再一起起吊，可有效節(jié)省焊接時(shí)間。

2.1.6 澆注水下混凝土

鋼筋籠安裝完成后，要馬上下放導(dǎo)管澆注混凝土。

根據(jù)施工要求澆注水下澆灌混凝土，澆注過(guò)程中可通過(guò)移動(dòng)式鋼板箱泥漿池回收泥漿，避免造成浪費(fèi)，利于環(huán)保。

2.2 不同土層施工方法和注意事項(xiàng)

2.2.1 松散雜填土層

如樁基所在地質(zhì)表層為人工填埋而成的雜填土，呈現(xiàn)松散狀，主要組成部分包括碎石、建筑垃圾和生產(chǎn)垃圾等。這種土層強(qiáng)度不大、壓縮較好，滲透容易，開(kāi)挖后容易造成土層坍塌，引發(fā)塌孔問(wèn)題。

在這種土質(zhì)條件下施工，如采用泥漿護(hù)壁，則效果達(dá)不到要求，應(yīng)該采用壁厚10毫米、長(zhǎng)度約10米的長(zhǎng)護(hù)筒刺穿松散土層，會(huì)取得明顯效果。

2.2.2 粉質(zhì)黏土層

如樁基所在地質(zhì)為粉質(zhì)黏土層，土層最下層為巖層，在這種地質(zhì)條件下，采用旋挖鉆機(jī)施工時(shí)，可加快鉆進(jìn)速度，泥漿也不需要特別配制，根據(jù)常規(guī)要求即可，甚至一些地段可應(yīng)用螺旋鉆＋干成孔相結(jié)合，再通過(guò)筒鉆掃孔，會(huì)取得較好的成孔效果。

在粉質(zhì)黏土層應(yīng)用旋挖鉆機(jī)施工，可充分體現(xiàn)其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，孔底成渣較小，成孔效率較高，樁身質(zhì)量好。

2.2.3 中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖

這層地質(zhì)巖層也被稱(chēng)為樁基設(shè)計(jì)持力層，這層巖石中單軸抗壓強(qiáng)度變化明顯，碰到堅(jiān)硬巖石時(shí)，旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)較為困難，甚至?xí)霈F(xiàn)打滑問(wèn)題，在這種地質(zhì)條件下施工，一定要使用螺旋鉆頭和回轉(zhuǎn)鉆頭。

先采用短螺旋鉆頭，將巖石粉碎，后應(yīng)用回轉(zhuǎn)鉆頭鉆入巖石，最后成孔。如巖層過(guò)于堅(jiān)硬，鉆機(jī)不能鉆進(jìn)，并造成鉆齒嚴(yán)重磨損時(shí)，需停止旋挖鉆機(jī)作業(yè)，轉(zhuǎn)為采用沖擊鉆機(jī)繼續(xù)施工。

三、旋挖鉆機(jī)施工質(zhì)量控制措施

3.1 樁位放樣

施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地整平工序完成后，要做好樁位的測(cè)量和準(zhǔn)確定位，要記錄好有關(guān)放樣數(shù)據(jù)，要保證施工樁位正確，避免出現(xiàn)錯(cuò)誤。

3.2 埋設(shè)護(hù)筒

進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)前要先把護(hù)筒埋設(shè)好，保證成孔質(zhì)量；在樁位處拉線(xiàn)檢查，保證樁位達(dá)到施工要求。

回填散性土質(zhì)部位時(shí)也要埋設(shè)深護(hù)筒，防止鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)孔壁坍塌。

3.3 泥漿制備

采用旋挖鉆機(jī)施工，因其成孔速度較快，因此，對(duì)護(hù)壁和泥漿制備有嚴(yán)格要求。

應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土作為造漿材，不能反復(fù)使用孔內(nèi)的土層來(lái)造漿護(hù)壁，采用膨潤(rùn)土制作泥漿時(shí)，要加入8%的用水量，配作漿液前應(yīng)檢查泥漿性能，并進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，配制泥漿量要科學(xué)合理，必須根據(jù)已定比例用制漿機(jī)拌制泥漿，并放入儲(chǔ)漿池儲(chǔ)存。

在特定情況下，如需要采用黏土作為造漿材料時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：自然風(fēng)干后，黏土堅(jiān)硬，很難用手捏碎掰開(kāi)；破碎干土?xí)r，所出現(xiàn)的斷面，呈尖銳棱角狀；用刀子切開(kāi)后，切面具有較好的光滑性；黏土經(jīng)水浸透后，產(chǎn)生明顯膨脹，有較強(qiáng)的粘滑感。

3.4 鉆進(jìn)出渣

采用旋挖鉆機(jī)鉆孔作業(yè)時(shí)，如泥漿出現(xiàn)只進(jìn)不出的問(wèn)題，注漿到孔口就行，這可能跟鉆機(jī)泥漿循環(huán)系統(tǒng)有關(guān)，有些泥漿會(huì)在筒鉆出渣時(shí)被排除掉，這種情況下要仔細(xì)觀察孔內(nèi)泥漿的標(biāo)高，一般情況下高于護(hù)筒底口1m為合適。

旋挖過(guò)程中產(chǎn)生的鉆渣可通過(guò)筒鉆從孔口取出，殘?jiān)荒茈S處亂棄，應(yīng)用裝載機(jī)和運(yùn)渣車(chē)輛運(yùn)送到指定地方。鉆進(jìn)深度超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定1m時(shí)，應(yīng)用鋼絲測(cè)繩進(jìn)行測(cè)量。

3.5 成孔

采用旋挖鉆機(jī)施工時(shí)要根據(jù)具體工程土質(zhì)的實(shí)際情況，確定的鉆頭、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速及進(jìn)尺等數(shù)據(jù)，以達(dá)到較好的鉆進(jìn)效果。此外，要合理控制成孔深度。

3.6 鋼筋籠制安裝

鉆孔深度、清渣等工序完成后，經(jīng)檢查符合規(guī)定要求后，才能進(jìn)行鋼筋籠下放作業(yè)。鋼筋籠制作安裝過(guò)程中，其主筋、箍筋間距及焊接質(zhì)量也應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，焊接耳筋要控制好鋼筋籠垂直度與保護(hù)層厚度。

3.7 清孔

可通過(guò)旋挖鉆直接進(jìn)行掏渣和清孔作業(yè)，這樣做有利于以后的二次清孔。

當(dāng)挖鉆差不多到達(dá)設(shè)計(jì)孔深時(shí)，要對(duì)最后一次下鉆實(shí)施減壓，掃孔2～3次，盡量把孔底鉆渣掃除掉，保持孔底平整。

旋挖成孔作業(yè)完成后，通過(guò)鉆機(jī)掏渣鉆斗完成掏渣作業(yè)，保證樁底沉渣厚度不能大于20厘米，摩擦樁也不例外。符合要求時(shí)，可進(jìn)行水下混凝土澆注作業(yè)；如經(jīng)核實(shí)后仍未達(dá)標(biāo)者，需用高壓風(fēng)或換置泥漿實(shí)施二次清孔，直至沉渣厚度符合施工要求后，方可澆注水下混凝土。

3.8 灌注混凝土

完成導(dǎo)管接駁工序后，應(yīng)保證導(dǎo)管底部距孔底有0.4米的距離。灌注前要把以上的混凝土放進(jìn)備料斗中的，混凝土量要高于1.0立方米，以確保導(dǎo)管底部可一次性埋入水下混凝土中超出0.8米，同時(shí)做好導(dǎo)管的提升、拆卸工作，導(dǎo)管底部在混凝土中的深度應(yīng)為1～4米。

要連續(xù)灌注混凝土，對(duì)灌注過(guò)程中出現(xiàn)的各種堵管問(wèn)題要及時(shí)解決，做好灌注水下混凝土的各種數(shù)據(jù)的記錄工作。

四、施工中常見(jiàn)問(wèn)題及處理措施

1. 卡埋鉆具

在采用旋挖鉆進(jìn)施工中經(jīng)常發(fā)生卡埋鉆具問(wèn)題，主要是由于施工中遇到卵石層或疏松砂層，出現(xiàn)孔壁容易塌落造成埋鉆。

當(dāng)鉆至該土質(zhì)層時(shí)，要預(yù)先調(diào)整泥漿比重；如在粘泥層一次進(jìn)尺太深，會(huì)容易出現(xiàn)孔壁縮徑造成卡鉆。因此，要該處鉆進(jìn)時(shí)要適度控制一次進(jìn)尺量，例如在15 m以下深度鉆進(jìn)時(shí)，一次鉆進(jìn)深度要控制在40 cm以?xún)?nèi)；鉆頭在孔底停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致鉆頭筒壁四周沉渣太多或孔壁縮徑而造成卡埋鉆。

打撈鉆具前應(yīng)先將孔底的巖粉吹凈，遇到鉆具不能進(jìn)不能退，且沖擊器不響的情況時(shí)，只有外加扭矩或用輔助工具幫助提升，使鉆具回轉(zhuǎn)，邊給氣，邊提升鉆具。

2. 塌孔

鉆進(jìn)時(shí)沒(méi)有或少使用泥漿，致使護(hù)壁效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，引發(fā)塌孔。為避免此問(wèn)題出現(xiàn)，要保證鉆進(jìn)作業(yè)期間孔內(nèi)水位要比地下水位高， 嚴(yán)格控泥漿比重和鉆斗的升降速度。

3. 不進(jìn)尺

鉆頭粘滿(mǎn)泥土導(dǎo)致打滑或在鉆進(jìn)時(shí)碰到漂石、基巖、堅(jiān)硬的卵石層等，均會(huì)出現(xiàn)不進(jìn)尺問(wèn)題，出現(xiàn)打滑時(shí)，要把斗齒角度調(diào)為 60°，把石塊投進(jìn)孔內(nèi)、換螺旋鉆頭或截齒鉆頭等辦法來(lái)處理。

五、結(jié)束語(yǔ)

上述市政橋梁工程應(yīng)用旋挖鉆機(jī)挖孔施工，施工中嚴(yán)格控制工序和質(zhì)量，施工進(jìn)度明顯提高，滿(mǎn)足了業(yè)主的工期要求，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，工程得到了相關(guān)建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位及質(zhì)監(jiān)部門(mén)的肯定。