厚砂卵層旋挖鉆孔樁施工關(guān)鍵技術(shù)

石心龍　周小進(jìn)

摘要：本文論敘了湖北省襄陽(yáng)繞城高速公路南段漢江特大橋主墩鉆孔灌注樁施工技術(shù)。利用旋挖鉆機(jī)施工可以有效的保證施工工期，采用切換鉆頭的方式成功解決厚砂卵層條件下鉆孔難題。采用科學(xué)的施工工藝解決厚砂層地質(zhì)情況下大直徑鉆孔灌注樁成孔問題。

Abstract： This article discusses the construction technology of bored piles for the main pier of the Hanjiang Bridge on the southern section of Xiangyang Ring Expressway in Hubei Province. The use of rotary drilling rig construction can effectively ensure the construction period， and the drilling problem is successfully solved by switching the bit. Scientific construction technology is used to solve the problem of hole formation of large diameter bored piles under the thick geological conditions.

關(guān)鍵詞：旋挖鉆機(jī);砂卵層;厚砂層;鉆孔樁

Key words： rotary drilling rig;sand layer;thick sand layer;bored pile

中圖分類號(hào)：[TD41]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）05-0196-02

1? 工程概述

襄陽(yáng)繞城高速公路南段漢江特大橋66#-72#為主墩，其中68#-72#主墩位于漢江內(nèi)，68#-72#主墩樁基采用15根直徑2 m的鉆孔灌注樁，按摩擦樁設(shè)計(jì)，樁基采用 C30水下混凝土。70#-72#樁基均穿過卵石層與約20m厚砂層，樁基鋼護(hù)筒內(nèi)徑2.2m，壁厚為14mm，材質(zhì)為Q345C。漢江特大橋主墩橋型布置圖如圖1所示。

2? 施工條件

2.1 地質(zhì)情況（圖2）

漢江特大橋主墩地質(zhì)情況均為：9m圓礫層，1m砂卵層，5m圓礫層，24m砂層，12.6m圓礫層。

2.2 開孔準(zhǔn)備

68#～72#主墩樁基采用15根直徑2m的鉆孔灌注，采用相鄰護(hù)筒進(jìn)行造漿。

開孔前，首先造漿，將泥漿比重調(diào)至1.05-1.1，含砂率小于2%， 粘度22-26Pa·s，并計(jì)算相鄰護(hù)筒可儲(chǔ)存的泥漿方量，泥漿方量必須滿足1.5倍樁長(zhǎng)，防止漏漿后不能及時(shí)往原護(hù)筒內(nèi)補(bǔ)充泥漿。

2.3 旋挖鉆進(jìn)

鉆進(jìn)過程中由于鋼護(hù)筒埋置深度均為8m，且有鋼護(hù)筒護(hù)壁，在0-7.5m過程中，可正常鉆進(jìn)，以保證施工進(jìn)度。在鋼護(hù)筒底口時(shí)，適當(dāng)減緩鉆進(jìn)速度，形成穩(wěn)定孔壁，防止擾動(dòng)過大造成漏漿、坍塌等情況，護(hù)筒內(nèi)0.5m至護(hù)筒外2m鉆進(jìn)時(shí)間控制在100分鐘左右，待鉆出護(hù)筒底口2m后恢復(fù)正常鉆進(jìn)速度。

通過地質(zhì)報(bào)告，覆蓋層為圓礫和砂層，決定采用直徑2.0m的截齒鉆頭進(jìn)行施工，開鉆前調(diào)整孔內(nèi)泥漿，當(dāng)孔內(nèi)泥漿指標(biāo)符合要求后，采用反循環(huán)減壓鉆進(jìn)，在鉆孔過程中及時(shí)調(diào)整泥漿指標(biāo)和鉆進(jìn)速度。同時(shí)注意每挖兩斗之后，對(duì)鋼護(hù)筒內(nèi)泥漿標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，確保泥漿面比漢江水位高出1～2m，若低于漢江水位，立即停止鉆進(jìn)，補(bǔ)充泥漿后可繼續(xù)鉆進(jìn)。另外，在鉆進(jìn)孔深接近鋼護(hù)筒底口時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)配備一定量的粘土，以防發(fā)生穿孔。

2.4 過程描述

在施工過程中，穿過圓礫層，鉆進(jìn)至砂卵層時(shí)，發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)速度為30min/次，且鉆渣較少、鉆機(jī)搖晃厲害。調(diào)整好鉆機(jī)就位，切換小直徑1.2-1.4m截齒鉆進(jìn)行引孔，發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)速度仍為30min/次。

2.5 施工步驟

①調(diào)整鉆機(jī)就位，使鉆桿中心對(duì)準(zhǔn)樁基鋼護(hù)筒中心，避免鉆機(jī)施壓過程中由于壓力過大，造成斜孔;

②切換直徑2m筒鉆進(jìn)行施工，目的是將砂卵層進(jìn)行環(huán)形切割;

③由于筒鉆高度1m，旋轉(zhuǎn)至筒鉆頂口后，切換直徑為1.2-1.4m之間的截齒鉆進(jìn)行鉆進(jìn);

④重復(fù)以上步驟，直到穿過砂卵層;

⑤穿過砂卵層后，對(duì)圓礫層、砂層繼續(xù)緩慢鉆進(jìn)，直至終孔。

鉆進(jìn)過程中控制泥漿比重為：1.1-1.2，含砂率4-8%，粘度22-26Pa·s。

2.6 孔徑檢測(cè)

旋挖鉆進(jìn)成孔后，利用超聲波成孔成槽檢測(cè)儀對(duì)樁基鉆孔深度、樁基鉆孔直徑、傾斜情況進(jìn)行檢測(cè)。

3? 一次清孔的重要性

鉆進(jìn)成孔后對(duì)泥漿性能進(jìn)行測(cè)量，比重1.09，含砂率9%，粘度為19.8Pa·s，含砂率過高，如果不進(jìn)行一次清孔，待鋼筋籠下放完成后沉渣可達(dá)4m左右，會(huì)導(dǎo)致二次清孔時(shí)間過長(zhǎng)，由于沉渣過厚，會(huì)導(dǎo)致鋼筋籠外側(cè)沉渣清理不徹底，及二次清孔隨著清孔時(shí)間過長(zhǎng)泥漿粘度會(huì)慢慢降低，泥漿護(hù)壁效果減弱，甚至?xí)霈F(xiàn)流砂現(xiàn)象的可能。

通過總結(jié)得出：一次清孔泥漿比重為1.06-1.15之間，含砂率不大于2%，粘度22-26Pa·s，即可進(jìn)行鋼筋籠下放。

4? 鋼筋籠下放

4.1 鋼筋籠的下放

將鋼筋籠骨架吊裝并居中緩慢下放，并在下放過程中將鋼筋籠內(nèi)三角支撐通過扭力扳手進(jìn)行取出，可進(jìn)行重復(fù)利用，第一節(jié)下放完成后通過穿杠進(jìn)行固定，并將聲測(cè)管內(nèi)注滿水，并用膠帶將聲測(cè)管包裹，以保證管內(nèi)壓強(qiáng)差，防止管內(nèi)澆筑過程中進(jìn)漿，影響檢樁質(zhì)量，重復(fù)上述工序，直至鋼筋籠下放完成。

4.2 鋼筋籠的居中及固定

鋼筋籠下方至最后一節(jié)時(shí)在鋼筋籠頂部四角位各焊一個(gè)28鋼筋制作的保護(hù)層鋼筋且四個(gè)保護(hù)層鋼筋正好頂住鋼護(hù)筒內(nèi)壁，從而使得鋼筋籠下放完成后，保證鋼筋籠在設(shè)計(jì)位置。

確定鋼護(hù)筒上井字架的頂標(biāo)高后，計(jì)算出吊筋長(zhǎng)度，鋼筋籠下放到最后一節(jié)時(shí)，將吊筋與主筋通過套筒進(jìn)行連接，下放到設(shè)計(jì)高度時(shí)用工25型鋼掛住鋼筋籠吊筋上的吊耳。

加工與聲測(cè)管孔徑匹配的木塞，在鋼筋籠下放完成后，用木塞將聲測(cè)管進(jìn)行封堵，防止后續(xù)有雜物掉進(jìn)管內(nèi)。

鋼筋籠下放完成后，對(duì)鉆孔深度進(jìn)行復(fù)測(cè)，觀察孔內(nèi)沉渣厚度。

5? 二次清孔

導(dǎo)管下放時(shí)對(duì)導(dǎo)管長(zhǎng)度核算（節(jié)數(shù)），及導(dǎo)管緊密度檢查，絲扣涂油，密封圈安放到位后，立即對(duì)孔底沉渣進(jìn)行測(cè)量，采用氣舉反循環(huán)二次清孔。

澆注水下混凝土之前再次進(jìn)行沉渣厚度測(cè)量，若沉渣厚度大于設(shè)計(jì)要求，則繼續(xù)進(jìn)行二次清孔，直到滿足設(shè)計(jì)要求為止。

清孔過程中技術(shù)員時(shí)刻觀察導(dǎo)管的移動(dòng)位置，清孔形式5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行清孔，即樁基中間及樁基對(duì)稱4個(gè)角點(diǎn)，確保孔底四周沉渣符合設(shè)計(jì)要求。

二次清孔泥漿比重為1.03-1.15之間，含砂率小于2%，粘度22-26Pa·s，即可澆筑水下混凝土。

二次清孔結(jié)束，經(jīng)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)合格后，提起導(dǎo)管，拆除導(dǎo)管彎頭，開始澆注樁基水下混凝土。

6? 混凝土澆筑

混凝土由我部陸上攪拌站攪拌，混凝土攪拌運(yùn)輸車經(jīng)棧橋運(yùn)至鉆孔平臺(tái)旁棧橋上，經(jīng)過拖泵泵送至料斗中，現(xiàn)場(chǎng)制作8m3的料斗和1.5m3的小料斗澆筑前應(yīng)在護(hù)筒口設(shè)置澆筑輔助平臺(tái)。

①步驟一：灌注樁采用導(dǎo)管法澆筑，導(dǎo)管為鋼管，導(dǎo)管內(nèi)徑為300mm，每節(jié)長(zhǎng)為2.42m，底節(jié)長(zhǎng)6.95m。做好導(dǎo)管下放記錄并計(jì)算導(dǎo)管懸空長(zhǎng)度，并將導(dǎo)管下放至孔底，用鋼尺校核導(dǎo)管懸空高度，當(dāng)導(dǎo)管懸空高度為30-40cm時(shí)，停止接管，然后安裝7.5m3大料斗，安裝好拖泵及泵管，將拖泵泵管接入大料斗，準(zhǔn)備灌注砼。首封采用剪球法，提前準(zhǔn)備直徑比導(dǎo)管內(nèi)徑略小的皮球。首封前，在導(dǎo)管內(nèi)放入皮球，蓋好小料斗封蓋，封蓋由鋼絲繩連接QUY80履帶吊小鉤。

②步驟二：在大料斗和小料斗均裝滿混凝土，檢查所有機(jī)具設(shè)備保證混凝土能正常澆筑。

③步驟三：下一混凝土罐車已在現(xiàn)場(chǎng)就位后，下達(dá)澆筑指令后，吊車拎起小料斗封蓋，開始澆筑首批混凝土。

④步驟四：首批混凝土澆筑完成后，為加快澆筑過程，移除大料斗，混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑不得中斷，并應(yīng)注意孔內(nèi)砼下落情況，通過測(cè)繩隨時(shí)了解孔內(nèi)砼面的高度，同步記錄，澆筑過程中，技術(shù)人員要隨時(shí)掌控導(dǎo)管的埋置深度，及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管節(jié)數(shù)，始終將導(dǎo)管埋入深度控制在3-6m。

⑤步驟五：正常澆筑過程中導(dǎo)管提升保持位置居中，軸線垂直緩慢提升，直至水下混凝土澆筑完成。為保證有效樁長(zhǎng)符合設(shè)計(jì)要求，混凝土澆注高度高出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高0.8-1m，則可停止?jié)补?。澆筑完成后，將?dǎo)管依次拔出，對(duì)拆下的導(dǎo)管立即沖洗，并按順序堆放整齊。

7? 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)漢江特大橋厚砂卵層旋挖鉆孔樁施工技術(shù)總結(jié)，不斷優(yōu)化施工方案，從成孔工藝、設(shè)備選型、泥漿指標(biāo)等參數(shù)的確定，成功地完成了鉆孔灌注樁施工，并極大地提高了樁基成樁質(zhì)量，為同類地質(zhì)條件下的大直徑、超深灌注樁提供良好的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

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