城市高架橋樁基施工中旋挖鉆機(jī)的應(yīng)用研究

徐艷鵬

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361000）

1 理論分析

1.1 旋挖鉆機(jī)簡(jiǎn)介

在市政高架樁基工程施工過程中，越來越多的技術(shù)人員選擇使用旋挖鉆機(jī)，通過鉆孔灌注樁方式來施工樁基，該施工方式具有廣泛適應(yīng)性且可在過程中移動(dòng)鉆機(jī)，滿足不同施工需求[1]。采用旋挖鉆機(jī)輔助施工，成孔快、質(zhì)量高，施工中對(duì)周圍環(huán)境污染及噪音較低，對(duì)促進(jìn)城市高架橋樁基施工具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

旋挖鉆機(jī)屬大功率設(shè)備，其自身具有靈活性、機(jī)動(dòng)性、高功率等特點(diǎn)，在實(shí)際施工過程中可針對(duì)不同地質(zhì)及區(qū)域達(dá)到針對(duì)性操作，施工現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)，因此，旋挖鉆機(jī)在樁基工程施工中有著較為廣泛的應(yīng)用[2]。一般施工時(shí)，為確保旋挖鉆機(jī)施工得到的基礎(chǔ)樁基成孔滿足實(shí)際施工需求，需針對(duì)工程特殊性選擇不同鉆頭施工。

1.2 旋挖鉆機(jī)原理及特性

（1）旋挖鉆機(jī)原理。采用旋挖鉆機(jī)施工中以動(dòng)力頭作用牽引，鉆桿、鉆頭處有較大扭矩，其可對(duì)施工土體快速旋轉(zhuǎn)切削，加壓油缸為其提供動(dòng)力，使鉆頭在土層中逐漸深入運(yùn)動(dòng)，開展鉆進(jìn)。鉆進(jìn)中，鉆頭內(nèi)部渣土以主卷?yè)P(yáng)提升伴之排出，確保鉆頭有充分鉆進(jìn)空間，最后完成灌注樁樁孔建設(shè)工作。

（2）旋挖鉆機(jī)特性。一方面，旋挖鉆機(jī)落實(shí)到鉆孔灌注樁施工當(dāng)中，其自身工作效率較高，施工后鉆孔無需過多修理即可投入使用，施工質(zhì)量有保障且不會(huì)產(chǎn)生較多泥漿污染物，施工污染較小，符合國(guó)家綠色、環(huán)保建設(shè)需求。另一方面，采用旋挖鉆機(jī)施工，其設(shè)備購(gòu)置及維護(hù)上需大量資金投入，實(shí)際運(yùn)行成本較高，需專業(yè)人員維護(hù)。

2 工程概況

慈溪?jiǎng)訇懜呒軜蚬饭こ?，北起沈海高速，向南接慈溪?jiǎng)傩鹿罚群罂缭浇ǜ焦?、勝山大道等多個(gè)城市主要干道，工程終于慈溪市前應(yīng)路，路線全長(zhǎng)14.659km。第LJ-5 標(biāo)段主線起訖樁號(hào)為K11+419.0～K14+659.0，路線長(zhǎng)3.24km。主要施工內(nèi)容有主線及輔路工程的路基、橋涵施工及缺陷修復(fù)，其中主線高架橋2894m，匝道橋1321.5m，改造地面橋梁65m。

該工程建成是為了緩解慈溪內(nèi)交通擁堵、緩解交通壓力。本項(xiàng)目為全線上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆箱梁的高架橋工程，下部鉆孔灌注樁基數(shù)量達(dá)816 根，樁基直徑多以1.2m 為主的群樁，本工程以旋挖鉆機(jī)施工鉆孔灌注樁。

3 旋挖鉆機(jī)施工實(shí)施

3.1 鉆機(jī)篩選

通過對(duì)該城市快速路網(wǎng)優(yōu)化工程實(shí)際施工地區(qū)分析，慎重考慮后，選擇三一SR-280R 旋挖鉆機(jī)輔助施工，該鉆機(jī)實(shí)際扭矩達(dá)到285kN·m，摩擦桿最深可鉆進(jìn)約84m 深度，滿足城市高架橋樁基施工需求。

3.2 施工工序

旋挖鉆機(jī)施工鉆孔灌注樁步驟如圖1所示。

3.3 施工準(zhǔn)備

施工開始之前需對(duì)實(shí)際施工區(qū)域進(jìn)行修整處理，清除場(chǎng)地垃圾及不必要臨時(shí)支護(hù)，針對(duì)影響施工穩(wěn)定運(yùn)行的軟土，在施工前對(duì)其填料并壓實(shí)，增加土層密實(shí)度。此外，需合理規(guī)劃施工地表，做好排水規(guī)劃工作，避免實(shí)際施工開始后旋挖鉆機(jī)受土壤含水量影響發(fā)生傾斜或位移，影響鉆孔樁施工準(zhǔn)確性。

需針對(duì)施工設(shè)計(jì)要求，對(duì)施工區(qū)域預(yù)備打樁樁位精確測(cè)量、放線，標(biāo)注清楚灌注樁位置。在樁位設(shè)置旋挖鉆機(jī)，調(diào)整鉆機(jī)實(shí)際桅桿，控制桅桿處于垂直狀態(tài)，保證旋挖鉆機(jī)能夠正常工作。另外，旋挖鉆機(jī)就位需保證鉆頭中心和樁位中心處于重疊位置。之后調(diào)試設(shè)備，確保設(shè)備正常運(yùn)行，鎖定設(shè)備施工參數(shù)，為施工建立安全保護(hù)。

3.4 泥漿準(zhǔn)備

本工程地下水位較高且施工地質(zhì)以淤泥和淤泥質(zhì)粘土為主，地層中夾有粉細(xì)砂土，流塑性大，在鉆孔施工過程中容易造成縮頸、塌孔以及孔底部沉渣厚等情況，嚴(yán)重時(shí)易出現(xiàn)問題樁、斷樁。因此鉆孔施工過程中必須采用優(yōu)質(zhì)高性能膨潤(rùn)土泥漿泥漿護(hù)壁，確保成孔質(zhì)量。

當(dāng)在粘性土中鉆孔施工過程中，塑性指數(shù)＞15 時(shí)可利用原孔內(nèi)泥土造漿，若原土造漿的泥漿性能指標(biāo)不能滿足施工護(hù)壁要求時(shí)，則應(yīng)當(dāng)另外拌制泥漿。鉆孔灌注樁泥漿采用膨潤(rùn)土拌制，且針對(duì)不同的地質(zhì)層根據(jù)泥漿的性能指標(biāo)要求進(jìn)行泥漿配制。樁基鉆孔施工時(shí)通過泥漿泵及時(shí)向孔內(nèi)連續(xù)補(bǔ)漿，保持護(hù)筒內(nèi)泥漿量，防止孔壁坍塌。樁基灌注時(shí)孔內(nèi)多出的泥漿引流至泥漿池內(nèi)，用于下一樁基的鉆孔施工。

圖1 旋挖鉆機(jī)施工流程圖

3.5 護(hù)筒埋設(shè)施工

鋼護(hù)筒具有導(dǎo)正鉆孔位置、控制樁位、防止孔口坍塌等諸多作用，應(yīng)嚴(yán)格控制互通埋設(shè)精度。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工地質(zhì)條件，為保證孔壁安全及對(duì)施工成本的控制原則，確定鋼護(hù)筒長(zhǎng)度為4～6m，鋼護(hù)筒采用10mm 鋼板卷制，護(hù)筒直徑＞樁徑20cm為宜。護(hù)筒焊接采用雙面焊，必須嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行，護(hù)筒豎焊對(duì)接應(yīng)相互錯(cuò)開≥1m。

護(hù)筒埋設(shè)前應(yīng)先精確放樣出樁位中心，并引出四角控制樁，以控制護(hù)筒埋設(shè)位置?？刂茦恫捎忙?2mm 鋼筋制作，入土中至少30cm，控制樁必須經(jīng)過精確測(cè)量、技術(shù)人員復(fù)核無誤。

護(hù)筒埋設(shè)時(shí)，先用鉆機(jī)挖出一個(gè)和護(hù)筒同直徑的孔，然后將護(hù)筒對(duì)正下放，再固定到位。鋼護(hù)筒周圍填土必須密實(shí)，防止漏漿，護(hù)筒中心偏差≤50mm。護(hù)筒埋設(shè)完成后，技術(shù)人員必須復(fù)測(cè)護(hù)筒各項(xiàng)指標(biāo)，合格后合格后方可進(jìn)行下一步施工。

3.6 旋挖成孔操作

旋挖鉆機(jī)施工時(shí)，將施工的泥土從鉆機(jī)鉆斗中運(yùn)出，運(yùn)到孔外排出，多次重復(fù)上述步驟，確保鉆進(jìn)到規(guī)范深度后停止鉆進(jìn)。將鉆進(jìn)排出的泥土經(jīng)專業(yè)運(yùn)輸車運(yùn)出，注意運(yùn)輸避開城市交通高峰期，避免泥土運(yùn)輸給周圍環(huán)境造成破壞。泥土運(yùn)送到指定堆放位置。在實(shí)際施工中，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：

（1）為避免孔壁坍孔事件，工程實(shí)際施工中以靜態(tài)泥漿對(duì)護(hù)壁進(jìn)行合理維護(hù)[3]，施工不斷開展的同時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充泥漿，確保泥漿高度處于護(hù)筒底部約1m 以上位置，避免泥漿缺失，施工中斷。

（2）實(shí)際鉆進(jìn)中對(duì)泥土取樣調(diào)查，及時(shí)記錄鉆進(jìn)深度，針對(duì)泥土土質(zhì)不同，對(duì)旋挖鉆機(jī)的參數(shù)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。

（3）為避免旋挖鉆進(jìn)出現(xiàn)超鉆深度問題，鉆進(jìn)中還需避免出現(xiàn)錯(cuò)誤，操作過程中切實(shí)注意鉆機(jī)讀數(shù)與實(shí)際測(cè)量孔深進(jìn)行對(duì)比，防止超鉆。

3.7 清孔處理

鉆孔到指定深度之后需在鉆孔結(jié)束后立即進(jìn)行清孔，避免沉渣積攢過多，影響后期工作開展。此外，清孔作業(yè)應(yīng)保持孔內(nèi)水位、水流穩(wěn)定，避免出現(xiàn)塌孔。

3.8 鋼筋籠安裝

鋼筋籠安裝采用分節(jié)下放方式，下放時(shí)嚴(yán)格控制下放速度。緩慢、均勻地起吊，確保鋼筋籠沿扁擔(dān)梁穩(wěn)定上升，豎起后使其自然下去，避免鋼筋籠在孔內(nèi)擺動(dòng)，碰撞到孔壁引發(fā)塌孔現(xiàn)象。鋼筋籠施工完成后需再次進(jìn)行清孔，清除孔內(nèi)沉淀雜物。

3.9 水下混凝土澆筑

鉆孔灌注樁灌注過程中導(dǎo)管埋深宜控制在2～6m，拆除導(dǎo)管后最底部導(dǎo)管底口的埋置深度應(yīng)＞2m?；炷凉嘧r(shí)必須經(jīng)常測(cè)量砼面標(biāo)高，以確定導(dǎo)管埋深及是否拆導(dǎo)管。另外，拆除導(dǎo)管前及時(shí)核算現(xiàn)場(chǎng)混凝土方量，測(cè)算灌注混凝土標(biāo)高與實(shí)際混凝土方量是否匹配，防止出現(xiàn)差錯(cuò)。

當(dāng)砼灌注臨近結(jié)束時(shí)，由于混凝土粘稠度大，可用測(cè)錘仔細(xì)測(cè)量砼面高度，并核對(duì)灌入混凝土的方量，以確定所測(cè)砼面的高度是否準(zhǔn)確，當(dāng)標(biāo)高達(dá)到預(yù)期高度時(shí)則停止灌注，及時(shí)拆除導(dǎo)管[4]。灌注完成后砼面應(yīng)高出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高1.0m 以上，從而保證樁頭砼質(zhì)量。

4 不同地質(zhì)條件下旋挖鉆機(jī)應(yīng)用

該工程實(shí)際施工中，針對(duì)地質(zhì)條件不同，對(duì)應(yīng)旋挖鉆機(jī)施工工藝也存在差異，以下就不同地質(zhì)條件下的具體施工進(jìn)行分析：

（1）松散填土層。工程部分樁基地質(zhì)為松散填土層，其主要由人工填充土組成，主要以耕植土和沙包土為主。該土層壓縮性一般，但較松散，旋挖鉆機(jī)運(yùn)行中孔壁塌孔隱患較大。因此，工程以長(zhǎng)5m、厚12mm 鋼護(hù)筒輔助施工，將鋼護(hù)筒打入地下，穿越土層，以泥漿護(hù)壁方式維護(hù)，避免松散填土鉆孔出現(xiàn)坍塌[5]。

（2）粉質(zhì)粘土層。部分主梁區(qū)域?yàn)榉圪|(zhì)粘土層，該區(qū)域施工時(shí)鉆進(jìn)速度快、泥漿消耗低。因此可采用螺旋鉆頭，以干成孔為支持，后以筒鉆對(duì)成孔掃孔，保證樁基施工穩(wěn)定。

（3）中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖處施工，該地址巖石強(qiáng)度大，存在打滑問題，為解決這一問題對(duì)旋挖鉆機(jī)鉆頭調(diào)整，以短螺旋鉆頭破碎硬度大的巖石，之后更換為回轉(zhuǎn)鉆頭鉆進(jìn)，達(dá)到施工設(shè)計(jì)深度后停止作業(yè)。

5 結(jié)束語

綜上所述，旋挖鉆機(jī)自身效率快、施工質(zhì)量高、環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)，文章結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行分析，在市政高架樁基施工中采用旋挖鉆機(jī)施工，針對(duì)不同地質(zhì)采取不同鉆進(jìn)方式，并做好每一步施工步驟，最終高架橋樁基質(zhì)量穩(wěn)定可靠，提高了橋梁的整體建設(shè)質(zhì)量。