淺談圍護(hù)樁施工旋挖鉆機(jī)及化學(xué)泥漿的應(yīng)用

顏海鵬

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300350）

成都地鐵五號(hào)線一、二期工程石犀公園站（原大豐鎮(zhèn)站）工程場(chǎng)地屬沱江水系沖、洪積平原一級(jí)階地，場(chǎng)區(qū)內(nèi)地形平坦、地勢(shì)開闊，地面高程為514.3～515.2m，相對(duì)高差約0.9m。場(chǎng)地內(nèi)地下水有賦存于黏性土層之上填土層中的上層滯水和第四系砂、卵石土層的孔隙潛水兩種。施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)采用旋挖鉆孔灌注樁方式。

1 可利爾化學(xué)泥漿

1.1 可利爾化學(xué)泥漿主要性能

可利爾泥漿粉（化學(xué)泥漿）是以改性的高分子聚合物為基料，同時(shí)配有護(hù)壁劑、防滲劑、穩(wěn)定劑等多種添加劑。其形成的漿液不僅有很好的護(hù)壁防塌效果，而且能吸附鉆屑，孔里的沉渣厚度一般不超過10cm，根據(jù)實(shí)際情況，可不進(jìn)行二次清孔，且泥漿體中不含鉆屑，孔壁摩擦力層增厚，能夠有效提高樁的摩擦承載力，使用可利爾泥漿粉的成孔樁經(jīng)檢驗(yàn)I類樁達(dá)到98%，且無毒、無味，對(duì)環(huán)境沒有危害。

1.2 使用步驟及注意事項(xiàng)

（1）可直接把可利爾泥漿粉順著噴射的沖入孔中，迅速溶解，形成較好粘度的漿液（及時(shí)造漿）。

（2）也可把可利爾泥漿粉順著噴射的水流沖入泥漿池內(nèi)，用泥漿循環(huán)泵抽出和泵入進(jìn)行循環(huán)，然后注入孔中。

（3）根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)及實(shí)際使用情況，采用燒堿（或純堿）水溶液進(jìn)行PH值調(diào)整，一般燒堿添加量為泥漿粉的1/2。建議PH值在8～10之間，效果更佳。

（4）可利爾泥漿粉是速溶性粉末狀，孔口處加漿，10s內(nèi)可開始溶解，數(shù)分鐘即可充分溶解。

（5）漿液面始終不能低于地面1m以下，更不能采取半孔漿成孔，因半孔漿成孔壓強(qiáng)降低，護(hù)壁能力就降低；同時(shí)灌注混凝土?xí)r，沒經(jīng)過漿液浸泡的地層極有可能塌方。

（6）注意不能與膨潤(rùn)土泥漿混用。

1.3 摻量計(jì)算

泥漿粉比例按0.01%-0.1%配制，如表1所示。

表1 泥漿粉參考指標(biāo)

2 施工工藝

2.1 旋挖鉆機(jī)選型

旋挖鉆機(jī)是一種適合建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的施工機(jī)械。主要適于砂土、粘性土、粉質(zhì)土等土層施工，在灌注樁、連續(xù)墻、基礎(chǔ)加固等多種地基基礎(chǔ)施工中得到廣泛應(yīng)用，旋挖鉆機(jī)的額定功率一般為125～450kW，動(dòng)力輸出扭矩為120～400kN·m，最大成孔直徑可達(dá)1.5～4m，最大成孔深度為60～90m，可以滿足各類大型基礎(chǔ)施工的要求。

旋挖鉆機(jī)的機(jī)械裝置主要包括變幅機(jī)構(gòu)、桅桿、主、輔卷?yè)P(yáng)、動(dòng)力頭、隨動(dòng)架、加壓裝置、鉆桿、鉆具等。采用了平行四邊形變幅機(jī)構(gòu)、自行起落折疊式桅桿；自動(dòng)控制檢測(cè)主機(jī)功率、回轉(zhuǎn)定位及安全保護(hù)；自動(dòng)檢測(cè)、調(diào)整鉆桿的垂直度；鉆孔深度預(yù)置和監(jiān)測(cè)等新技術(shù)。彩色顯示屏直觀顯示工作狀態(tài)參數(shù)，整機(jī)操縱上采用先導(dǎo)控制、負(fù)荷傳感，最大限度地提高了操作的方便性、靈敏性和安全舒適性，充分實(shí)現(xiàn)了人、機(jī)、液、電一體化。

選擇旋挖鉆機(jī)時(shí)以滿足用戶主要工程需求為原則，并兼顧今后可能發(fā)生的工程需求。旋挖鉆機(jī)根據(jù)其扭矩、發(fā)動(dòng)機(jī)功率、鉆孔直徑、鉆孔深度及鉆機(jī)整機(jī)質(zhì)量可以分為3種類型：

（1）小型機(jī)—扭矩100kN·m。發(fā)動(dòng)機(jī)功率170kW，鉆孔直徑0.5～1m，鉆孔深度約40m，整機(jī)質(zhì)量約40t。小型機(jī)的應(yīng)用市場(chǎng)定位：各種樓座的護(hù)坡樁；樓的部分承重結(jié)構(gòu)樁；城市改造市政項(xiàng)目的各種直徑小于1m的樁；

（2）中型機(jī)—扭矩180kN·m，發(fā)動(dòng)機(jī)功率200kW，鉆孔直徑0.8～1.8m，鉆孔深度約60m，整機(jī)質(zhì)量約65t。中型機(jī)的應(yīng)用市場(chǎng)定位：各種高速公路、鐵路等交通設(shè)施橋梁的橋樁；大型建筑、港口碼頭承重結(jié)構(gòu)樁；城市內(nèi)高架橋橋樁。

（3）大型機(jī)—扭矩240kN·m，發(fā)動(dòng)機(jī)功率300kW，鉆孔直徑1～2.5m，鉆孔深度80m，整機(jī)質(zhì)量100t以上。大型機(jī)的應(yīng)用市場(chǎng)定位為各種高速公路、鐵路橋梁的特大橋樁；其他大型建筑的特殊結(jié)構(gòu)承重基礎(chǔ)樁。

本項(xiàng)目工程根據(jù)地質(zhì)情況及旋挖鉆機(jī)的工作原理，可選擇SR280R旋挖鉆機(jī)。

2.2 施工流程

（1）埋設(shè)護(hù)筒：旋挖鉆機(jī)就位后，利用鉆頭埋設(shè)護(hù)筒，護(hù)筒采用厚度4～8mm的鋼板制作成整體鋼護(hù)筒，長(zhǎng)度4m，其內(nèi)徑應(yīng)比設(shè)計(jì)樁徑大200mm，護(hù)筒頂端高出地面0.3m，護(hù)筒頂端留有溢漿口；埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，其周圍用粘土分層夯實(shí)，采用挖坑埋設(shè)，開挖前用十字交叉法將樁中心引至開挖區(qū)外，放四個(gè)護(hù)樁，埋設(shè)時(shí)將中心引回，使護(hù)筒中心與樁位中心重合。護(hù)筒埋設(shè)應(yīng)準(zhǔn)確、穩(wěn)定，護(hù)筒中心與樁位中心的偏差不得大于50mm。

（2）泥漿護(hù)壁指標(biāo)：護(hù)壁泥漿采用化學(xué)泥漿，直接將泥漿粉順著進(jìn)水頭加入，無需提前造漿，只要有清水就可開鉆施工，返漿可重復(fù)利用。并且泥漿池不需桿泵，避免來回升降泵，使用污水泵即可；同時(shí)泥漿池沉渣很少，無需清理。根據(jù)工程地質(zhì)情況，選用漿液性能指標(biāo)為：每立方水摻入0.9～1.20kg，粘度30～38s，PH值8～10。鉆進(jìn)過程中需抽測(cè)漿液的性能指標(biāo)。

（3）鉆孔：旋挖鉆機(jī)的鉆進(jìn)是用動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)鉆桿和鉆頭旋轉(zhuǎn)，利用鉆頭下端的切削刃對(duì)土層進(jìn)行切削破碎，切削的土體被擠進(jìn)鉆斗，裝滿后將鉆斗提出孔口，然后反轉(zhuǎn)底盤，并開啟鉆斗閥門，將土體排放到地面或直接卸在汽車上運(yùn)走。這樣通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提鉆、甩土，多次反復(fù)作業(yè)而成孔，直至孔底標(biāo)高。

本車站地質(zhì)主要是砂卵石地層，樁徑1.2m，樁間距為2.2m，為保證樁間土體穩(wěn)定，避免擾動(dòng)相鄰已施工的鉆孔樁，故在實(shí)際施工過程當(dāng)中選擇跳樁式作業(yè)順序，選擇跳2打1的施工原則進(jìn)行施工。即施工順序?yàn)椋?→4→7→10→2→5→8→11→3→6→9→12→進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)作業(yè)。鉆孔時(shí)鉆斗升降速度宜控制在0.75～0.80m/s，在粉砂層或亞砂土層時(shí)，鉆斗升降速度應(yīng)更加緩慢。隨鉆孔深度的增加，減小升降速度。成孔后鉆頭要多次上下往復(fù)作業(yè)，以保證孔徑滿足要求。對(duì)泥漿性能進(jìn)行隨時(shí)觀測(cè)和試驗(yàn)，以保證鉆孔過程中泥漿的性能穩(wěn)定，防止孔內(nèi)水位波動(dòng)，護(hù)壁質(zhì)量不佳，使孔壁砂向孔內(nèi)涌流。圍護(hù)樁施工順序見圖2。

（4）清孔：通過采用化學(xué)泥漿使得孔內(nèi)沉渣小于等于150mm，故無需二次清孔。

圖2 圍護(hù)樁施工順序

（5）安裝鋼筋籠及灌注混凝土：鋼筋籠安裝完畢后，隨即安放導(dǎo)管，下導(dǎo)管時(shí)使其底口距孔底的距離應(yīng)不大于300～500mm（導(dǎo)管口不能埋入沉淀的回淤泥渣中）。首批灌注混凝土的數(shù)量應(yīng)能滿足導(dǎo)管首次埋置深度（≥0.8m）和填充導(dǎo)管底部的需要。首批混凝土拌和物下落后，應(yīng)連續(xù)灌注混凝土。在隨后的灌注過程中，一般控制導(dǎo)管的埋置深度在2～6m范圍內(nèi)為宜，要適時(shí)提拔導(dǎo)管，不要使其埋置過深。

3 結(jié)束語

在工程建設(shè)中，旋挖鉆用于地鐵工程鉆孔樁施工優(yōu)勢(shì)明顯，適用性強(qiáng)；自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低；鉆進(jìn)效率高；成樁質(zhì)量好；環(huán)境污染小。能顯著地提高工程施工效率和工程質(zhì)量。在合理選取施工方法與施工工藝時(shí)，能最大限度地節(jié)省物力，財(cái)力，人力等資源。

本工程圍護(hù)樁施工時(shí)采用化學(xué)泥漿，因其使用方便，且效果顯著，減少了二次清孔的時(shí)間，并且對(duì)場(chǎng)地污染降到了最低，同時(shí)極大地減少樁基施工的風(fēng)險(xiǎn)，提高施工的效益，節(jié)約了成本。

［1］ 趙彥剛. 淺析后壓漿旋挖鉆孔灌注樁技術(shù)［J］. 江西建材，2014（20）：45-46.

［2］ 劉大鵬，王貴和，魏亮亮. 后壓漿旋挖鉆孔灌注樁在唐山地區(qū)的應(yīng)用［J］. 施工技術(shù)，2011（S2）：47-48.

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