城市橋梁樁基旋挖鉆機成孔無固相泥漿施工技術(shù)

劉曉軍

摘要： 通過寶雞市公園路立交工程橋梁樁基的施工，介紹了城市立交施工過程中，針對場地狹小，文明施工要求高，周圍建筑物沉降控制嚴格及施工可靠性等特點，采用旋挖鉆機成孔，無固相泥漿護壁的樁基施工方法，為同類工程施工提供與以往沖擊鉆或正反循環(huán)鉆機成孔，膨潤土等材料作為泥漿護壁的樁基施工不同的樁基施工方案，為類似施工提供經(jīng)驗。

Abstract： Based on the construction of bridge pile foundation in Baoji City Park Road interchange project， this paper introduces the no-solid mud wall construction method by using rotary drilling rig pore-forming according to the characteristics of small construction site， high demand for civilized construction， strict settlement control of the surrounding buildings and construction reliability in the construction of the city interchange， which provides different pile construction plan for the same type of construction from the previous impact drill or positive and negative drilling rig pore-forming， bentonite and other materials as a mud wall construction and provides experience for similar construction.

關(guān)鍵詞： 城市橋梁；旋挖鉆機；無固相泥漿；樁基施工

Key words： urban bridge；rotary drilling rig；no-solid mud；pile foundation construction

中圖分類號：U445.55 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）15-0068-03

0 引言

城市區(qū)域內(nèi)施工場地狹小，工地兩側(cè)交通不能中斷，文明施工要求高，周圍建筑物沉降控制嚴格，正反循環(huán)及沖擊鉆機使用受到限制。同時市區(qū)限制貨運車輛行駛，物資及垃圾必須在規(guī)定時間段進出場地，傳統(tǒng)施工工藝需要的膨潤土與鉆渣堆放尤為困難，容易出現(xiàn)因泥漿不足或場地不足窩工現(xiàn)象，影響施工工期。采用無固相泥漿，鉆渣相對含水量較小易于堆放，無固相泥漿運輸及存放便利，從而加快了施工速度。本文通過寶雞市公園路立交施工實例，詳細論述了城市橋梁樁基旋挖鉆機成孔無固相泥漿護壁關(guān)鍵技術(shù)。

1 工程概況

寶雞市公園路立交橋橋型布置為（5×25）m+（30+45+30）m+（5×25）m。橋面寬度15m。樁基受力形式為摩擦樁，共40根，分布在石鼓路兩側(cè)公園路上，西側(cè)為0#～6#樁位，東側(cè)為7#～13#樁位（見圖1），幾何尺寸分別為：？準1.3m×15m，8根；？準1.5m×32m，16根；？準1.5m×20m，8根；？準1.5m×28m，8根，均采用C30號砼。地表以下0.8～2.8m為近期人類活動堆積的瀝青、粉土、砂石等雜填土。雜填土以下地層依次為：粉土、卵石、砂礫、粉質(zhì)粘土。土層穩(wěn)定性、凝聚性差，屬強透水層，穩(wěn)定水位埋深2.0～3.8m，地下水水位變化幅度在1.5～2.0m。地質(zhì)情況復雜。

2 工藝特點

①針對城市橋梁鉆孔灌注樁施工，采用旋挖鉆機成孔無固相泥漿護壁，高分子聚合物無固相泥漿能夠起到潤滑鉆具、平衡孔內(nèi)壓力，孔壁形成保護膜的作用，其性能憂于普通泥漿，在原材料使用少回收效率高，保證了成孔的各項技術(shù)要求，達到方便施工、節(jié)約成本，加快施工進度的目的。該高分子聚合物通常用于污水凈化，無毒無害，不會對地下水及環(huán)境造成影響。

②針對原城市主干道行車道上樁基施工，泥漿池采用采用240標準磚墻砌筑泥漿池，外側(cè)每2.5m砌筑三角形磚柱用以抵抗泥漿水平推力，內(nèi)墻及瀝青原路面采用砂漿抹面，亦可鋪塑料布防止?jié)B水，用以制備及回收無固相泥漿。此方法科學、合理、經(jīng)濟、操作簡便，在保證樁基施工需要前提下，節(jié)約了工期。

③針對鉆孔灌注樁施工中采用原地面砌筑泥漿池泥漿回流問題，采用泥漿通過泥漿泵泵入消防水帶運輸至泥漿池的方法實現(xiàn)回流，操作簡單，材料易于購買，長距離可采用專用鏈接器連接，拆裝方便，不受場地及地形限制，無固相泥漿沉渣效率高，因此進入循環(huán)系統(tǒng)的泥漿不會出現(xiàn)固體物沉淀，保證了泥漿泵及消防水帶的暢通，成功地解決了泥漿回流問題。

3 樁基施工方案

3.1 施工工藝流程圖（圖5）

3.2 泥漿循環(huán)系統(tǒng)及樁基施工

①泥漿池位置選擇。

本工程樁基40根，分布在公園路與石鼓路交叉路口東西兩側(cè)，西側(cè)為0#～6#樁位，東側(cè)為7#～13#樁位（見圖1），故選擇在3#、4#之間，9#、10#之間分別砌筑一座泥漿池。

②泥漿池結(jié)構(gòu)。

本工程單樁最大為56.55m3，砌筑泥漿池凈尺寸為20m（長）×3m（寬）×1.1m（高）=66m3用以回收灌時泥漿，泥漿池位置和大小選擇應合理，既不能浪費材料，又要保證混凝土灌注時泥漿回收有足夠的存儲空間，應大于設(shè)計樁基混凝土方量的10%。砌體采用240標準磚墻，外側(cè)每1.5m砌筑三角形磚柱用以抵抗泥漿水平推力，內(nèi)墻及瀝青原路面采用砂漿抹面，亦可鋪塑料布防止?jié)B水。砌筑泥漿池時增加磚柱作為斜撐，增加磚墻穩(wěn)定性。內(nèi)墻及底部瀝青面層用砂漿抹面或鋪設(shè)整塊塑料布，以確保泥漿不被滲漏。

③泥漿制備。

泥漿池內(nèi)放入水，用碳酸鈉和氫氧化鈉將水pH值調(diào)至8～10左右，無固相泥漿在桶內(nèi)充分攪拌溶解后倒入泥漿池比例為1：1000（重量比）左右，可根據(jù)地質(zhì)條件適當調(diào)整，泥漿性能指標選擇見表1。利用空壓機吹風攪拌，攪拌均勻后稍有粘度掛絲即可。泥漿比重可用重晶石（硫酸鋇）進行調(diào)整，以達到使用要求。

3.3 循環(huán)系統(tǒng)

泥漿循環(huán)主要借助泥漿泵及配套消防水帶，泥漿泵配備3臺，其中備用一臺。灌注砼時因封底砼方量較大，故在開始往大料斗卸料時開啟泥漿泵將部分泥漿抽進泥漿池。與常規(guī)泥漿循環(huán)方式不同點是泥漿從孔內(nèi)流入泥漿池需要泥漿泵。成孔后一般不需二次清孔，如需二次清孔可利用相鄰已澆筑完成孔位作為沉淀池。

3.4 埋設(shè)護筒

護筒內(nèi)徑宜比樁徑大20～40mm，鋼護筒采用6～10mm鋼板加工，長度為2～4m（特殊情況應加深以保證鉆孔和灌注砼順利進行）。護筒中心豎直線應與樁中心線重合（除設(shè)計圖紙另有規(guī)定外，平面允許誤差50mm），豎直線傾斜度不大于1%，護筒連接處不得有突出物，應耐拉、壓、不漏水或變形現(xiàn)象。全站儀放出樁位后利用挖掘機攜帶破碎錘破除原路面結(jié)構(gòu)層，利用旋挖鉆機干鉆，護筒埋設(shè)下放完成后回填護筒周邊空隙并夯實，護筒應高出原地面30cm。護筒埋設(shè)完成后注入泥漿進行正常鉆孔作業(yè)。

3.5 鉆孔

鉆孔過程中鉆頭和鉆桿中心要與樁中心對準，使鉆架垂直，鉆機調(diào)平和定位均采用微電腦自動控制系統(tǒng)完成。用泥漿泵向護筒內(nèi)注入泥漿，泥漿注到鉆機旋挖時不外溢為止。在旋挖過程中每挖一斗向孔內(nèi)注一次泥漿，使孔內(nèi)始終保持一定水頭，同時保證泥漿質(zhì)量穩(wěn)定。根據(jù)鉆渣情況判斷地質(zhì)情況，必要時將適量未溶解高分子聚合物無固相泥漿直接倒入孔內(nèi)，鉆孔過程中通過旋挖鉆機攪拌均勻。旋挖鉆鉆孔過程中旋挖出的鉆渣臨時堆放在樁位附近，及時采用裝載機裝車，自卸汽車外運至指定位置，按有關(guān)規(guī)定進行處理。即將終孔時減緩鉆進速度，無固相泥漿內(nèi)雜質(zhì)充分沉淀后由最后一個鉆進循環(huán)帶出空外，終孔后根據(jù)規(guī)范要求進行檢測，合格后即可下放鋼筋籠，無需二次清孔。因特殊情況導致沉淀層厚度超過規(guī)范要求時，采用泥漿泵將泥漿送入導管，孔內(nèi)返出泥漿流入相鄰已灌注完成并達到一定強度后的孔位，達到循環(huán)清孔目的。

3.6 混凝土灌注及泥漿回收

鋼筋籠下放完成后即可安裝導管進行砼灌注，根據(jù)現(xiàn)場控制，終孔時保證泥漿池內(nèi)無固相泥漿使用完成。導管安裝完成后孔內(nèi)安裝兩臺泥漿泵并連接配套消防水帶與泥漿池連接，混凝土罐車到達指定位置可以卸料時開啟泥漿泵，將護筒范圍內(nèi)泥漿提前泵送至泥漿池，灌樁開始后同時開啟兩臺泥漿泵，將首批封底混凝土返出泥漿泵送至泥漿池，后續(xù)混凝土灌注時關(guān)閉一臺泥漿泵，可滿足混凝土灌注時泥漿回收要求。

灌樁時泥漿借助泥漿泵流入泥漿池，回收泥漿與新制備泥漿顏色性能相同，方量不足時按一定比例加入水、無固相泥漿、碳酸鈉，以備下次利用。泥漿池之間泥漿倒運可用水泥罐車或水車。

4 結(jié)語

本文通過寶雞市公園路立交工程橋梁樁基施工介紹，論述了鉆機選型，泥漿池位置確定，泥漿制備，鉆孔過程中的泥漿循環(huán)和泥漿回收等施工方法，與以往沖擊鉆或正反循環(huán)鉆機成孔，膨潤土等材料作為泥漿護壁的樁基施工不同的樁基施工方案，為類似施工提供參考。

①旋挖鉆機成孔無固相泥漿護壁，適用于地質(zhì)復雜、土層自身造漿能力差的地層，高分子聚合物無固相泥漿能夠起到潤滑鉆具、平衡孔內(nèi)壓力，孔壁形成保護膜的作用，其性能憂于普通泥漿，在原材料使用少回收效率高，保證了成孔的各項技術(shù)要求，達到方便施工、節(jié)約成本，加快施工進度的目的。

②本方案采用公園路原路路面結(jié)構(gòu)層較厚整體性好，采用以往的開挖原地面方式作為泥漿池，開挖和回填處理費用高，不利于文明施工，造成安全隱患。綜合現(xiàn)場實際情況，采用采用240標準磚墻砌筑泥漿池，外側(cè)每2.5m砌筑三角形磚柱用以抵抗泥漿水平推力，內(nèi)墻及瀝青原路面采用砂漿抹面，亦可鋪塑料布防止?jié)B水，用以制備及回收無固相泥漿。此方法科學、合理、經(jīng)濟、操作簡便，在保證樁基施工需要前提下，節(jié)約了工期。

③以往旋挖鉆機施工中，清孔、灌樁過程中泥漿回流是通過原地面小水溝靠重力流入泥漿池，采用原地面以上砌筑泥漿池方案后，以往泥漿循環(huán)系統(tǒng)無法使用，必須借助外力實現(xiàn)泥漿由低到高的回流。結(jié)合現(xiàn)場實際，采用泥漿通過泥漿泵泵入消防水袋運輸至泥漿池的方法實現(xiàn)回流，操作簡單，材料易于購買，長距離可采用專用鏈接器連接，拆裝方便，不受場地及地形限制，無固相泥漿沉渣效率高，因此進入循環(huán)系統(tǒng)的泥漿不會出現(xiàn)固體物沉淀，保證了泥漿泵及消防水帶的暢通，成功的解決了泥漿回流問題。

④本方案適用于除弱風化堅硬巖石以外的各種地層橋梁樁基施工，特別適用于城市橋梁施工中地質(zhì)復雜、土層自身造漿能力差的地質(zhì)條件，避免了普通鉆機施工周期長，震動大的缺點，普通泥漿護壁污染大，處理難度大，沉渣效率底，易出現(xiàn)夾泥斷樁等不利條件，該方案在保證安全和質(zhì)量的前提下有利于縮短樁基施工工期，經(jīng)濟效益明顯。

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