旋挖鉆孔灌注樁施工工藝

（中國(guó)路橋工程有限責(zé)任公司，北京 100010）

1 工程概況

肯尼亞內(nèi)羅畢西環(huán)城路項(xiàng)目位于肯尼亞首都內(nèi)羅畢的西北部，主線(xiàn)起于Gitaru鎮(zhèn)，離南環(huán)終點(diǎn)約1 km，向東北延伸，終點(diǎn)位于Ruaka鎮(zhèn)，可對(duì)接已運(yùn)營(yíng)的北環(huán)線(xiàn)，全長(zhǎng)約為16.461 km。主線(xiàn)為A級(jí)國(guó)道標(biāo)準(zhǔn)（肯尼亞標(biāo)準(zhǔn)），設(shè)計(jì)速度80 km/h，路面為瀝青混凝土路面，分離式雙向4車(chē)道，寬度為21 m。

2 工程特點(diǎn)及重難點(diǎn)解析

2.1 特點(diǎn)

項(xiàng)目西環(huán)線(xiàn)主線(xiàn)布置多為既有道路，沿線(xiàn)村鎮(zhèn)較多，居住人口密集，交通量較大，須協(xié)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)施工秩序和社會(huì)車(chē)輛通行秩序。西環(huán)線(xiàn)主線(xiàn)沿線(xiàn)原有道路等級(jí)較低，路基寬度不足，存在多處較高半幅填筑路基的情況。在施工時(shí)，應(yīng)優(yōu)先安排，并選用優(yōu)質(zhì)的填方材料，嚴(yán)格控制路堤填筑工藝，以消除和減小兩幅路堤的不均勻沉降。

西環(huán)線(xiàn)的沿線(xiàn)表層覆蓋層較厚，在橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面，預(yù)計(jì)全部采用灌注樁形式，并將樁徑統(tǒng)一為1.5 m，長(zhǎng)度范圍控制在10～38 m。由于橋梁較多，又呈分散的形式，樁基礎(chǔ)的成孔作業(yè)會(huì)影響本項(xiàng)目的施工進(jìn)度，需要制定針對(duì)性的成孔方式。經(jīng)過(guò)項(xiàng)目部的實(shí)地考察，最終決定采用旋挖鉆機(jī)旋挖，以此方式完成成孔作業(yè)。

（1）設(shè)計(jì)院地勘報(bào)告顯示，樁長(zhǎng)范圍內(nèi)為紅表土和軟弱巖石，無(wú)堅(jiān)硬基巖，旋挖鉆機(jī)旋挖成孔方式相比沖擊鉆進(jìn)泥漿護(hù)壁成孔方式更高效，成孔更快。

（2）本項(xiàng)目樁徑較小，約為1.5 m，樁身較長(zhǎng)，平均約為23 m，旋挖鉆機(jī)旋挖成孔方式相比沖擊鉆進(jìn)泥漿護(hù)壁成孔方式更安全、更便捷。

（3）目前，內(nèi)馬鐵路具有施工工藝成熟的旋挖鉆機(jī)團(tuán)隊(duì)，可用于支持本項(xiàng)目，其在本項(xiàng)目施工中的適應(yīng)性較好，可為旋挖鉆孔樁基礎(chǔ)的施工提供技術(shù)層面的支撐。

（4）西環(huán)線(xiàn)沿線(xiàn)無(wú)河流，水源不足，無(wú)法提供足夠水量供泥漿護(hù)壁鉆孔施工，且泥漿護(hù)壁鉆孔施工占地面積大，對(duì)環(huán)境污染較多，西環(huán)項(xiàng)目沿線(xiàn)人口密集，不適合采用泥漿護(hù)壁沖擊鉆孔施工。

2.2 難點(diǎn)

由于項(xiàng)目的西環(huán)線(xiàn)主線(xiàn)沿線(xiàn)處高壓電力桿線(xiàn)多，道路紅線(xiàn)范圍內(nèi)存在部分民宅，10 km互通區(qū)內(nèi)征地、拆遷任務(wù)艱巨。根據(jù)東北環(huán)和南環(huán)項(xiàng)目以往經(jīng)驗(yàn)，征地拆遷工作難度較大，將影響項(xiàng)目的正常工作計(jì)劃。項(xiàng)目部應(yīng)安排專(zhuān)人，協(xié)助業(yè)主及時(shí)啟動(dòng)項(xiàng)目，實(shí)時(shí)完成該項(xiàng)工作[1]。

3 重點(diǎn)和難點(diǎn)工程施工方法和施工工藝

3.1 鉆孔灌注樁施工

本項(xiàng)目樁徑主要采用直徑1.5 m鉆孔樁基礎(chǔ)，根據(jù)各橋的施工總進(jìn)度計(jì)劃安排，合理組織旋挖鉆機(jī)施工樁基，為橋墩的施工形成條件。

3.2 施工工藝流程

3.2.1 施工準(zhǔn)備

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，做好施工場(chǎng)地的平整；以施工要求為準(zhǔn)，修筑施工便道，以便車(chē)輛的通行、工程物資的運(yùn)輸；配備發(fā)電機(jī)，以備突發(fā)性停電時(shí)使用；建立測(cè)量控制網(wǎng)，精準(zhǔn)完成樁位的測(cè)放工作，并設(shè)置護(hù)樁，作為成樁施工的參考基準(zhǔn)；加強(qiáng)對(duì)樁位、護(hù)樁的防護(hù)，以免無(wú)關(guān)設(shè)備于該處碾壓。

3.2.2 埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒所用材料為8 mm厚的鋼板，直徑略大于設(shè)計(jì)樁徑30 cm，長(zhǎng)度按照2 m控制，要求制得的護(hù)筒具有足夠的強(qiáng)度和剛度。護(hù)筒埋設(shè)至地面以下的部分至少達(dá)到1.5 m，頂端高出地面部分0.3 m。

根據(jù)規(guī)劃，使鉆機(jī)精準(zhǔn)就位，配套鉆頭（此裝置的直徑略大于護(hù)筒直徑），有序向下鉆進(jìn)，直至到達(dá)護(hù)筒底標(biāo)高為止，再將預(yù)制成型的護(hù)筒安裝到位，檢測(cè)護(hù)筒中心和垂直度，調(diào)整偏差，再向四周夯填黏土。

3.2.3 鉆孔

鉆機(jī)的作用力較強(qiáng)，應(yīng)保證底座和頂端均維持穩(wěn)定，鉆桿和鉆頭按特定的姿態(tài)向下推進(jìn)，鉆機(jī)的起吊滑輪線(xiàn)、鉆錐及鉆孔中心均應(yīng)共處相同的鉛垂線(xiàn)。初期小沖程開(kāi)孔，待恢復(fù)至正常鉆進(jìn)狀態(tài)后，轉(zhuǎn)為中大沖程施工，以4～5 m為宜，鉆進(jìn)期間及時(shí)排渣，以免堵塞。

加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件的勘察與分析，在地層變化處取渣樣，判斷該部分的地質(zhì)類(lèi)別、特性，將所得結(jié)果與設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)剖面圖展開(kāi)對(duì)比，判斷工藝的可行性，適時(shí)做出調(diào)整。鉆孔期間存在彎孔、坍孔等異?，F(xiàn)象時(shí)，隨即暫停作業(yè)，需分析成因，采取針對(duì)性的處理措施。

3.2.4 第一次清孔

鉆孔至設(shè)計(jì)深度后，交由監(jiān)理工程師批準(zhǔn)，通過(guò)后立即清孔，先自檢，判斷孔徑、孔深、垂直度、孔內(nèi)沉渣量等是否均可滿(mǎn)足要求，再進(jìn)一步由監(jiān)理工程師驗(yàn)收。

3.2.5 鋼筋籠制安

鋼筋籠在鋼筋加工棚中制作，根據(jù)樁長(zhǎng)分段制作，吊車(chē)吊入孔內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)焊接，入孔后準(zhǔn)確定位、固定。

3.2.6 混凝土灌注

（1）串筒法干澆混凝土施工。以設(shè)計(jì)配合比為準(zhǔn)，由攪拌站集中生產(chǎn)混凝土，由罐車(chē)及時(shí)運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，用串筒下料，按順序高效灌注施工。串筒以3 mm厚的鐵皮為原材料，單節(jié)長(zhǎng)度為1.25 m，上、下口直徑分別為25、22 cm，相鄰兩節(jié)間焊接吊耳，并使用U形卡環(huán)穩(wěn)定連接。為避免混凝土離析，灌注時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制串筒底口的位置，距樁底不可超過(guò)2 m，隨著灌注進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，分節(jié)段依次拆除串筒。

每澆筑0.5 m振搗一次，振搗采用一臺(tái)Ф50 mm插入式振搗棒振搗，振搗密實(shí)后，由井下振搗人員通知井口放料人員下料。為防止混凝土局部堆積，不易振搗密實(shí)，嚴(yán)格控制分層厚度或邊放料邊振搗?；炷翍?yīng)灌注至設(shè)計(jì)高程以上約20 cm，若存在樁頂浮漿量過(guò)多的情況，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增加高度。

（2）導(dǎo)管法水下混凝土澆筑。上部放置混凝土漏斗，計(jì)算確定首罐混凝土方量，混凝土首罐采用砍球法，混凝土由進(jìn)料斗經(jīng)漏斗倒入導(dǎo)管連續(xù)澆筑，隨澆筑隨拔管。導(dǎo)管于混凝土中的埋深需始終控制在1～3 m，若導(dǎo)管內(nèi)摻雜大量空氣，混凝土需利用溜槽以緩慢的速度注入漏斗和導(dǎo)管，不宜直接將混凝土從上方大批量導(dǎo)入導(dǎo)管，避免形成高壓氣囊，增加導(dǎo)管漏水的概率。

3.2.7 樁基檢驗(yàn)

施工期間，加強(qiáng)對(duì)各道工序施工質(zhì)量的自檢，完整記錄信息，進(jìn)一步由監(jiān)理工程師檢驗(yàn)。每根鉆孔樁混凝土強(qiáng)度試件不少于3組，發(fā)現(xiàn)存在質(zhì)量問(wèn)題的樁，應(yīng)鉆取樁身混凝土鑒定檢驗(yàn)。

4 施工質(zhì)量控制手段

4.1 旋挖樁成孔施工質(zhì)量控制

孔壁坍塌、縮頸、擴(kuò)孔均為旋挖樁成孔施工中較普遍的質(zhì)量問(wèn)題?？妆谔某霈F(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)過(guò)于松散、泥漿護(hù)壁措施不合理相關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致其難以充分發(fā)揮防護(hù)作用。護(hù)筒內(nèi)水位未得到有效的控制、鉆進(jìn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等均易增加孔壁坍塌的發(fā)生概率。

若發(fā)生孔洞坍塌事故，應(yīng)根據(jù)坍塌的位置、程度采取針對(duì)性的處理措施。若坍塌區(qū)域?yàn)榭卓谔?，?yīng)隨即拆除鋼護(hù)筒，于該處組織回填作業(yè)，再將鋼護(hù)筒埋設(shè)到位，進(jìn)一步鉆孔。若坍塌區(qū)域?yàn)榭變?nèi)，可回填適量沙和黏質(zhì)土混合料，若處理效果欠佳，應(yīng)繼續(xù)回填細(xì)石混凝土[2]。

（1）遇松散、易坍塌的土層時(shí)，可采取加長(zhǎng)護(hù)筒、于護(hù)筒周邊回填黏土等方法，鉆孔階段應(yīng)適當(dāng)放慢速度，每次提鉆速度控制在0.3～0.5 m/s。

（2）成孔期間易縮頸、擴(kuò)孔，為有效規(guī)避此類(lèi)問(wèn)題，應(yīng)在鉆孔前向孔內(nèi)注水，密切觀察實(shí)際情況。若注水無(wú)效，需設(shè)置固相較低的泥壁，通過(guò)此途徑提高孔內(nèi)泥漿的壓力。

經(jīng)前述工作后，若仍存在擴(kuò)孔的問(wèn)題，應(yīng)精準(zhǔn)鎖定流泥層的位置，在該處加入適量的水泥；成孔和鋼筋籠下放時(shí)，需要連續(xù)澆筑混凝土，保證實(shí)際澆筑時(shí)間可控制在4 h以?xún)?nèi)。

4.2 鋼筋安放施工質(zhì)量控制

（1）檢查吊筋的長(zhǎng)度、鋼筋籠頂?shù)某跏几叨鹊认嚓P(guān)指標(biāo)，與設(shè)計(jì)值展開(kāi)對(duì)比分析，對(duì)質(zhì)量情況進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，以便針對(duì)存在的問(wèn)題采取處理措施。

（2）鋼筋籠安裝時(shí)，加強(qiáng)對(duì)鋼筋籠位置的檢查與控制，確保鋼筋籠可精準(zhǔn)就位，以便為后續(xù)澆筑工作的開(kāi)展創(chuàng)設(shè)良好的條件。

（3）若鋼筋籠處于墊層處，可在其四周焊接定位卡，用于固定鋼筋籠，使其始終穩(wěn)定在孔的中間位置。

（4）在鋼筋籠頂部增設(shè)墊塊是較可行的方法，應(yīng)增加墊塊的直徑，與護(hù)筒緊密貼合，可保證鋼筋籠水平位置的穩(wěn)定性；除此之外，配套雙吊鉤，可穩(wěn)定鋼筋籠，以免其下落。

4.3 混凝土澆筑施工質(zhì)量控制

（1）每完成一次混凝土的灌注作業(yè)，立即清理管內(nèi)殘留的混凝土，此后有序撤離鉆機(jī)。

（2）制備高性能的泥漿，做好質(zhì)量檢驗(yàn)與控制工作，要求其比重、黏度等質(zhì)量指標(biāo)均具有合理性。

（3）在導(dǎo)管安裝工作中，應(yīng)詳細(xì)檢查各導(dǎo)管是否存在缺陷（裂縫、孔洞等），連接時(shí)應(yīng)鋪墊質(zhì)量達(dá)標(biāo)的膠墊，以增強(qiáng)導(dǎo)管間的緊密性。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）旋挖鉆機(jī)灌注樁施工工藝對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)，可同時(shí)滿(mǎn)足安全、質(zhì)量、效率等多重要求，可行性較高，具有推廣價(jià)值。

（2）混凝土澆筑是旋挖鉆孔樁施工全流程中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，應(yīng)加大質(zhì)量控制力度，如拌和高性能的混凝土、遵循隨拌隨用的原則、控制下料距離等。

（3）旋挖成孔灌注樁施工中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)樁身質(zhì)量的檢測(cè)，如低應(yīng)變法、聲波透射法等，均具有可行性，可根據(jù)具體的需求輔以鉆芯法，以便準(zhǔn)確判斷成樁質(zhì)量。