旋挖鉆施工工藝在蘆家灣大橋樁基施工中的應(yīng)用

朱國(guó)學(xué)

摘 要：通過項(xiàng)目使用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行樁基施工的情況，確定施工機(jī)械設(shè)備、施工工藝的可操作性、施工工序的完整性。驗(yàn)證各項(xiàng)施工工藝參數(shù)的準(zhǔn)確性。泥漿比重、護(hù)筒埋置深度、旋挖鉆施工在各種土層鉆進(jìn)速度、鉆進(jìn)過程中各階段泥漿比重控制。驗(yàn)證施工組織設(shè)計(jì)及管理體系的可行性。確定施工中檢測(cè)的項(xiàng)目、方法、程序和工藝，地質(zhì)情況是否與設(shè)計(jì)相符。

關(guān)鍵詞：旋挖鉆;泥漿護(hù)壁;工藝;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）14-0100-02

0 引言

蘆家灣大橋全長(zhǎng)337米，雙向四車道計(jì)。右幅橋梁起止樁號(hào)YK67+481.5～YK67+818.5，左幅橋梁起止樁號(hào)為ZK67+481.5～ZK67+818.5。本橋上部結(jié)構(gòu)采用11×30m 預(yù)應(yīng)力混凝土先簡(jiǎn)支后連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用柱式和薄壁墩，柱式臺(tái)，墩臺(tái)基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。樁基共計(jì)88根，樁徑有1.8米的16根、1.6米的8根、1.5米的64根，樁基深度在48-66米之間不等。首件開工選擇5號(hào)樁基，樁基編號(hào)5a-3#，是本橋樁基較深的樁，樁長(zhǎng)65米，也是孔徑最大的樁，樁徑1.8米。

1 施工準(zhǔn)備

1.1 技術(shù)交底和安全技術(shù)交底

在施工前組織所有參建人員熟悉施工圖紙和施工方案并針對(duì)性強(qiáng)的做實(shí)三級(jí)技術(shù)交底，交底清楚施工工藝流程、方法、注意事項(xiàng)和相關(guān)的檢測(cè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)施工技術(shù)人員和現(xiàn)場(chǎng)工人進(jìn)行施工安全技術(shù)交底，交底清楚現(xiàn)場(chǎng)的危險(xiǎn)源和注意事項(xiàng)，并要求施工人員熟練掌握旋挖鉆施工的操作規(guī)程及整個(gè)施工過程的主要控制事項(xiàng)后方可上崗。

1.2 人員配置

項(xiàng)目部組建以項(xiàng)目總工程師為組長(zhǎng)，相關(guān)部室主要負(fù)責(zé)人為成員的樁基施工質(zhì)量、安全領(lǐng)導(dǎo)小組。

1.3 主要機(jī)械設(shè)備數(shù)量表（表1）

2 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

主控項(xiàng)目：（1）成孔深度大于70m，沉渣厚不大于100mm;（2）樁徑180cm，孔徑無縮孔、塌孔、漏漿現(xiàn)象;（3）樁孔垂直度小于1%;（4）護(hù)筒下沉小于5cm;（5）地下水位高程在1812.47上下偏差小于30cm。

3 質(zhì)量預(yù)控點(diǎn)

3.1 地質(zhì)資料

橋址區(qū)屬黃土丘陵地貌，地勢(shì)兩邊高中間低，地勢(shì)較為開闊，地形起伏較大，溝谷為“U”型谷，寬約500m。橋梁跨越溝谷及X011縣道，海拔高程在1849.0～1901.2m之間，最大高差約52.2m。橋址區(qū)揭露地層為第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土，沖積黃土，中更新統(tǒng)離石黃土，地層情況簡(jiǎn)述如下：（1）上更新統(tǒng)風(fēng)積（Q3eol）黃土：淺黃色，稍濕，稍密，以粉粒為主，土質(zhì)較均勻，土質(zhì)疏松，孔隙較為發(fā)育，具濕陷性。該層鉆孔揭露厚度為21.2～24.2m。（2）上更新統(tǒng)沖積（Q3al）黃土：褐黃色，稍濕，中密，以粉粒為主，土質(zhì)較均勻，孔隙不發(fā)育。該層鉆孔揭露厚度為18.6～25.9m。（3）中更新統(tǒng)離石（Q2l）黃土：紅褐色，稍濕，中密，以粉粒為主，粘粒含量較高，土質(zhì)不均勻，含少量鈣質(zhì)結(jié)核，刀切面光滑，干強(qiáng)度較高。該層最大鉆孔揭露厚度為20.2m。橋址區(qū)不良地質(zhì)為陷穴;特殊性巖土為濕陷性黃土。橋址區(qū)地下水類型為第四系松散巖類孔隙潛水及基巖裂隙水。松散巖類孔隙水主要賦存在礫石層中，與地表水聯(lián)系緊密，互為補(bǔ)排，受大氣降水和地表（河水）徑流補(bǔ)給，呈季節(jié)性變化，常年變幅大;基巖裂隙水賦存在下伏巖層裂隙中，一般分布不連續(xù)，水量較貧乏?？辈炱陂g，勘探深度內(nèi)未見地下水。橋址區(qū)未見地表徑流及地下水，可不考慮水的腐蝕性。橋址區(qū)場(chǎng)地土易溶鹽總量1260-1380mg/Kg，Cl-含量14.54-247.46mg/Kg，SO42-含量271.86-350.63mg/Kg，場(chǎng)地土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。本橋上部、墩身處于II類環(huán)境，樁基處于VI類環(huán)境。

3.2 場(chǎng)地條件

檢查場(chǎng)地三通一平條件，該施工現(xiàn)場(chǎng)位于山腳經(jīng)排查場(chǎng)內(nèi)地下無障礙物分布，場(chǎng)內(nèi)施工便道借助X010可直接到達(dá)作業(yè)點(diǎn)，無需修建施工便道，施工平臺(tái)面積寬敞，足夠旋挖鉆機(jī)以及配套的機(jī)械設(shè)備滿負(fù)荷工作。

4 旋挖鉆施工

旋挖鉆機(jī)成樁亦稱回轉(zhuǎn)斗成樁、取土成樁，英文稱“EarthDrill”，在覆蓋層施工具有成孔質(zhì)量好、速度快，無噪音、無污染或小污染等優(yōu)勢(shì)，一般覆蓋層，采用泥漿護(hù)壁。

4.1 成孔工藝

采用旋挖鉆機(jī)取土成孔，成樁工藝：場(chǎng)地平整→測(cè)量定樁位→埋設(shè)護(hù)筒→注泥漿→鉆進(jìn)取土→成孔→樁孔檢測(cè)→一次清孔→放入鋼筋籠→插入導(dǎo)管→二次清孔→砼灌注→拔出護(hù)筒。

施工中最大的難題：鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔過程及成孔以后孔壁的穩(wěn)定性如何保證，確保能順利成樁。首先鉆孔：如何避免樁孔縮徑現(xiàn)象嚴(yán)重及成樁過程中孔的坍塌，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)除特殊意外情況以外，操作手經(jīng)驗(yàn)很重要特別是在控制鉆進(jìn)尺度及回轉(zhuǎn)斗提升速度等方面更明顯。最大的影響在于靜態(tài)泥漿的配比、鉆具結(jié)構(gòu)及護(hù)筒的埋設(shè)不合理，易造成護(hù)壁泥皮過薄、鉆具下方負(fù)壓過高及孔口滲透，從而引起坍塌事故。

4.2 鉆孔放樣

鉆機(jī)就位采用全站儀精確放樣，根據(jù)放樣的樁孔定位點(diǎn)，按十字交叉的方法固定四個(gè)加固樁，再以這四個(gè)控制樁為基準(zhǔn)控制埋設(shè)護(hù)筒的位置和鉆機(jī)的位置。護(hù)樁應(yīng)采用堅(jiān)固的樁，并采用混凝土進(jìn)行護(hù)樁加固，以防控制樁破壞或移動(dòng)。

4.3 護(hù)筒埋設(shè)

（1）鋼護(hù)筒采用厚度為12mm的A3鋼板分節(jié)卷制。多節(jié)護(hù)筒連接時(shí)，接縫應(yīng)牢固、不漏水，筒內(nèi)連接處應(yīng)平順。（2）護(hù)筒有固定樁位、導(dǎo)向鉆頭，隔離地面水以保護(hù)孔口不致坍塌的作用。護(hù)筒內(nèi)徑超出設(shè)計(jì)樁徑不小于30cm，樁護(hù)筒頂高度高出原地面50cm以上。

4.4 泥漿池規(guī)劃及泥漿配比

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，合理規(guī)劃泥漿池的位置及容量，并設(shè)置泥漿儲(chǔ)備池和沉淀池。泥漿配制在泥漿儲(chǔ)備池中進(jìn)行，靜態(tài)泥漿作為成孔過程的穩(wěn)定液，主要作用是護(hù)壁，可在孔壁形成一層薄泥皮，使水無法由外向內(nèi)或由內(nèi)向外滲透，護(hù)壁泥漿的厚度和強(qiáng)度直接關(guān)系到孔壁的穩(wěn)定性。泥漿制備完成后試驗(yàn)室對(duì)泥漿各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，在鉆孔過程中應(yīng)隨時(shí)檢查泥漿比重、含砂率、稠度，并隨時(shí)觀察地質(zhì)情況變化，根據(jù)不同的地質(zhì)調(diào)整泥漿的性能指標(biāo)。

針對(duì)該橋的地質(zhì)情況，調(diào)配調(diào)整泥漿配比，確保泥漿護(hù)壁的厚度及強(qiáng)度。泥漿的配比及成份具體如下：（1）水：膨潤(rùn)土：氫氧化鈉：纖維素=1000L：70Kg：175Kg：53g，施工時(shí)根據(jù)濕陷性黃土地質(zhì)先配置膨潤(rùn)土超飽和溶液，膨潤(rùn)土使用量上浮1%。（2）泥漿的性能指標(biāo)：相對(duì)密度、黏度、含砂率、酸堿度（PH值）。（3）成孔過程中泥漿的性能指標(biāo)：相對(duì)密度1.02-1.10、黏度18-22S、含砂率4%-8%。

4.5 鉆進(jìn)控制

鉆進(jìn)過程中回轉(zhuǎn)斗的底盤斗門必須處于關(guān)閉狀態(tài)，以防止回轉(zhuǎn)斗內(nèi)的挖取料落入樁孔泥漿中，而破壞泥漿的配和比;每一次的鉆進(jìn)過程應(yīng)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度和鉆進(jìn)的深度，以防發(fā)生埋鉆事故;同時(shí)控制回轉(zhuǎn)斗的提升速度，試樁結(jié)果表明，樁徑φ1.8米，在風(fēng)積（Q3eol）黃土層鉆進(jìn)速度控制在0.2～0.25m/分鐘，在沖積（Q3al）黃土層鉆進(jìn)速度控制在0.1～0.15m/分鐘，在離石（Q2l）黃土層鉆進(jìn)速度控制在0.02 ～0.05m/分鐘，如果提升速度過快，回轉(zhuǎn)斗內(nèi)的泥漿容易沖刷孔壁，對(duì)泥漿護(hù)壁的破壞比較大，極易造成孔壁的不穩(wěn)定，而導(dǎo)致孔壁引起坍塌事故。在鉆進(jìn)前要對(duì)鉆桿進(jìn)行垂直度調(diào)整，先手動(dòng)調(diào)垂，當(dāng)鉆桿在相對(duì)零位的±5°范圍內(nèi)時(shí)再進(jìn)行自動(dòng)調(diào)垂。開孔時(shí)先調(diào)慢鉆進(jìn)速度，然后根據(jù)地質(zhì)軟硬情況再進(jìn)行鉆進(jìn)速度調(diào)整，由軟地層鉆到硬地層時(shí)，要減速慢進(jìn)，整個(gè)鉆進(jìn)過程中要嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度。

初次注入泥漿時(shí)，應(yīng)垂直向孔中間注入，且在鉆進(jìn)過程中要始終保持泥漿面不低于護(hù)筒底部50cm。

鉆進(jìn)過程中認(rèn)真做好成孔記錄，保持各項(xiàng)指標(biāo)符合要求，并實(shí)時(shí)觀察、核實(shí)地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)地質(zhì)情況是否相符，當(dāng)發(fā)現(xiàn)變化較大時(shí)，應(yīng)及時(shí)向監(jiān)理工程師或設(shè)計(jì)單位報(bào)告進(jìn)行處理。

鉆孔作業(yè)要連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。因故停鉆時(shí)，要提出鉆頭，封蓋孔口，以防止塌孔而導(dǎo)致埋鉆。

4.6 檢孔

該橋試樁檢孔時(shí)間為成孔時(shí)間48小時(shí)多。在鉆進(jìn)過程中，對(duì)鉆渣進(jìn)行留樣觀察，與地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)進(jìn)行校核對(duì)比，經(jīng)確認(rèn)，底層為離石黃土層，各地層情況與設(shè)計(jì)地質(zhì)相符。

采用自制探孔器對(duì)成孔進(jìn)行孔徑、豎直度的檢測(cè)，探孔器采用φ25的帶肋鋼筋制作而成，其直徑為178cm，比設(shè)計(jì)樁徑小2cm，長(zhǎng)度為6m。檢測(cè)時(shí)，將探孔器用吊車起吊，孔的中心與探孔器中心保持一致，緩慢放入孔內(nèi)，防止探孔器對(duì)孔壁碰撞，上下起吊探孔器如無卡探孔器現(xiàn)象，則確定為孔徑滿足要求，經(jīng)檢驗(yàn)孔徑合格。

測(cè)孔器形式如圖1所示。

對(duì)孔深、孔形、孔徑和垂直度、沉碴厚度進(jìn)行檢查，填寫終孔檢查單，具體檢測(cè)指標(biāo)如表2所示。

5 結(jié)語

旋挖鉆泥漿護(hù)壁樁基施工工藝成孔技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：（1）廣泛的適應(yīng)性;（2）成孔速度快;（3）環(huán)保特點(diǎn)突出;（4）提高樁的承載力;（5）移動(dòng)方便，對(duì)場(chǎng)地的適應(yīng)力極強(qiáng)，并且對(duì)位方便準(zhǔn)確。缺點(diǎn)：（1）受施工土層的制約較大;（2）下層有巖石或硬巖是應(yīng)于沖擊鉆配合使用

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