旋挖鉆機(jī)干成孔施工技術(shù)淺談

葛文輝

【摘要】以217國道跨新疆北疆地區(qū)某輸水渠道中橋工程為背景，簡要介紹了旋挖鉆機(jī)在含礫中粗砂及細(xì)砂層中采用干成孔施工工藝及優(yōu)點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】旋挖鉆機(jī)；含礫中粗砂層；細(xì)砂層；干成孔；優(yōu)點(diǎn)

隨著我國建筑業(yè)的快速發(fā)展，旋挖鉆機(jī)以其成孔速度快，對(duì)周邊環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)，越來越多的應(yīng)用于灌注樁成孔作業(yè)施工當(dāng)中。在地質(zhì)情況好，地下水位底的情況下，旋挖鉆機(jī)可以進(jìn)行干成孔施工，干成孔施工技術(shù)更是能夠體現(xiàn)其上述優(yōu)點(diǎn)。本文結(jié)合217國道跨新疆北疆地區(qū)某輸水渠道中橋工程實(shí)際簡要介紹旋挖鉆機(jī)在含礫中粗砂層及細(xì)砂層中干成孔施工工藝及其優(yōu)點(diǎn)。

1、工程概況

217國道為連接烏魯木齊市與阿勒泰市的一條交通主干道，對(duì)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。因新疆北疆地區(qū)某輸水渠道施工需要從217國道下穿過，為滿足工程需要所以修建此跨渠中橋。橋梁下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)為1-30m箱梁，橋梁寬度12m，灌注樁樁徑1.5m，單樁長25，共計(jì)6根樁。老路平面指標(biāo)滿足二級(jí)公路要求，本次設(shè)計(jì)沿用原平面線性。由于項(xiàng)目渠道頂標(biāo)高距路面滿足橋下凈空要求，本次設(shè)計(jì)沿用原路面高程，不進(jìn)行縱斷面拉坡設(shè)計(jì)。橋梁與渠道水流方向成90度夾角布置。

本項(xiàng)目在大地構(gòu)造單元上處于阿勒泰褶皺系克蘭地槽及額爾齊斯擠壓帶內(nèi)，兩構(gòu)造單元以克沙哈拉斷裂帶為界。原地面0～2.8m為含礫中粗砂層，2.8m以下為土黃色細(xì)砂為主，局部夾有青灰色中細(xì)砂，地下水位在原地面以下45m左右，地質(zhì)情況良好。

2、成孔設(shè)備選擇

因?yàn)?17國道在交通樞紐中的重要，所以審批手續(xù)比較嚴(yán)格。當(dāng)施工審批手續(xù)批復(fù)時(shí)，已經(jīng)是6月15日，為了能夠在9月底之前完成橋面及橋臺(tái)兩側(cè)的瀝青攤鋪。必須采用施工速度快的成孔設(shè)備，經(jīng)過項(xiàng)目部論證，決定采用三一重工SR220C型旋挖鉆機(jī)進(jìn)行成孔作業(yè)。鑒于施工現(xiàn)場良好的地質(zhì)情況，項(xiàng)目部決定采用旋挖鉆機(jī)干成孔工藝進(jìn)行施工。

3、旋挖鉆機(jī)干成孔施工工藝

3.1 干成孔施工工藝

3.2 施工準(zhǔn)備

旋挖鉆機(jī)施工前，首先進(jìn)行導(dǎo)線點(diǎn)及水準(zhǔn)點(diǎn)的閉合工作，保證施工放線的準(zhǔn)確性。并清除施工現(xiàn)場的各種雜物及障礙物。因施工時(shí)需要封閉國道，需提前修筑施工便道，并按照要求設(shè)置安全警示標(biāo)志、標(biāo)牌。確保車輛行駛安全及施工場地安全。

3.3 場外試鉆

為了保證干成孔作業(yè)的可靠性，在正式施工之前在施工場地以外20m處的空地進(jìn)行試鉆。試鉆時(shí)，按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)形式進(jìn)行鉆樁深度及樁徑的控制。并在試鉆過程中，及時(shí)的記錄各項(xiàng)施工技術(shù)指標(biāo)，以指導(dǎo)后續(xù)施工。試鉆完成后，觀測12小時(shí)，每間隔2小時(shí)進(jìn)行一次鉆孔情況量測。12小時(shí)后無塌孔現(xiàn)象證明地質(zhì)情況具備干成孔施工條件。

3.4 樁位放樣

由于施工現(xiàn)場為在原有的瀝青路面上進(jìn)行施工，施工條件較好，不需要進(jìn)行過多的場地整平，施工時(shí)依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及復(fù)核無誤的控制點(diǎn)由測量人員使用全站儀進(jìn)行各樁位的放樣工作，并釘十字保護(hù)樁，為方便尋找樁位及防止機(jī)械、工人破壞保護(hù)樁，在樁位周圍做醒目標(biāo)記。樁位測放嚴(yán)格執(zhí)行兩級(jí)復(fù)核制度，并經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后進(jìn)行鉆孔施工。樁位放樣工作的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到后續(xù)工序能否順利進(jìn)行。在施工中發(fā)現(xiàn)，樁位兩級(jí)復(fù)核對(duì)成樁后的樁位準(zhǔn)確性有很大的影響，從施工控制點(diǎn)對(duì)樁位中心進(jìn)行檢驗(yàn)是很有必要的，這樣可以減少人工移動(dòng)及機(jī)械振動(dòng)碾壓而引起的樁位偏移。

3.5 埋設(shè)護(hù)筒

由于鉆機(jī)停機(jī)處為217國道原有路面，道路原有結(jié)構(gòu)層從上至下依次為5cm瀝青層，20cm水泥穩(wěn)定砂礫層，2.5m砂礫石填筑層，原地面向下2.8m為含礫中粗砂層，2.8m以下為土黃色細(xì)砂層，由于上部地質(zhì)情況較好，所以現(xiàn)場埋設(shè)護(hù)筒采用高2m，內(nèi)徑1.7m的護(hù)筒進(jìn)行施工就可以滿足施工要求。護(hù)筒埋設(shè)時(shí)，先使用大鉆頭進(jìn)行樁位鉆孔掏土，當(dāng)深度鉆至1 m左右時(shí)，利用吊車將護(hù)筒吊裝至挖好的鉆孔上方，測量人員仔細(xì)復(fù)核樁位后，將護(hù)筒放下定位，然后通過旋挖鉆機(jī)的鉆斗將護(hù)筒垂直下壓至護(hù)筒外漏30cm即可，下壓護(hù)筒過程中測量人員要跟蹤復(fù)核護(hù)筒的垂直度，保證護(hù)筒不發(fā)生傾斜。同時(shí)，必須保證護(hù)筒中心與鉆孔樁中心重合。埋設(shè)時(shí)，護(hù)筒垂直方向上的傾斜度應(yīng)小于1%，護(hù)筒中心與鉆孔樁中心的平面位置偏差應(yīng)小于5cm。當(dāng)平面位置及垂直度均滿足要求后，人工將護(hù)筒四周用土分層對(duì)稱回填、對(duì)稱夯實(shí)至原路面高度。

3.6 鉆機(jī)就位

旋挖鉆機(jī)就位前，首先要對(duì)鉆機(jī)性能進(jìn)行全面檢查，確保鉆機(jī)在正常施工作業(yè)中不因鉆機(jī)故障而影響正常施工。在確定各項(xiàng)性能良好后，鉆機(jī)自行至孔口位置處，固定好鉆機(jī)，操作手通過鉆機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)整好鉆桿、桅桿的豎直度并鎖定。連接保護(hù)樁，拉十字線調(diào)整鉆頭中心對(duì)準(zhǔn)樁位中心后，方可開鉆。

3.7 旋挖成孔

旋挖成孔為施工中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)灌注樁的質(zhì)量起著關(guān)鍵的作用。施工中必須控制好旋挖鉆速、單次進(jìn)尺及提鉆速度等，以防止塌孔等現(xiàn)象的發(fā)生。施工采用筒式鉆頭，通過旋轉(zhuǎn)鉆斗將土擠入鉆斗內(nèi)。鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)遵循先慢后快的原則進(jìn)行，開始每次進(jìn)尺控制在50cm左右，當(dāng)進(jìn)尺6m以上后，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況可將每次進(jìn)尺控制在70～90cm。根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際地層地質(zhì)情況，采用不同的鉆速。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況及設(shè)計(jì)樁長，單樁成孔時(shí)間控制在3～5h為宜，在現(xiàn)場不同地層控制鉆速如下表：

由于采用的成孔形式為干成孔，所以孔壁的穩(wěn)定性相對(duì)較差，所以在提鉆出渣時(shí)，必須嚴(yán)格控制好提鉆速度。防止因提鉆速度過快而使鉆頭碰到孔壁，造成塌孔現(xiàn)象。鉆進(jìn)過程中，提鉆速度需控制在0.4m/s以內(nèi)。

為了最大限度減少對(duì)成孔的影響，在旋挖鉆機(jī)鉆孔過程中產(chǎn)生的棄土應(yīng)及時(shí)清除。在施工中我們采用3m3裝載機(jī)將棄土及時(shí)的清除至施工現(xiàn)場50m以外進(jìn)行統(tǒng)一堆放。

3.8 清孔、移機(jī)

在鉆孔過程中，及時(shí)使用測繩對(duì)孔深進(jìn)行測量。當(dāng)鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)孔底標(biāo)高以下30cm左右時(shí)停止鉆進(jìn)，使用探孔器驗(yàn)孔。確定孔徑及孔深均無問題后，進(jìn)行清孔作業(yè)。清孔時(shí)，保證鉆頭不繼續(xù)下鉆，鉆頭在原深度處進(jìn)行空轉(zhuǎn)清土，控制轉(zhuǎn)速10轉(zhuǎn)/分鐘，空轉(zhuǎn)3～5分鐘后停止轉(zhuǎn)動(dòng)提起鉆桿，提鉆時(shí)注意不得回轉(zhuǎn)鉆桿，防止鉆頭內(nèi)土落入樁孔內(nèi)。清孔后用測繩再次對(duì)孔深進(jìn)行檢測，符合要求后將鉆機(jī)移出工作場地，干成孔施工結(jié)束。

4、干成孔施工存在的問題及解決方案

干成孔后混凝土澆筑采用導(dǎo)管進(jìn)行，與常規(guī)灌注樁澆筑不同之處為：灌注樁混凝土頂部沒有泥漿壓力，導(dǎo)致灌注樁頂部混凝土不易密實(shí)。

采取的解決方案：當(dāng)混凝土灌注至頂面2m左右位置時(shí)，使用振搗棒進(jìn)行振搗，以保證頂部混凝土的密實(shí)，進(jìn)而保證混凝土澆筑質(zhì)量?；炷翝仓r(shí)，控制樁頭混凝土超過設(shè)計(jì)標(biāo)高20cm左右。

5、旋挖鉆機(jī)干成孔作業(yè)與其他成孔方式比較的優(yōu)點(diǎn)

通過上述表格的比較可以發(fā)現(xiàn)，旋挖鉆機(jī)干成孔作業(yè)比其他成孔方式的優(yōu)點(diǎn)主要有，施工速度快；對(duì)周邊環(huán)境影響小，更能夠?qū)崿F(xiàn)文明施工；節(jié)約制作泥漿及清理泥漿費(fèi)用；并可以將挖出的土方進(jìn)行利用等優(yōu)點(diǎn)。

另外，由于干成孔灌注樁的孔內(nèi)不含泥漿，在澆筑過程中就不必?fù)?dān)心泥漿進(jìn)入灌注樁出現(xiàn)斷樁的現(xiàn)象。同時(shí)由于在灌注樁頂部范圍輔助人工振搗，混凝土超灌僅需超出設(shè)計(jì)標(biāo)高20cm，這樣節(jié)省了混凝土費(fèi)用。

6、結(jié)束語

隨著旋挖鉆機(jī)在工程中的廣泛應(yīng)用，旋挖鉆機(jī)具有的效率高、污染少、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)得到了業(yè)內(nèi)人士一致認(rèn)可。在地質(zhì)條件具備的情況下，采用旋挖鉆機(jī)干成孔作業(yè)更是能夠體現(xiàn)其施工優(yōu)越性。本文僅以旋挖鉆機(jī)在含礫中粗砂層、細(xì)砂層地質(zhì)條件下干成孔作業(yè)進(jìn)行了簡要介紹。隨著旋挖鉆機(jī)在建筑工程中的普及和廣泛應(yīng)用，其干成孔施工工藝也會(huì)越來越成熟，適應(yīng)的地質(zhì)也會(huì)越來越廣泛。

參考文獻(xiàn)：

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