松散卵石地層永久鋼護筒旋挖成孔灌注樁施工技術(shù)研究

摘要 結(jié)合武侯大道（二環(huán)路至江安河）道路改造工程（一期）施工二標段武青南路跨線橋樁基施工工程，對松散卵石地層永久鋼護筒旋挖成孔灌注樁施工進行總結(jié)。通過施工技術(shù)創(chuàng)新有效解決塌孔、斷樁、樁位偏差等問題，保證鋼護筒定位精準、高效、快速安裝，提高成孔灌注樁施工質(zhì)量，該技術(shù)方案具有良好的經(jīng)濟、技術(shù)及社會效益，可廣泛推廣至類似工程中應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 松散卵石地層；永久鋼護筒；旋挖成孔；灌注樁

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）18-0076-03

0 引言

隨著我國橋梁工程建設(shè)的不斷深入，橋梁施工難度越來越高，永久鋼護筒就是目前在橋梁樁基施工中應(yīng)用技術(shù)程度較高的一種施工工藝。與傳統(tǒng)旋挖灌注樁相比，永久鋼護筒旋挖成孔灌注樁施工能有效解決松散卵石地層塌孔、泥漿污染、樁位偏差、樁身斷樁等問題，具有定位精準、高效、快速成孔、樁身質(zhì)量高、安全可靠等優(yōu)點，對周邊土體形成有效保護。同時在地震多發(fā)區(qū)域施工，永久鋼護筒對于提高抗震能力、保持橋梁樁基的整體安全穩(wěn)定，具有重要的支撐作用。

該文以武侯大道項目樁基施工工程為依托，對傳統(tǒng)樁基施工存在的諸多問題進行技術(shù)創(chuàng)新，松散卵石地層永久鋼護筒旋挖成孔灌注樁采用精確定位導(dǎo)向架安裝技術(shù)、底部變形重力式擴孔復(fù)圓技術(shù)、新型撈渣斗高效清渣技術(shù)等，形成了一整套“松散卵石地層永久鋼護筒旋挖成孔灌注樁施工技術(shù)”。

1 工程概況

武侯大道（二環(huán)路至江安河）道路改造工程（一期）施工二標段武青南路跨線橋樁基施工位于成都市。道路全長約4.6 km。武青南路跨主線橋全橋長344.66 m，橋梁寬度為24.5 m，上部結(jié)構(gòu)采用（3×35PC簡支小箱梁）+（35+63+35） m連續(xù)鋼-混組合梁+（3×35PC簡支小箱梁），下部結(jié)構(gòu)采用樁基礎(chǔ)、承臺、雙柱矩形墩和Y形柱墩，倒T形變截面蓋梁，共有36根樁基，樁徑為1.5～2 m，樁長為26～35 m。

2 技術(shù)原理

根據(jù)工程所出現(xiàn)的問題，查閱相關(guān)文獻提出了松散卵石地層永久鋼護筒旋挖成孔灌注樁施工技術(shù)，主要包括：樁基成孔定位、底部變形擴孔復(fù)原、孔底沉渣清孔等技術(shù)。采用全回鉆全套管護筒鉆機成孔工藝進行施工，全回鉆全套管護筒機主要由鉆機本體、液壓動力站、操作室組成。通過護筒先行，超前護壁具有施工噪聲小、振動小，對松散砂卵地層影響最小，不使用泥漿、成樁質(zhì)量高，不易產(chǎn)生塌孔現(xiàn)象、成孔質(zhì)量高，清孔徹底、速度快等特點[1]。

3 工藝流程及操作要點

3.1 工藝流程

松散卵石地層永久鋼護筒旋挖成孔灌注樁施工工藝流程圖如圖1所示。

3.2 操作要點

3.2.1 測量放樣

采用全站儀逐樁進行橋梁樁位中心點放樣，在全回鉆全套管鉆機安裝完成后，對樁基平面位置進行復(fù)核，確保樁位偏差在允許偏差范圍內(nèi)，第一節(jié)跟進鋼套管安裝后進行二次檢測，在成孔過程中，必須隨時跟進鋼套管的垂直度的監(jiān)測，跟進鋼套管每3 m必須進行一次垂直度測量，當(dāng)垂直度發(fā)生偏差時及時調(diào)整，以確保樁基垂直度偏差小于0.3%H，其中H為鉆孔深度（m）[2]。

3.2.2 全回鉆全套管灌注樁成孔作業(yè)

（1）全回鉆全套管機就位

鉆機就位底部基礎(chǔ)應(yīng)該密實、平整，下墊鋼板。將鉆機的定位器中心與鉆孔灌注樁樁位中心對齊，并調(diào)整鉆機的水平度，保證護筒的垂直度，反復(fù)調(diào)整使鉆機定位器中心與樁位中心對準，請現(xiàn)場監(jiān)理驗收，驗收合格后開始進行跟進鋼護筒的安裝作業(yè)。

（2）安裝跟進鋼護筒

1）全回鉆機就位后，對樁基平面位置進行復(fù)核且偏差在允許范圍內(nèi)后即可安裝跟進鋼護筒，跟進鋼護筒安裝好后，應(yīng)進行垂直度復(fù)測，復(fù)測固定錘球或全站儀復(fù)測，滿足要求后方可開始鉆孔。

2）采用鋼護筒精確定位導(dǎo)向架安裝技術(shù)，利用定位導(dǎo)向架進行鋼護筒的定位導(dǎo)向，導(dǎo)向架內(nèi)部設(shè)置頂推與鎖定裝置，能有效實現(xiàn)鋼護筒的定位、位置糾正以及調(diào)整，保證鋼護筒高效、快速安裝，如圖2所示。

圖2 鋼護筒精確定位導(dǎo)向架

3）由于地質(zhì)條件復(fù)雜，針對鋼護筒底部出現(xiàn)的變形情況，鉆頭鉆至離底部時出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象，鉆頭無法繼續(xù)往下鉆進，采用鋼護筒底部變形重力式擴孔復(fù)圓技術(shù)，有效解決了鋼護筒底部變形的問題，如圖3所示。

（3）鉆孔灌注樁成孔

1）根據(jù)該工程地質(zhì)勘察報告及現(xiàn)場實際情況，施工區(qū)域為松散卵石地層，通過鋼護筒先行，鋼護筒在沉入土體1～3 m后，方可在鋼護筒內(nèi)進行取土作業(yè)，取土距離必須在鋼護筒底50 cm以上，以此循環(huán)直至設(shè)計樁底。

2）每節(jié)鋼護筒采用高強螺栓連接好并檢查垂直度后，通過全回鉆機的回轉(zhuǎn)裝置使鋼護筒跟進，以減少鋼護筒與土體的摩擦阻力，并隨即利用鋼護筒端部的刀齒切割土體，開始正常作業(yè)[3]。

3.2.3 成孔監(jiān)測

在成孔過程中，必須隨時進行跟進鋼護筒的垂直度的監(jiān)測，每3 m必須進行一次跟進鋼護筒垂直度測量，當(dāng)垂直度發(fā)生偏差時及時調(diào)整，監(jiān)測采用全站儀、錘球雙向控制，確保垂直度小于0.3%H。

3.2.4 清孔

（1）成孔后，及時用重錘測出孔深H1，此時沉渣還處于懸浮狀態(tài)；待沉渣沉淀后，用重錘測出孔深H2；沉渣厚度為h（h=H1?H2）。鉆孔至設(shè)計終孔標高后，將鉆斗留在原處繼續(xù)旋轉(zhuǎn)數(shù)圈，將孔底虛土盡量裝入斗內(nèi)，起鉆后仍需對孔底虛土進行清理。直到孔底沉渣厚度<50 mm。

（2）采用新型撈渣斗進行清理沉渣，兩側(cè)刮板刮除較大雜質(zhì)，兩側(cè)鋼絲刷清掃樁底凹凸面雜質(zhì)，沉渣厚度<50 mm，能有效解決了孔底殘留沉渣難以處理的問題，如圖4所示。

（3）驗孔：鉆孔在終孔和清孔后，對孔徑、孔深、垂直度進行測定，滿足設(shè)計要求，方可進入下道工序。

3.2.5 鋼筋骨架施工及運輸安裝

（1）鋼筋籠加工制作

1）鋼筋籠在加工場內(nèi)進行制作，加工成型后，應(yīng)檢查骨架尺寸，鋼筋籠制作偏差范圍，應(yīng)符合要求，如表1所示。

2）主筋接頭應(yīng)錯開，保證同一斷面內(nèi)接頭面積不大于50%；錯開長度為L=35d（d表示主筋直徑）。

3）加強筋設(shè)在主筋的內(nèi)側(cè)，按2 m間距布置一道；同時設(shè)置混凝土墊塊保護層，按2 m間距布置一道，沿樁基斷面均布四塊。

（2）鋼筋籠運輸及安裝

1）鋼筋骨架制作完成后，分節(jié)段、同批次采用平板車運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，裝車時采用下墊上蓋并固定牢固。

2）鋼筋籠采用吊車安裝，吊入孔口后慢慢下降，在骨架末端吊至孔口后，用型鋼穿過加勁箍的下方，將骨架臨時承擔(dān)在孔口，起吊第二節(jié)骨架，使兩骨架位于同一軸線上，采用套筒連接，將骨架慢慢下降，直至安裝完成。

3.2.6 混凝土灌注

（1）安裝導(dǎo)管

導(dǎo)管采用鋼導(dǎo)管，設(shè)置1 m、1.5 m、0.5 m短節(jié)，以便調(diào)節(jié)導(dǎo)管底口距孔底高度，導(dǎo)管下口至孔底距離控制在30～40 cm。吊裝前先試拼，連接牢固，封閉嚴密，并進行水密承壓試驗。

（2）混凝土灌注施工

樁身水下混凝土C35灌注采用垂直導(dǎo)管法，采用拔球+隔水栓的方式。塌落度控制范圍180 mm～220 mm，泵送灌注。

1）開始灌注首批混凝土之前，檢測混凝土坍落度，并提前計算出首批混凝土用量，配備相應(yīng)大小的儲料斗。

2）正常灌注開始后，應(yīng)保證連續(xù)。每隔一定時間測量孔內(nèi)混凝土面高度，拔出導(dǎo)管，必須保證導(dǎo)管底口具有2 m以上的埋深[4]。

3）在灌注過程中，應(yīng)在樁頂設(shè)計高程以上超灌一定高度，一般不宜小于1 m。

4 優(yōu)勢及特點

（1）該研究松散卵石地層永久鋼護筒旋挖成孔灌注樁施工技術(shù)，有效解決塌孔、斷樁、樁位偏差等處理。

（2）該研究提出了一種永久鋼護筒精確定位導(dǎo)向架安裝技術(shù)，利用定位導(dǎo)向架進行鋼護筒的定位導(dǎo)向，導(dǎo)向架內(nèi)部設(shè)置頂推與鎖定裝置，有效實現(xiàn)鋼護筒的定位及調(diào)整，保證鋼護筒高效、快速安裝。

（3）該研究提出了一種永久鋼護筒底部變形重力式擴孔復(fù)圓技術(shù)，有效解決了鋼護筒底部變形的問題。

（4）該研究提出了一種新型撈渣斗高效清渣技術(shù)，使用改進后的新型撈渣斗進行清理沉渣，利用兩側(cè)刮板刮除渣子，兩側(cè)鋼絲刷清掃樁底凹凸面雜質(zhì)，有效解決了孔底殘留沉渣難以處理的問題。

5 結(jié)束語

該文結(jié)合武侯大道（二環(huán)路至江安河）道路改造工程（一期）施工二標段武青南路跨線橋樁基施工工程，提出松散卵石地層永久鋼護筒旋挖成孔灌注樁施工技術(shù)，有效解決塌孔、斷樁、樁位偏差的處理問題，保證鋼護筒定位精準、高效、快速安裝，提高成孔灌注樁施工質(zhì)量。該技術(shù)能充分發(fā)揮技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢，對類似工程具有良好的推廣應(yīng)用前景。

參考文獻

[1]屈海磊.鉆孔灌注樁的全回轉(zhuǎn)套管鉆進施工技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究，2015（19）：5102-5103.

[2]趙長偉.橋梁樁基施工中永久鋼護筒施工技術(shù)[J].工程機械與維修，2021（5）：118-119.

[3]林圣.橋梁樁基施工中永久鋼護筒工藝及控制要點[J].四川建材，2021（2）：78-79.

[4]張劍.特殊地質(zhì)條件下全回轉(zhuǎn)套管鉆機施工處理對策與措施[J].建筑機械，2022（6）：55-57+60.