橋梁樁基成孔旋挖施工技術(shù)研究

余金輝

（景德鎮(zhèn)市公路事業(yè)發(fā)展中心樂平分中心，江西 樂平 333300）

0 引言

在旋挖成孔作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，旋挖鉆機(jī)是非常重要的施工設(shè)備，關(guān)系到施工的成敗。旋挖鉆機(jī)應(yīng)保持正常運(yùn)行，鉆機(jī)通過桅桿的變幅運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng)，精準(zhǔn)完成鉆孔施工作業(yè)。用桅桿下鉆頭可以對(duì)正孔位，開啟鉆機(jī)即可完成現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)。設(shè)備內(nèi)的加壓裝置給鉆頭施加足夠大的壓力，保證鉆進(jìn)作業(yè)順利實(shí)施。鉆機(jī)提升與伸縮鉆桿同時(shí)作用下，鉆桿可以順利提出，并進(jìn)行孔內(nèi)的巖土清理作業(yè)，反復(fù)持續(xù)上述操作，直到完成鉆進(jìn)施工。在橋梁樁基施工中，利用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行成孔施工，效率高、速度快，應(yīng)用價(jià)值高。

1 成孔旋挖樁技術(shù)概述

在橋梁樁基的現(xiàn)場(chǎng)施工中，成孔旋挖樁技術(shù)應(yīng)用廣泛，是提高施工質(zhì)量的關(guān)鍵要素。對(duì)于橋梁來說，樁基礎(chǔ)關(guān)系到運(yùn)行效果，要充分發(fā)揮旋挖樁技術(shù)滿足工程的運(yùn)行。首先，通過使用底部有活門的桶式鉆頭展開破碎處理，確保巖土可以順利裝載到鉆頭內(nèi)。利用鉆機(jī)的提升系統(tǒng)、伸縮桿將鉆斗提出，卸載巖土。經(jīng)過上述操作后，利用干式或者清水清理鉆孔，滿足后續(xù)樁基礎(chǔ)施工的標(biāo)準(zhǔn)。如果現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件特殊，塌陷事故發(fā)生率高，或者地層內(nèi)存在較多的地下水，通過應(yīng)用靜態(tài)泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)工藝施工極為重要，護(hù)壁效果應(yīng)符合工程要求。經(jīng)過技術(shù)人員研究分析，加強(qiáng)成孔器的應(yīng)用，在鉆孔的環(huán)節(jié)將多余的土擠壓到周邊土層結(jié)構(gòu)上，不需要二次提鉆與反復(fù)卸土，工作效率得到提升，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)成本也在降低。旋挖成孔技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際中，現(xiàn)場(chǎng)施工工期有效縮短，且不會(huì)產(chǎn)生劇烈噪聲，不會(huì)對(duì)周邊居民造成不利影響，還能保障現(xiàn)場(chǎng)施工人員的生命安全[1]。

2 成孔旋挖樁技術(shù)的弊端

雖然旋挖樁技術(shù)的優(yōu)勢(shì)比較明顯，可以全面提升橋梁樁基礎(chǔ)的技術(shù)水平，且操作簡(jiǎn)單、方便，但是在具體的成孔作業(yè)中，也存在一些問題。比如，現(xiàn)場(chǎng)鉆孔操作不當(dāng)，出現(xiàn)鉆孔異常，發(fā)生坍塌事故；鉆孔工作結(jié)束后，彎孔、縮孔的問題比較常見，施工效率比較低。應(yīng)用成孔旋挖樁技術(shù)的環(huán)節(jié)，容易發(fā)生埋鉆的問題，造成設(shè)備損壞，給企業(yè)帶來損失，延誤工期。因此，在成孔旋挖樁技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，要加強(qiáng)優(yōu)化、改進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)管理和控制，以提升基礎(chǔ)施工質(zhì)量水平，滿足我國(guó)現(xiàn)代化橋梁建設(shè)的需要。

3 成孔旋挖樁技術(shù)在橋梁樁基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用

經(jīng)過對(duì)我國(guó)的橋梁工程領(lǐng)域調(diào)查發(fā)現(xiàn)，旋挖樁成孔技術(shù)使用的范圍比較多，可以適應(yīng)多種地質(zhì)條件的施工，比如淤泥質(zhì)土、黏土、淤泥質(zhì)砂、淤泥等，尤其是一些塑性高、空隙率大的地質(zhì)條件，應(yīng)用該技術(shù)可以滿足橋梁的運(yùn)行需要和標(biāo)準(zhǔn)。此外，成孔旋挖樁技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)施工不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生太大的影響，生態(tài)環(huán)保價(jià)值比較高，所以廣泛應(yīng)用到我國(guó)橋梁工程建設(shè)中[2]。

3.1 對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行處理

在成孔旋挖樁技術(shù)應(yīng)用之前，施工人員根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)位置確定，通過全站儀進(jìn)行全面定位，需達(dá)到精度要求，符合橋梁施工標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)樾跈C(jī)的體型大，結(jié)構(gòu)自重較大，在設(shè)備進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)前，必須對(duì)地表進(jìn)行處理，要具備較高的承載力才能投入使用。如果現(xiàn)場(chǎng)施工的憑條是填土筑島圍堰的形式，應(yīng)在施工之前鋪設(shè)一定厚度的鋼板，并且面積符合實(shí)際使用的需要，提高結(jié)構(gòu)承載性能，預(yù)防在施工中出現(xiàn)平臺(tái)下沉的問題，確保工作安全性。

3.2 護(hù)筒的處理

旋挖鉆成孔施工現(xiàn)場(chǎng)，工程人員應(yīng)加強(qiáng)孔壁密實(shí)度控制，如果成孔后留置的時(shí)間長(zhǎng)，容易發(fā)生塌陷事故。因此，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用鋼護(hù)筒進(jìn)行成孔保護(hù)處理，防止內(nèi)部存在松散土影響成孔效果。如果淤泥層厚度增加，則要進(jìn)一步延長(zhǎng)鋼護(hù)筒，為后續(xù)施工提供基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)橛倌鄬拥暮穸容^大，現(xiàn)場(chǎng)通常會(huì)布置一臺(tái)振動(dòng)錘，確保鋼護(hù)筒安裝合格。在埋設(shè)鋼護(hù)筒的環(huán)節(jié)，一般使用直徑較大的鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，提前鉆入2m的深度，然后提出鉆頭，再應(yīng)用振動(dòng)錘進(jìn)行打入作業(yè)?，F(xiàn)場(chǎng)施工必須加強(qiáng)垂直度檢測(cè)，安裝位置精度符合要求，如果存在偏移問題，應(yīng)及時(shí)采取措施糾正，以免產(chǎn)生嚴(yán)重偏移而影響工程質(zhì)量。在澆筑工作結(jié)束后，及時(shí)拔出護(hù)筒，符合穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)防給周邊地層造成不利影響，否則會(huì)影響樁頭質(zhì)量[3]。

3.3 鉆頭的選擇

結(jié)合不同地質(zhì)條件，選擇合適的鉆頭，以滿足施工標(biāo)準(zhǔn)。旋挖鉆機(jī)的鉆頭形式多，結(jié)構(gòu)形式有差異，鉆頭劃分要合理，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇合適的鉆機(jī)，才能提高施工的質(zhì)量和效果。一旦鉆頭選擇不當(dāng)，不僅導(dǎo)致工程施工速度降低，工程質(zhì)量也不合格。淤泥質(zhì)土應(yīng)用雙層底旋鉆頭，黏土層采用單層底旋挖鉆頭施工，這樣才能充分發(fā)揮鉆頭的優(yōu)勢(shì)，提高施工的質(zhì)量和效率。對(duì)于黏性土來說，應(yīng)用長(zhǎng)鉆筒可以保證施工效果，提高鉆進(jìn)作業(yè)的速度。短鉆筒應(yīng)用到含砂量較高的土層結(jié)構(gòu)內(nèi)，并且要聯(lián)合泥漿施工，實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)速度的控制。硬度較高的巖石結(jié)構(gòu)，應(yīng)用螺旋式鉆頭，再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)合理調(diào)整鉆頭角度，以提升鉆進(jìn)的速度與質(zhì)量。淤泥層作業(yè)中，使用具備通氣孔的鉆頭結(jié)構(gòu)，并布置導(dǎo)流槽，預(yù)防出現(xiàn)孔壁坍塌。

3.4 泥漿配置

配置泥漿時(shí)必須綜合分析地表層的具體狀態(tài)，如果表面為回填土、淤泥等，應(yīng)該采取泥漿護(hù)壁的處理方式，以達(dá)到保護(hù)孔壁的效果。在泥漿制作的過程中，黏稠度的控制極為重要，這是關(guān)鍵性技術(shù)指標(biāo)。如果黏稠度低，鉆進(jìn)效果將會(huì)受到影響；黏稠度高，會(huì)影響樁基澆筑施工效果。

目前制作泥漿的材料較多，以膨潤(rùn)土、燒堿、黏土等為主。應(yīng)用專業(yè)性強(qiáng)的泥漿制備設(shè)備進(jìn)行制作，制作結(jié)束后的泥漿存放在泥漿池內(nèi)。為了預(yù)防泥漿沉淀問題，使用泥漿泵進(jìn)行內(nèi)部循環(huán)處理。為了保證泥漿黏稠度在合理的范圍內(nèi)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況加入燒堿以增大黏稠度，該方法還能預(yù)防發(fā)生沉淀問題，使內(nèi)部顆粒物分布均勻，從而保證其穩(wěn)定性合格。在泥漿正式制作前，要進(jìn)行黏土塊的破碎處理，并用設(shè)備充分?jǐn)嚢瑁纬珊细竦哪酀{。在泥漿運(yùn)輸?shù)侥酀{池之后，開始進(jìn)行原料的回收作業(yè)，預(yù)防產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染問題?，F(xiàn)場(chǎng)安裝必要的凈化循環(huán)系統(tǒng)，快速調(diào)節(jié)泥漿情況，達(dá)到鉆進(jìn)作業(yè)的要求。泥漿黏稠度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況做出改進(jìn)和調(diào)整，達(dá)到鉆進(jìn)施工的要求。使用黏稠度較高的黏土進(jìn)行泥漿制作，從而達(dá)到黏稠度標(biāo)準(zhǔn)，保證鉆進(jìn)作業(yè)的質(zhì)量合格。處理好泥漿濃度達(dá)到要求的懸浮細(xì)渣，做好孔底沉渣的控制，以達(dá)到結(jié)構(gòu)性能的標(biāo)準(zhǔn)。在泥漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后，開始澆筑前進(jìn)行沉渣厚度的檢測(cè)，及時(shí)作出調(diào)整和控制[4]。

3.5 鋼筋籠的處理

在鋼筋籠制作開展前，先確定鋼筋焊接部位，并做好現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)記。通常應(yīng)用三根豎向主筋制作鋼筋籠，固定到作業(yè)平臺(tái)上，合理布置加勁箍筋，加強(qiáng)焊接管理，提高結(jié)構(gòu)整體性。現(xiàn)場(chǎng)使用合理的鋼筋掛鉤，分為多個(gè)組別結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度與主筋的布置距離相同。焊接位置的設(shè)置要精確，和豎向主筋穩(wěn)定焊接，形成連接的整體結(jié)構(gòu)。鋼筋籠制作完成后，組織專業(yè)車輛運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，完成吊裝作業(yè)。鋼筋籠下放時(shí)要保持穩(wěn)定，預(yù)防和孔壁出現(xiàn)碰撞而造成塌孔的問題。骨架下放環(huán)節(jié)應(yīng)該觀察骨架與鋼筋籠的位置，達(dá)到頂部加勁箍部位后，應(yīng)立即使用壁厚較大的鋼管進(jìn)行穩(wěn)定。保證各個(gè)節(jié)段連接穩(wěn)定，形成整體結(jié)構(gòu)，接頭的焊接質(zhì)量合格。鋼筋籠合理的安裝和設(shè)置為后續(xù)澆筑作業(yè)提供基礎(chǔ)。

3.6 加強(qiáng)鉆進(jìn)速度控制

鉆進(jìn)工作中，考慮不同地層結(jié)構(gòu)，調(diào)整鉆進(jìn)速度，滿足鉆進(jìn)工作要求。在開始鉆進(jìn)時(shí)，或者鉆機(jī)穿越軟硬層之間時(shí)，鉆桿要達(dá)到豎直的狀態(tài)，并且降低鉆進(jìn)速度。加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)鉆進(jìn)速度的控制，過快容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞或者塌孔，導(dǎo)致嚴(yán)重事故發(fā)生。如果遇到鉆進(jìn)難度過高的情況，應(yīng)及時(shí)提鉆，并對(duì)鉆頭部位進(jìn)行檢查，分析原因，采取必要的處理措施，合格后再進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)。鉆機(jī)的升降速度要處于合理的范圍內(nèi)，過快或者過慢都會(huì)對(duì)鉆孔質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。速度過快會(huì)導(dǎo)致底部壓力過大，泥漿沖擊孔壁，容易產(chǎn)生塌孔、縮孔質(zhì)量問題。此次工程中鉆頭速度可見表1。

表1 鉆頭與鉆速參數(shù)

4 成孔后施工與質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1 控制鉆速

要嚴(yán)格控制鉆孔速度，結(jié)合鉆孔直徑、地質(zhì)條件、回轉(zhuǎn)速度、泥漿密度、鉆頭形式等方面，通常鉆孔直徑在2.2m左右，用泵吸式反循環(huán)回鉆鉆進(jìn)作業(yè)的方式，結(jié)合不同的地質(zhì)條件鉆進(jìn)施工，達(dá)到結(jié)構(gòu)鉆進(jìn)施工的標(biāo)準(zhǔn)要求。

同時(shí)，還要在鉆進(jìn)施工中結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)做好鉆進(jìn)速度的調(diào)節(jié)，比如粉質(zhì)土的穩(wěn)定性差，應(yīng)減小鉆進(jìn)速度，并且適當(dāng)增大泥漿密度，從而達(dá)到孔壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為成孔質(zhì)量水平的提高奠定基礎(chǔ)。

4.2 人員配置

反循環(huán)鉆的作業(yè)環(huán)節(jié)，根據(jù)工藝方案的要求每臺(tái)鉆機(jī)配置13個(gè)工作人員，裝拆4人、操作3人、泥漿配制以及鉆桿搬運(yùn)3人、供水2人、指揮1人。各個(gè)工序的人員是固定的，數(shù)量符合要求，人員素質(zhì)合格，但是不能過于死板，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況隨時(shí)做出調(diào)整，以滿足現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)需要，提高施工質(zhì)量和效率。

4.3 混凝土灌注施工

混凝土灌注施工工序是影響總體質(zhì)量的關(guān)鍵，尤其是在首尾的階段，關(guān)系到樁基的整體質(zhì)量。混凝土灌注作業(yè)較復(fù)雜，有很多因素都會(huì)影響灌注的質(zhì)量，所以必須加強(qiáng)管理和控制。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)需要配置灌注機(jī)等設(shè)備，并在施工前進(jìn)行全面檢查，達(dá)到準(zhǔn)確性之后才能灌注施工。具體來說，包含以下幾項(xiàng)要點(diǎn)：

第一，混凝土使用C30材料制作，水灰比1∶0.74，坍落度18～22cm。加強(qiáng)原材料的質(zhì)量管理和控制，做好每項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)控制，根據(jù)需要進(jìn)行配置，并加入合適的添加劑，以控制終凝時(shí)間。混凝土在拌和站內(nèi)進(jìn)行制作，車輛按照既定路線運(yùn)輸，合理控制運(yùn)輸距離，性能符合要求。

第二，灌注時(shí)間進(jìn)行控制，導(dǎo)管下口與孔底間距在40cm以內(nèi)，導(dǎo)管埋深尺寸在1m左右?，F(xiàn)場(chǎng)灌注施工保持連續(xù)性，且應(yīng)用探錘進(jìn)行檢測(cè)，確定混凝土面位置的變化，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)節(jié)導(dǎo)管?？變?nèi)混凝土進(jìn)入到鋼筋骨架1～2m左右，采取小幅提升導(dǎo)管方式，防止埋深超過標(biāo)準(zhǔn)，影響施工的效果。樁頂部位較薄弱，為了提高結(jié)構(gòu)質(zhì)量，應(yīng)在樁頂加灌0.5～1m。

第三，灌注作業(yè)時(shí)要合理調(diào)配拌和站與現(xiàn)場(chǎng)施工，保證材料供應(yīng)充足，質(zhì)量性能合格，有序運(yùn)輸?shù)阶鳂I(yè)現(xiàn)場(chǎng)，避免因施工中斷引發(fā)嚴(yán)重質(zhì)量問題[5]。

4.4 成孔檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)鉆孔工作中應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清孔出渣作業(yè)，預(yù)防現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)污染、質(zhì)量不合格的問題。鉆孔達(dá)到規(guī)定的深度后，及時(shí)進(jìn)行深度測(cè)量。反循環(huán)鉆進(jìn)作業(yè)中，鉆孔達(dá)到深度條件后及時(shí)進(jìn)行地質(zhì)條件的探查。鉆渣和地質(zhì)柱狀圖對(duì)比分析，檢驗(yàn)是否達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。如果發(fā)現(xiàn)和勘測(cè)的結(jié)論存在很大差異，立即通知監(jiān)理工程師進(jìn)行檢查分析。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況制作出調(diào)整，改變技術(shù)參數(shù)或者施工工藝，并組織驗(yàn)收工作，以消除質(zhì)量問題。

5 結(jié)語

綜上所述，橋梁工程的建設(shè)施工中，應(yīng)用旋挖鉆成孔技術(shù)可以全面提升施工速度和工程質(zhì)量，保證橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的性能合格，落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量管控措施，確保各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)到設(shè)計(jì)方案的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，滿足橋梁通行標(biāo)準(zhǔn)，為我國(guó)現(xiàn)代化橋梁建設(shè)事業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。