淺談市政道路橋梁樁基礎(chǔ)旋挖鉆法施工技術(shù)

中鐵建大橋工程局集團(tuán)第四工程有限公司 黑龍江 哈爾濱 150000

近年來，為了改善人民的生活品質(zhì)和出行的交通條件，我國大力發(fā)展建筑業(yè)，隨著施工技術(shù)的迅速發(fā)展，國家及建筑行業(yè)對(duì)樁基質(zhì)量要求也日益增加，樁基礎(chǔ)工程施工技術(shù)在多年來不斷的施工積累經(jīng)驗(yàn)中也越來越完善，在這種類似大自然的物競天擇、適者生存的規(guī)律中，一種成孔質(zhì)量更好、鉆孔速度更快，且小污染、少噪音的旋挖鉆機(jī)悄然興起，其越來越受到施工生產(chǎn)者的關(guān)注和喜愛。在施工中旋挖法鉆孔成樁工藝越來越完善，也越來越重要，它對(duì)于較好的粘土層，可直接用泥漿作為護(hù)壁即可。我國疆土廣闊，地質(zhì)情況也較為復(fù)雜，所以針對(duì)于有針對(duì)性的地質(zhì)情況，旋挖鉆機(jī)在施工中就顯得尤為重要，它不僅可以減少施工事故的產(chǎn)生，例如埋鉆、坍塌等，更可以高效的減免損失。本文結(jié)合實(shí)際以中鐵大橋局集團(tuán)有限公司在哈爾濱市承建的東二環(huán)高架體系完善工程(公濱路-東直路段)施工案例，就我方在公濱路到東直路段內(nèi)1474根樁基施工過程中采用的旋挖鉆機(jī)施工期間，其過程中是如何減免鉆機(jī)埋鉆和樁基坍塌等質(zhì)量事故淺談一下施工經(jīng)驗(yàn)，以供廣大施工單位參考借鑒。

1 工程概況

本公司承建的哈爾濱市公濱路-東直路段東二環(huán)高架體系完善工程，主要是為了改善哈爾濱市東二環(huán)的交通問題以及緩解東部城市中心區(qū)交通壓力的重要工程，其全線設(shè)計(jì)鉆孔樁總量為1474根，樁型均為鉆孔灌注樁，其中包含樁徑為φ1500毫米鉆孔樁1180根和樁徑φ1800毫米鉆孔樁294根，樁深35～55米。本施工線路內(nèi)地質(zhì)情況為第四紀(jì)地層。地質(zhì)勘測報(bào)告給出本工程地基土在垂直方向上分布不均勻，性質(zhì)變化較大。地表層為雜填土，主要是粉質(zhì)黏土或粉細(xì)砂，表層土分布薄厚差異較大、性質(zhì)變化較大。表層下部主要為中粗砂層，底部則是泥巖和泥質(zhì)砂巖。本工程地質(zhì)情況分主層9層，按照巖土成因、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)綜合劃，第一層為雜填土，埋深0-4.6m；第二層為粉質(zhì)黏土，埋深1.4-12m；第三層為粉砂，埋深2-17.6m；第四層為中砂，埋深8.7-36.3m；第五層為粉質(zhì)黏土，埋深18.3-39.6m；第六層為中砂，埋深20-48m；第七層為全風(fēng)化泥巖，埋深37-50m；第八層為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，埋深43-58m；第九層為中風(fēng)化泥巖，風(fēng)化裂隙不發(fā)育，結(jié)構(gòu)基本未破壞，強(qiáng)度較高。

2 施工準(zhǔn)備

根據(jù)總體施工計(jì)劃，鉆孔樁施工全部在5月-7月中旬進(jìn)行，根據(jù)地質(zhì)報(bào)告及哈爾濱市本地的施工經(jīng)驗(yàn)，施工時(shí)采用旋挖鉆機(jī)鉆孔。

本工程段內(nèi)橋墩基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，采用導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土澆筑，由于本工程樁基長度均在30m以上，故鋼筋籠采取分節(jié)制作，套絲的連接方式，樁基檢測按設(shè)計(jì)要求全部進(jìn)行檢測，其中總樁數(shù)的50%采用超聲波的方法檢測，總樁數(shù)的50%采用動(dòng)測的方法檢測。

3 成孔工藝

旋挖鉆施工成樁工藝:施工準(zhǔn)備→樁位放線→樁基定位埋設(shè)→鉆機(jī)就位鉆進(jìn)、取渣土→一次清孔→成孔檢測→安放鋼筋骨架→下混凝土導(dǎo)管→二次清孔及準(zhǔn)備工作→灌注混凝土→拆拔護(hù)筒→孔口圍護(hù)→樁基無損檢測工作。為了解決鉆孔作業(yè)至8～10米碎石土、建筑棄渣等松軟性材料互層時(shí)出現(xiàn)鉆孔樁縮徑現(xiàn)象及成樁過程中坍塌這一難題。經(jīng)多方面進(jìn)行探討和施工經(jīng)驗(yàn)表明，第一要把控鉆機(jī)手鉆進(jìn)的尺度和回轉(zhuǎn)斗升降速度，第二則要計(jì)算好孔內(nèi)靜態(tài)泥漿的配比及監(jiān)測泥漿比重，這是影響成樁質(zhì)量的最大問題，第三則是機(jī)械及工具帶來的影響，其中主要包括鉆機(jī)本身鉆具的結(jié)構(gòu)和鉆孔錢護(hù)筒的不合理埋設(shè)，因?yàn)闀?huì)使孔內(nèi)泥漿護(hù)壁過薄或者孔內(nèi)鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中鉆頭下方壓力負(fù)擔(dān)過高，還有就是會(huì)造成孔口的滲透，從而引起坍塌事故。

4 靜態(tài)泥漿的配比

樁基采用旋挖法成孔，本工程經(jīng)過前期的多次試驗(yàn)最終選用優(yōu)質(zhì)膨潤土造漿作為靜態(tài)泥漿，這樣可以使孔內(nèi)護(hù)壁更為的穩(wěn)定，也是為了增強(qiáng)護(hù)壁的穩(wěn)定性。我方靜態(tài)泥漿比重經(jīng)過試驗(yàn)得出更好的控制范圍，在1.06～1.15范圍內(nèi)孔壁內(nèi)泥皮更具穩(wěn)定性和更好的防滲透性。根據(jù)勘察設(shè)計(jì)給出的地質(zhì)情況看，為了更好的控制泥漿比重，提高鉆孔效率，我方會(huì)加強(qiáng)施工過程中對(duì)泥漿全部性能的檢測工作，主要包含泥漿比重、粘度、含砂率、膠體率等試驗(yàn)檢測，并做好現(xiàn)場試驗(yàn)記錄，在現(xiàn)場試驗(yàn)員要認(rèn)真、細(xì)心觀察泥漿的變化，必要的話可以適當(dāng)在泥漿中加入處理劑，處理劑的作用是增加泥漿護(hù)壁絮凝功效，這樣可以更有效地保障泥漿護(hù)壁的厚度及強(qiáng)度。泥漿池不采用直接開挖的方式，而采用鋼板焊接敞口水箱，在水箱內(nèi)造漿，泥漿循環(huán)使用，剛開始往孔內(nèi)注入泥漿時(shí)，不要將泥漿延鋼護(hù)筒內(nèi)側(cè)注入，盡可能保證泥漿在樁孔中間豎直向下注入，為了更好的保護(hù)護(hù)筒根部基土的穩(wěn)定性，在各方條件準(zhǔn)備好可以進(jìn)行鉆機(jī)工作的時(shí)候，還需在孔內(nèi)再倒入2袋膨潤土，在鉆機(jī)攪拌下，提高膨脹土比例保證泥漿比重，也是為了保證護(hù)筒底部和基土接連處護(hù)壁的厚度，這樣可以減少甚至避免因鉆進(jìn)過程中發(fā)生孔口滲漏坍塌等危害。工序完成后廢棄泥漿沉淀后妥善處理。

5 護(hù)筒的埋護(hù)

根據(jù)本工程施工特點(diǎn)，鋼護(hù)筒采用15mm厚鋼板，并有專業(yè)的廠家卷制加工而成，長度分別為3m、4m、5m的超長護(hù)筒，這種長度的護(hù)筒可以滿足施工需求，強(qiáng)度及硬度埋至砂粘土內(nèi)等穩(wěn)定土層1.0～1.5m而不會(huì)發(fā)生變形損壞，其最大的優(yōu)點(diǎn)是可以防止孔口因滲漏等一系列因素引起的坍塌，一定程度上也避免了因周圍環(huán)境對(duì)樁孔的影響。本工程鋼護(hù)筒采用直徑大于樁徑3cm厚，這樣可避免鉆具在升降過程中與鋼護(hù)筒發(fā)生的碰撞、刮拉等不利的影響，有效地保護(hù)孔口的牢固。鋼護(hù)筒埋設(shè)采用液壓振動(dòng)錘定位安裝法進(jìn)行定位安裝。

其中東直路至長江路段管廊已經(jīng)施工完成，而管廊基坑的回填材料為碎石土及建筑棄渣等松散材料，鋼護(hù)筒打設(shè)深度應(yīng)穿過回填層至穩(wěn)定土層埋入1.0～1.5m，管廊回填厚度約為9-10m，所以鋼護(hù)筒長度至少為10m，此長度護(hù)筒無法一次打設(shè)，需分節(jié)打設(shè)現(xiàn)場焊接，如遇大塊堅(jiān)硬材料需人工開挖清理后再繼續(xù)打設(shè)鋼護(hù)筒。

護(hù)筒安裝定位中心與樁位中心線平面誤差在+50mm范圍內(nèi)，豎向中心線偏差要小于1%方滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

護(hù)筒埋設(shè)完成后，護(hù)筒頂端應(yīng)距離水平地面150～300毫米，一方面是為了保護(hù)孔口，另一方面可以防止地表水、地表泥漿及地面上的雜物等進(jìn)入到孔中。

在鉆進(jìn)過程，一定要避免操作手以自己的施工經(jīng)驗(yàn)對(duì)孔定位，必須要經(jīng)過專業(yè)的測量人員測量準(zhǔn)確后方可進(jìn)行施工，減少孔位的偏差。

6 回轉(zhuǎn)斗的選擇

旋挖鉆機(jī)回轉(zhuǎn)斗的選擇對(duì)于鉆孔樁施工的質(zhì)量也存在一定的影響，目前，共有兩種形式的鉆機(jī)，一種是雙門底開式回轉(zhuǎn)斗，圓柱型盛料桶；另一種則是圓錐式盛料桶。圓柱形盛料桶缺點(diǎn)是其側(cè)壁無導(dǎo)流槽，底盤無側(cè)齒，在施工過程中液壓力過高，回轉(zhuǎn)斗提升力太大，最易發(fā)生的是容易造成成孔縮孔甚至塌孔等嚴(yán)重問題，所以不提議使用此種類型的旋挖鉆。第二種圓錐式鉆機(jī)則更優(yōu)良，優(yōu)點(diǎn)一:側(cè)壁增加導(dǎo)流槽，更利于泥漿的導(dǎo)流，減小樁孔內(nèi)的負(fù)壓；優(yōu)點(diǎn)二:帶側(cè)齒的底盤更有效地控制回轉(zhuǎn)斗與刀尖間的距離，防止鉆進(jìn)過程中升降旋轉(zhuǎn)碰壞孔壁；優(yōu)點(diǎn)三:施工過程中，鉆機(jī)液壓系統(tǒng)壓力較圓柱型明顯降低，且樁基的縮孔和坍塌情況也有所降低。

7 鉆機(jī)的鉆進(jìn)控制要點(diǎn)

鉆孔前，施工單位應(yīng)及時(shí)向隊(duì)伍做好方案、技術(shù)交底等工作，并及時(shí)提供地勘資料，包含地質(zhì)、水文資料，并對(duì)本工程段內(nèi)的不同地質(zhì)層，及時(shí)預(yù)選好施工用的鉆頭，確定好鉆孔鉆進(jìn)壓力和鉆進(jìn)速度。

鉆機(jī)在剛開始鉆進(jìn)中，一定要保持低檔慢速，直到鉆進(jìn)深度在護(hù)筒下1m處才可以以正常速度進(jìn)行鉆孔，在鉆孔過程中，每一次鉆機(jī)提鉆甩渣復(fù)位后，都應(yīng)檢查鉆頭中心是否與樁位中心對(duì)中，現(xiàn)場技術(shù)人員應(yīng)嚴(yán)格要求施工隊(duì)伍，避免發(fā)生孔道偏位。鉆進(jìn)過程控制中，為了防止回轉(zhuǎn)斗內(nèi)的沙土或黏土落入泥漿中，破壞了原有的設(shè)計(jì)泥漿比重，必須保持回轉(zhuǎn)斗底盤處于關(guān)閉狀態(tài)，嚴(yán)格把控鉆機(jī)的鉆進(jìn)尺度，本工程內(nèi)的φ1500毫米的樁徑和φ1800毫米的樁徑，經(jīng)施工現(xiàn)場實(shí)踐得出，鉆機(jī)的升降速度宜保持在0.75～0.85m/s，過快則會(huì)沖刷孔壁，破壞護(hù)壁，容易引起坍塌。

嚴(yán)格控制鉆孔隊(duì)伍作業(yè)時(shí)不采用分班作業(yè)，導(dǎo)致工人疲勞工作帶來的危害。

為了有效地控制孔內(nèi)孔壁的穩(wěn)定性，鉆進(jìn)施工工程中泥漿面必須高于護(hù)筒底部50cm以上。

當(dāng)鉆孔工程中，如發(fā)現(xiàn)鉆機(jī)就位所在的地面或者是支腳處地面發(fā)生沉降等變化，必須及時(shí)停止施工，排除隱患后方可繼續(xù)施工，如果停止工作時(shí)間較長，就應(yīng)該做好孔樁和鉆機(jī)的保護(hù)措施。

當(dāng)鉆機(jī)鉆至樁孔設(shè)計(jì)地面標(biāo)高后，切記不要立即結(jié)束取渣工作，適當(dāng)延長取渣時(shí)間，盡可量保證鉆機(jī)能夠取盡渣土，同時(shí)也不要再繼續(xù)向孔內(nèi)加壓，避免超鉆，浪費(fèi)不必要的混凝土。

8 影響坍塌的其它因素

待樁基成孔以后，后續(xù)工作也均應(yīng)規(guī)范操作，包括清孔、下放鋼筋籠、砼的灌注等工序，避免塌孔。如鋼筋籠施工過程中，應(yīng)該在鋼筋籠中心與樁位對(duì)準(zhǔn)后，由吊車吊起，豎直平穩(wěn)，緩慢的放入，避免碰撞孔壁造成泥皮脫落或破壞壞，從而在混凝土灌注的過程中，出現(xiàn)樁孔的坍塌或者斷樁、廢樁等嚴(yán)重的質(zhì)量事故。

9 結(jié)束語

施工中影響樁孔坍塌的因素有很多，我們要做的就是如何因地制宜，結(jié)合先進(jìn)的施工技術(shù)，有效的針對(duì)不同區(qū)域的地質(zhì)情況，來制定有效的施工工藝，以確保樁基工程成孔的質(zhì)量及順利進(jìn)行，避免施工質(zhì)量事故的發(fā)生。本人僅就哈爾濱市東二環(huán)高架體系完善工程(公濱路-東直路段)項(xiàng)目施工中發(fā)現(xiàn)的樁基礎(chǔ)質(zhì)量問題進(jìn)行了一些分析，也為我們廣大的施工人員提供一些實(shí)踐過程中有用的資料，如有不當(dāng)之處還望同行指正