旋挖鉆成孔技術(shù)在橋梁樁基施工中的應(yīng)用

陳 輝

(保利長(zhǎng)大工程有限公司，廣東 廣州 510000)

0 引 言

在實(shí)施旋挖鉆成孔技術(shù)的過(guò)程中，離不開(kāi)專業(yè)旋挖鉆機(jī)的支持。旋挖鉆機(jī)不僅可以保證行動(dòng)的自由性，還可借助桅桿變幅結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)迅速移動(dòng)，可在較短的時(shí)間內(nèi)與樁位進(jìn)行順利對(duì)接。在桅桿的幫助下，將鉆頭放置于孔位，正式啟動(dòng)鉆機(jī)，就可進(jìn)行操作。要進(jìn)行加壓裝置的安裝，通過(guò)鉆桿鉆頭施加獲得相應(yīng)的加壓力。在鉆機(jī)提升裝置與伸縮式鉆桿的影響下，就能保證鉆頭順利提出，還能及時(shí)將巖土進(jìn)行清理。通過(guò)重復(fù)性操作，就能保證鉆孔符合設(shè)計(jì)的深度。

1 成孔旋挖樁技術(shù)概述

在橋梁樁基礎(chǔ)施工中，需充分發(fā)揮出旋挖鉆成孔技術(shù)的作用。作為橋梁施工的基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)進(jìn)行施工離不開(kāi)旋挖鉆機(jī)。首先，要利用底部帶有活門的桶式鉆頭對(duì)巖土進(jìn)行破碎處理，保證巖土能夠直接裝入到鉆斗之中。通過(guò)鉆機(jī)提升裝置和伸縮鉆桿就能提出鉆斗，實(shí)現(xiàn)對(duì)巖土的卸載。通過(guò)反復(fù)操作，就能保證最終的成孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度的要求。如果巖土層的粘結(jié)性比較好，就可采用干式或清水鉆進(jìn)工藝，無(wú)需使用泥漿進(jìn)行處理。如果地層容易出現(xiàn)塌陷，或者地層分布大量的地下水，就要采用靜態(tài)泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)工藝，以保證孔內(nèi)能夠獲得護(hù)壁泥漿的保護(hù)。研究人員要加強(qiáng)對(duì)成孔器的研究與開(kāi)發(fā)，這樣就能在鉆孔的過(guò)程中將多余的土直接擠壓到周邊土層即可，無(wú)需進(jìn)行二次提鉆與反復(fù)卸土，這樣就能提高工作效率，降低施工成本。旋挖鉆成孔技術(shù)不僅可以縮短施工周期，還會(huì)通過(guò)不斷的改進(jìn)減少施工噪音，避免對(duì)周邊居民的生活產(chǎn)生不利影響，還能進(jìn)一步保障施工人員的人身安全。研究人員在研究該項(xiàng)技術(shù)時(shí)，會(huì)結(jié)合不同的地域和地基等相關(guān)因素，保證該項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用時(shí)具有一定的針對(duì)性和實(shí)效性。由于樁基礎(chǔ)通常會(huì)受到直徑的限制，因此，在應(yīng)用這一技術(shù)的過(guò)程中，必須要進(jìn)一步提高打孔的深度。此外，還要進(jìn)一步提高樁基礎(chǔ)的承載力。進(jìn)行澆筑時(shí)，要采用專業(yè)的吊錘等必要的工具予以輔助。既要保證澆筑工作順利開(kāi)展，又要同時(shí)對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行打擊與夯實(shí)處理，這樣就能提高樁基礎(chǔ)的牢固性，延長(zhǎng)樁基礎(chǔ)的使用壽命。

2 旋挖鉆成孔技術(shù)存在的問(wèn)題

雖然旋挖鉆成孔技術(shù)有其自身的優(yōu)勢(shì)，操作比較簡(jiǎn)單，施工效率比較高，但在樁基礎(chǔ)施工的過(guò)程中，還可能會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題。比如，若操作不到位，很容易發(fā)生鉆孔異常，從而導(dǎo)致鉆孔坍塌。鉆孔完畢后，會(huì)產(chǎn)生彎孔和縮孔等質(zhì)量問(wèn)題，影響施工進(jìn)度。使用旋挖鉆成孔技術(shù)時(shí)，還可能會(huì)產(chǎn)生埋鉆問(wèn)題，這樣不僅會(huì)對(duì)設(shè)備造成損壞，還會(huì)影響工程的工期。因此，在應(yīng)用旋挖鉆成孔技術(shù)的過(guò)程中，必須要采取有效的控制對(duì)策，對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，才能提高橋梁樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量。

3 旋挖鉆成孔技術(shù)在橋梁樁基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用

中山市西部外環(huán)高速公路主線樁基礎(chǔ)均為鉆孔灌注樁，樁位位于原古神公路中間，地處第四系海陸混合沉積、珠江三角洲平原地貌區(qū)，本路段范圍內(nèi)平原區(qū)上覆第四系海陸交互相淤泥、淤泥質(zhì)土、淤泥質(zhì)砂、粘土、亞粘土、殘積的亞粘土，淤泥呈流塑狀，局部軟塑，淤泥層具有含水量高，孔隙比大，高壓縮性和強(qiáng)度低的特點(diǎn)。

樁基施工利用圍蔽區(qū)域進(jìn)行，原古神公路左右線保留一條車道，施工車輛圍蔽區(qū)兩側(cè)通行，采用旋挖鉆成孔技術(shù)施工質(zhì)量好，工作效率高，施工噪音低，塵土污染少。

3.1 對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行處理

應(yīng)用旋挖鉆成孔技術(shù)之前，要在鉆孔樁的位置處對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行有效填筑，采用全站儀對(duì)每一個(gè)樁位的坐標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)定位。由于旋挖機(jī)的自重?cái)?shù)值比較大，在放置這一設(shè)備之前，必須要嚴(yán)格保障作業(yè)平臺(tái)的地基具有強(qiáng)大的承載力。正式施工之前，要對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行平整硬化處理。如果施工平臺(tái)是填土筑島圍堰形式，就要在設(shè)備施工的位置處設(shè)置具有一定厚度的鋼板，避免在施工的過(guò)程中平臺(tái)產(chǎn)生下沉，誘發(fā)位置偏移，保障施工安全。

3.2 護(hù)筒的處理

進(jìn)行旋挖鉆成孔操作時(shí)，要考慮到孔內(nèi)的護(hù)壁密實(shí)度，如果成孔之后的留置時(shí)間比較長(zhǎng)，就很容易產(chǎn)生孔塌陷事故。要選擇鋼護(hù)筒對(duì)孔進(jìn)行有效的保護(hù)，避免內(nèi)部的松散土質(zhì)影響孔的質(zhì)量。如果淤泥層的厚度有所增加，就要進(jìn)一步增加鋼護(hù)筒的長(zhǎng)度，這樣才能確保施工順利進(jìn)行。由于淤泥層的厚度比較厚，通常要搭配一臺(tái)專業(yè)的震動(dòng)錘，確保鋼護(hù)筒能夠得到及時(shí)的處理。埋設(shè)鋼護(hù)筒時(shí)，通常要采用口徑較大的鉆頭提前鉆進(jìn)2 m左右，再將鉆頭提出，使用震動(dòng)錘壓入護(hù)筒。要隨時(shí)對(duì)護(hù)筒的垂直度和位置情況進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)有所偏移，就要及時(shí)進(jìn)行處理，確保成孔后的孔的垂直度符合設(shè)計(jì)要求，避免樁基位置發(fā)生較大的偏移。當(dāng)澆筑工作完成以后，就要及時(shí)將護(hù)筒拔出，要做到平穩(wěn)，避免對(duì)周邊地層造成影響，更不要影響樁頭。

3.3 鉆頭的選擇

要根據(jù)不同地層的情況，選擇相應(yīng)的鉆頭。旋挖鉆機(jī)鉆頭類型比較多，由于其構(gòu)造不同，各種類型的鉆頭還可仔細(xì)進(jìn)行劃分。如果不能合理選擇鉆頭，不僅會(huì)影響施工效率，甚至還會(huì)影響工程質(zhì)量。如果是淤泥土質(zhì)，就要選擇雙層底旋挖鉆頭；如果是硬膠泥層，就要選擇單進(jìn)土口頭齒直螺鉆頭或旋挖鉆頭；如果是粘土層，就要選擇單層底旋挖鉆頭。要根據(jù)地層的實(shí)際情況配置相應(yīng)的鉆頭。比如，如果是粘性土層，就要采用長(zhǎng)鉆筒，這樣可以提高鉆進(jìn)速度。短鉆筒適用于含砂量比較高的土層，需搭配泥漿處理，對(duì)鉆進(jìn)速度進(jìn)行合理控制。在比較堅(jiān)硬的巖石地層中，可選擇螺旋式鉆頭，如果鉆頭遇到的巖層比較硬，要及時(shí)對(duì)鉆頭的角度進(jìn)行調(diào)整，就能提高鉆進(jìn)速度。在淤泥層施工時(shí)，要選擇通氣孔鉆頭，還要設(shè)置導(dǎo)流槽，這樣就能避免產(chǎn)生孔壁坍塌等質(zhì)量問(wèn)題。

3.4 泥漿配置

進(jìn)行泥漿配置時(shí)，需考慮到地表層的實(shí)際情況，若其主要以回填土、淤泥等類型為主，就要及時(shí)制作泥漿護(hù)壁，就能對(duì)孔壁進(jìn)行保護(hù)。制備泥漿時(shí)，要保證其具有合適的稀稠度。如果泥漿比較稀，就會(huì)對(duì)鉆進(jìn)效果造成影響；如果泥漿比較稠，就會(huì)影響樁基混凝土的質(zhì)量。在選擇泥漿的材料時(shí)，主要以聚丙烯酰胺、粘土、燒堿、膨潤(rùn)土為主。要選擇專業(yè)的制漿設(shè)備進(jìn)行泥漿制作，將制作完畢后的泥漿倒入泥漿池之中。為了避免泥漿發(fā)生沉淀，要采用泥漿泵保證泥漿池中的泥漿循環(huán)。為了進(jìn)一步提高泥漿的粘度，可適當(dāng)添加燒堿。通過(guò)這種方式既能減少泥漿發(fā)生沉淀的現(xiàn)象，又能保證顆粒懸浮物的均勻度，提高泥漿的穩(wěn)定性。

在制作泥漿之前，要將粘土塊進(jìn)行破碎處理，使用攪拌機(jī)對(duì)粘土進(jìn)行攪拌，使之成為泥漿。將泥漿放入泥漿池之中后，還要考慮到原料的回收工作，避免對(duì)環(huán)境造成污染。要設(shè)置完善的凈化循環(huán)系統(tǒng)，確保泥漿得到有效的回收。為了保證泥漿的粘稠度合理，就要根據(jù)地層的具體情況對(duì)其進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，滿足鉆進(jìn)需求。要盡量選擇粘度較高的粘性土作為泥漿制備的主要原料，這樣不僅可以提高泥漿的稠度，還能避免在鉆進(jìn)的過(guò)程中產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題。確定泥漿的濃度符合懸浮細(xì)渣的要求后，就可以對(duì)孔底的沉渣進(jìn)行有效處理與控制。確定泥漿符合要求后，就可以在正式澆筑之前，將孔底的沉渣控制在一定的范圍內(nèi)，要及時(shí)進(jìn)行泥漿補(bǔ)充。

3.5 鋼筋籠的處理

在制作鋼筋籠之前，要明確鋼筋的焊接位置，并做好相應(yīng)的標(biāo)記。要選擇三根豎向主筋，并將其固定于鋼筋籠的制作臺(tái)架上，在設(shè)置加筋箍筋時(shí)，要采取焊接工藝進(jìn)行處理。要選擇特殊的鋼筋掛鉤，將其分成若干組，保證其長(zhǎng)度與主筋之間的間距相符。要明確需要焊接的位置，保證其他的豎向主筋得到逐一焊接。進(jìn)行鋼筋籠運(yùn)輸時(shí)，要選擇專業(yè)的吊車進(jìn)行吊裝處理。在下放鋼筋籠的過(guò)程中，要穩(wěn)定進(jìn)行操作，避免鋼筋籠與孔壁之間發(fā)生碰撞。進(jìn)行骨架下放時(shí)，要仔細(xì)觀察骨架與鋼筋籠之間的位置，一旦其到達(dá)頂部的加勁箍位置，就要及時(shí)采用管壁較厚的鋼管對(duì)骨架進(jìn)行穩(wěn)定處理。處理完畢后，在對(duì)下一環(huán)節(jié)進(jìn)行同樣的吊裝與處理。施工人員需保證軸線與第一節(jié)之間彼此對(duì)準(zhǔn)，然后將鋼筋接頭進(jìn)行連接。通過(guò)這種方式繼續(xù)吊裝，就能保證所有的鋼筋籠得到順利安裝。

3.6 對(duì)鉆進(jìn)速度進(jìn)行有效控制

在進(jìn)行鉆進(jìn)操作時(shí)，要根據(jù)不同的地層情況，選擇相應(yīng)的鉆進(jìn)速度。最初進(jìn)行鉆進(jìn)操作時(shí)，或者當(dāng)鉆機(jī)穿過(guò)軟硬層之間，就要將鉆桿保持在豎直方向，減緩鉆進(jìn)速度。要嚴(yán)格把控鉆進(jìn)的速度，避免操作過(guò)猛，否則就會(huì)產(chǎn)生安全事故。一旦遇到難以鉆進(jìn)的情況，就要提鉆，并及時(shí)進(jìn)行檢查，了解問(wèn)題產(chǎn)生的原因，并做好相應(yīng)的處理工作，然后繼續(xù)鉆進(jìn)。要保證鉆斗的升降速度得到合理的控制，速度過(guò)快或過(guò)慢均不利于鉆進(jìn)的質(zhì)量。如果速度比較快，轉(zhuǎn)斗的底部就會(huì)產(chǎn)生較大的壓力，泥漿會(huì)對(duì)孔壁形成沖擊，導(dǎo)致孔壁出現(xiàn)坍塌或縮孔等質(zhì)量問(wèn)題。為了保證轉(zhuǎn)斗的升降速度和轉(zhuǎn)速范圍得到有效的控制，可參照表1。

表1 鉆頭適宜升降速度及轉(zhuǎn)速參考值

4 成孔后施工與質(zhì)量控制要點(diǎn)

進(jìn)行旋挖鉆成孔施工時(shí)，要嚴(yán)格控制鉆孔的速度，要考慮到孔壁的特殊性，避免出現(xiàn)成孔坍塌等質(zhì)量事故。當(dāng)成孔操作完畢后，就要保證鋼筋籠及時(shí)得到安裝，還要做好混凝土澆筑工作，避免各工序之間間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。如果泥漿具有良好的懸浮能力，就要將混凝土澆筑的等待時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)，但不要超過(guò)十個(gè)小時(shí)。如果地層中的粉細(xì)砂層比較多，就要進(jìn)一步縮短混凝土的澆筑等待時(shí)間。進(jìn)行鋼筋籠的安裝時(shí)，要嚴(yán)格按照相應(yīng)的要求進(jìn)行操作，避免對(duì)孔壁造成影響，否則就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的塌方事故。當(dāng)鋼筋籠順利安裝后，就要立刻進(jìn)行混凝土澆筑。如果澆筑耽擱的時(shí)間比較長(zhǎng)，就不能保證孔底部的沉渣是否符合設(shè)計(jì)要求，一旦出現(xiàn)問(wèn)題則很難進(jìn)行處理。通?？刹捎脤I(yè)的撈渣轉(zhuǎn)斗對(duì)孔底進(jìn)行清理，但卻不能保證鋼筋籠底部的沉渣得到徹底清除。首次澆灌混凝土之前，施工人員要嚴(yán)格按照相應(yīng)的要求放置固定球。要保證混凝土的存量與第一次灌注量相等。還要保證施工現(xiàn)場(chǎng)的混凝土罐車中存儲(chǔ)的混凝土數(shù)量充足。要加強(qiáng)對(duì)混凝土的檢測(cè)，確定其質(zhì)量沒(méi)有問(wèn)題后方可投入使用。

進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工時(shí)，要設(shè)置相應(yīng)的鉆孔允許誤差值，在正式鉆孔之前，要使用水平儀對(duì)施工護(hù)筒的標(biāo)高予以確認(rèn)，并將其作為施工的基點(diǎn)，還要明確計(jì)算孔的深度，避免在鉆孔的過(guò)程中出現(xiàn)較大的誤差，嚴(yán)格保障樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量。要加強(qiáng)對(duì)每個(gè)階段的施工檢查，這樣才能有效避免問(wèn)題的發(fā)生。要制定完善的管理機(jī)制，明確各項(xiàng)職責(zé)，一旦發(fā)生緊急狀況就能在第一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行處理。要隨時(shí)對(duì)鉆桿的垂直度進(jìn)行檢查，可采用深度計(jì)數(shù)器對(duì)鉆孔的深度進(jìn)行精準(zhǔn)控制。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，旋挖鉆成孔技術(shù)的發(fā)展速度比較快，優(yōu)勢(shì)比較多，在開(kāi)展橋梁樁基礎(chǔ)施工時(shí)，要充分發(fā)揮出這一技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，掌握正確的操作方法，保證施工質(zhì)量得到有效的控制。