特殊地質(zhì)大樁徑旋挖鉆孔灌注樁二次成孔施工技術(shù)

楚文超，崔國柱

（中建鐵路投資建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京100053）

1 引言

近年來，旋挖鉆機(jī)設(shè)備技術(shù)逐漸成熟，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各類橋梁鉆孔灌注樁的施工中。對于樁徑1.5m 以下的鉆孔灌注樁，可以通過一次鉆進(jìn)施工至設(shè)計孔徑及達(dá)到樁底標(biāo)高。具有施工效率高、鉆進(jìn)速度快、成本費(fèi)用低、占用場地小的優(yōu)勢。

但對于樁徑在2.0m 以上、樁長較長且所處地質(zhì)環(huán)境特殊的鉆孔灌注樁施工工程，即便選用大功率旋挖鉆機(jī)，同樣會出現(xiàn)施工效率低、成孔時間較長進(jìn)而導(dǎo)致塌孔的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)鉆頭脫落等情況。

為解決此問題，項目成立技術(shù)攻關(guān)小組，創(chuàng)新提出采用兩次旋挖成孔技術(shù)進(jìn)行大直徑鋼筋混凝土灌注樁施工，經(jīng)工程實(shí)踐證明，該施工方法高效高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)成本合理、操作簡單可行，有很高的推廣價值。

2 工程概況

長春市伊通河流域水環(huán)境綜合治理工程—伊通河流域?yàn)I河道路工程東岸濱河路（分區(qū)界—北三環(huán)路）橋梁工程，全線長297.2m，主橋采用2m ×100m 獨(dú)塔單索面混凝土斜拉橋，主塔基礎(chǔ)鉆孔灌注樁設(shè)計直徑2.0m，樁長55m，考慮施工圍堰空鉆長度，其實(shí)際成孔長度達(dá)62m。項目利用二次成孔施工技術(shù)，順利完成了主塔25 根樁基的施工任務(wù)，經(jīng)超聲波透射法檢測，其樁身完整性全部滿足I 類樁要求。

3 工藝原理

旋挖鉆主要通過鉆頭回轉(zhuǎn)破碎巖土，鉆進(jìn)時旋挖鉆頭切削面積隨樁徑擴(kuò)大呈平方數(shù)上升，相應(yīng)阻力呈平方數(shù)增大，鉆頭所受扭矩也呈平方數(shù)增加。一次性成孔過程速度緩慢，鉆進(jìn)困難。

采用旋挖鉆機(jī)兩次成孔工藝，即第一次成孔的樁徑可按設(shè)計樁徑的60%～70%（占總斷面面積的50%）進(jìn)行成孔，然后再按設(shè)計樁徑進(jìn)行第二次成孔。由于首次鉆孔形成了垂直臨空面，在二次成孔過程中，可有效減小旋挖鉆頭切削面積，從而降低鉆進(jìn)阻力，加快鉆進(jìn)速度。

4 施工工藝流程

測量放樣→小孔徑鋼護(hù)筒插打→小孔徑鉆機(jī)就位→泥漿制備→鉆進(jìn)至設(shè)計標(biāo)高→回收小直徑護(hù)筒→大孔徑鋼護(hù)筒插打→大孔徑鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)至設(shè)計孔徑及標(biāo)高→清孔成孔→下道工序施工。（圖1）

5 操作要點(diǎn)

5.1 測量放樣

采用全站儀放樣，找出樁基的中心位置。在大小直徑護(hù)筒埋設(shè)后和鉆機(jī)開鉆前，均應(yīng)復(fù)測護(hù)筒中心位置及標(biāo)高，并在護(hù)筒周圍設(shè)置十字樁，以便在施工過程中控制樁位偏差。

圖1 二次成孔施工技術(shù)示意圖

5.2 小孔徑鋼護(hù)筒插打

護(hù)筒采用厚鋼板卷制作而成，鋼護(hù)筒內(nèi)徑大于鉆頭直徑20cm，壁厚δ=10mm，頂部焊接加強(qiáng)鋼筋和吊耳，并開1 個溢漿孔。鋼護(hù)筒中心豎直線與樁中心線重合，平面允許誤差不大于50mm，護(hù)筒在豎直方向的傾斜度不大于1%，同時，確保護(hù)筒插入泥巖層，阻斷砂層滲流。

5.3 泥漿制備

在一次成孔開鉆前，應(yīng)調(diào)制足夠數(shù)量的泥漿，鉆進(jìn)過程中如泥漿有損耗、漏失，應(yīng)予以補(bǔ)充。其高度應(yīng)滿足對孔內(nèi)泥漿面高度的要求。施工期間護(hù)筒內(nèi)的泥漿面應(yīng)高出地下水位1.0m 以上，在受水位漲落影響時，泥漿面應(yīng)高出最高水位1.5m 以上。泥漿的配比和配置方法宜通過試驗(yàn)確定，其性能應(yīng)與鉆孔方法、土層情況相適應(yīng)。泥漿相對密度應(yīng)根據(jù)土層情況適當(dāng)控制，一般不超過1.2。在泥漿制備過程中，安排試驗(yàn)人員檢測泥漿比重、黏度、含砂率等性能指標(biāo)，直至符合規(guī)范要求為止。應(yīng)按時檢查泥漿指標(biāo)，遇土層變化應(yīng)增加檢查次數(shù)，并適當(dāng)調(diào)整泥漿指標(biāo)。

5.4 小孔徑鉆機(jī)成孔

小孔徑鉆機(jī)直徑一般為設(shè)計樁徑的60%～70%，在施工過程中，及時將鉆渣清理出場外，鉆頭出渣臨時堆放位置距離孔口不應(yīng)小于6m。當(dāng)鉆孔離設(shè)計標(biāo)高約1m 時，應(yīng)注意控制鉆進(jìn)速度和深度，防止超鉆。鉆進(jìn)時，每回次進(jìn)尺控制在60cm 左右，開始鉆孔時，要放慢旋挖速度，減少鉆桿晃動。一次鉆孔停鉆標(biāo)準(zhǔn)：其樁底達(dá)到設(shè)計標(biāo)高，且至設(shè)計孔深后，將鉆具提離孔底0.3m 左右繼續(xù)旋轉(zhuǎn)10min，確保底部泥漿護(hù)壁形成后再停鉆移機(jī)。

5.5 二次鉆進(jìn)最終成孔

小直徑樁成孔后，先使用吊機(jī)迅速回收小直徑加長鋼護(hù)筒，再下放與設(shè)計樁徑相匹配的大直徑加長鋼護(hù)筒。為保證大孔徑鋼護(hù)筒能順利振插至泥巖層，應(yīng)增加鋼刃腳。再次使用拉線法校對護(hù)筒中心、鉆頭中心與樁中心的偏差，滿足要求后進(jìn)行二次鉆孔。鉆進(jìn)時，根據(jù)鉆孔速度及時調(diào)整并補(bǔ)充泥漿，確保護(hù)筒內(nèi)泥漿水頭壓力。在提升鉆具時，應(yīng)嚴(yán)格控制提升速度，確保鉆具位置準(zhǔn)確，并避免鉆頭碰觸已完孔壁形成塌孔。

二次鉆孔停轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)：其樁底達(dá)到設(shè)計標(biāo)高，孔徑滿足設(shè)計要求，且根據(jù)鉆渣樣品確認(rèn)達(dá)到持力層，至設(shè)計孔深后與一次成孔要求相同，將鉆具提離孔底0.3m 左右繼續(xù)旋轉(zhuǎn)10min，確保底部泥漿護(hù)壁形成后再停鉆移機(jī)。成孔后應(yīng)進(jìn)行孔深檢查，符合要求后，應(yīng)立即進(jìn)行清孔，目的是清理孔內(nèi)鉆渣，盡量減少孔底沉淀的厚度，保證鉆孔樁的承載力。

圖2 二次成孔旋挖示意圖

6 優(yōu)勢分析

表2 一次成孔技術(shù)與二次成孔技術(shù)優(yōu)勢分析

7 結(jié)語

特殊地質(zhì)大樁徑旋挖鉆孔灌注樁二次成孔施工技術(shù)，即通過小直徑旋挖鉆機(jī)成孔在前，大直徑旋挖鉆機(jī)成孔在后的施工方式，有效縮小了旋挖鉆頭切削面，從而降低鉆進(jìn)阻力，加快鉆進(jìn)速度，減少孔壁暴露的時間，保證了成孔質(zhì)量，在工期、質(zhì)量、成本方面均有很大優(yōu)勢，可廣泛應(yīng)用于特殊地質(zhì)條件下大樁徑旋挖鉆孔灌注樁施工。