淺談旋挖鉆鉆孔灌注樁施工工藝

張勝軍

河南省第一建筑工程集團有限責(zé)任公司（450014）

隨著城市立交和城市地鐵的迅速發(fā)展,鉆孔灌注樁在大中橋梁中的運用顯得愈來愈重要,同時也促進了橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)的快速發(fā)展。近幾年來，旋挖鉆機是鉆孔灌注樁施工中一種較先進的施工方法,該施工方法主要特點是施工效率高，適用于工期要求緊的工程項目。

1 旋挖鉆適用范圍和工作原理特點

適用范圍：適用于粘性土、粉質(zhì)土、砂土等土層施工。

工作原理：旋挖鉆通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土，反復(fù)循環(huán)而成孔，并具有功率大、鉆孔速度快、移位方便、定位準確、工作效率高、噪音小、環(huán)保的特點。

2 旋挖鉆的施工工藝

2.1 泥漿調(diào)制

2.1.1原料

1）膨潤土：分為鈉質(zhì)和鈣質(zhì)兩種。鈉質(zhì)費用較高，鈣質(zhì)則較為適中。膨潤土泥漿具有相對密度低、粘度好、含砂量小、失水量小、泥皮薄、穩(wěn)定性強、固壁能力高、鉆具回轉(zhuǎn)阻力小、鉆進率高、造漿能力大等優(yōu)點。一般用量為水的8%即8 kg膨潤土可摻100 kg的水。對于粘質(zhì)土地層，可降低到3%～5%。較差的膨潤土用量為水的12%左右。2）CMC：摻入量為膨潤土的0.05%～0.1%。3）FCL：摻量為膨潤土的 0.1%～0.3%。4）碳酸鈉：摻入量為孔中泥漿的 0.1%～0.4%。 5）PHP：摻用量為泥漿液的0.003%。

2.1.2泥漿配制試驗和修正

泥漿是各種材料特性的綜合產(chǎn)品,但它是否完全滿足施工條件和地層情況，還要根據(jù)土質(zhì)實際情況進行修正、調(diào)配,最后才能得到合適的施工配合比。

同時要對泥漿的各種特性逐項試驗：1)穩(wěn)定性檢驗；2)對泥皮形成性能的檢驗；3)對泥漿流對性的檢驗；4)對泥漿密度的檢驗。

2.1.3制備泥漿的方法

攪拌機為高速回轉(zhuǎn)式攪拌機，攪拌時間為10～15 min。膨潤土遇水混合后3 h就有很大溶脹性，經(jīng)過1d達完全溶脹；CMC應(yīng)先用清水溶為1%～3%的溶液再摻入到泥漿里就會很容易混合在一起。

2.1.4制備泥漿的順序

水—膨潤土—CMC—分散劑—其他外加劑,由于CMC會妨礙膨潤土的溶脹，所以要在膨潤土之后放入。

2.2 機械就位、護筒埋設(shè)

旋挖鉆到達樁位前，施工場地平整處理，保證旋挖鉆機底座場地應(yīng)平整、夯實，避免在鉆進過程中鉆機產(chǎn)生沉陷。

樁位確定后，利用十字線放出四個控制樁位，并以四個控制樁為基準進行埋設(shè)護筒。

旋挖鉆機在埋設(shè)護筒時，應(yīng)由人工進行輔助配合，護筒埋設(shè)利用旋挖機的鉆斗擠壓作用做相應(yīng)的調(diào)整。

護筒埋設(shè)好后在護筒上擺放一塊30 cm墊板，用全站儀進行樁位中心的校核,準確無誤后用十字線在護筒上標注紅漆。

2.3 護筒內(nèi)注漿

初次注入泥漿，盡量豎直向下沖擊在樁孔中間，避免泥漿沿護筒側(cè)壁下流沖塌護筒根部,造成護筒根部基土的松軟，正式鉆進前，再倒入2～3袋膨潤土，啟動鉆機的高速甩土功能，進行充分攪拌，提高膨潤土的含量，增大護筒底部同基土結(jié)合處護壁泥皮的厚度,防止鉆進過程孔口滲漏坍塌。在成孔過程中，確保泥漿高于地下水位2 m，以利于孔壁的穩(wěn)定。

施工過程中隨時檢測清孔后灌注砼時泥漿的各項性能指標，確保泥漿對孔壁的撐護作用，避免發(fā)生施工事故。

2.4 鉆孔施工

旋挖鉆機采用筒式鉆斗。鉆機就位后,調(diào)整鉆桿垂直度，注入調(diào)制好的泥漿，然后進行鉆孔。當(dāng)鉆頭下降到預(yù)定深度后，旋轉(zhuǎn)鉆斗并施加壓力，將土擠入鉆斗內(nèi)，儀表自動顯示筒滿時，鉆斗底部關(guān)閉，提升鉆斗將土卸于堆放地點。鉆機施工過程中保證泥漿面始終不得低于護筒底部,保證孔壁穩(wěn)定性。通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土和泥漿撐護孔壁，反復(fù)循環(huán)直至成孔。

鉆孔過程中根據(jù)地質(zhì)情況選擇鉆斗型式以及控制進尺速度。鉆斗提升過程中，回轉(zhuǎn)斗的底盤斗門必須保證處于關(guān)閉狀態(tài)，以防止回轉(zhuǎn)斗內(nèi)砂土或粘土落入護壁泥漿中，破壞泥漿的配比。每個工作循環(huán)嚴格控制鉆進尺度，避免埋鉆事故。同時適當(dāng)控制回轉(zhuǎn)斗的提升速度，如果提升速度過快，泥漿在回轉(zhuǎn)斗與孔壁之間高速流過，沖刷孔壁，破壞泥皮，對孔壁的穩(wěn)定不利，容易引起坍塌。1）一般在粘土層采用泥鉆，每鉆進尺在50 cm左右。2）在松散砂礫、砂層采用砂鉆，每鉆進尺在40 cm左右。3）在密實度較大的砂、卵石層宜先用巖石鉆將密實的地層攪松，避免直接用泥鉆、砂鉆，損壞機具；對于無水或水位較低的干孔部位,可采用螺旋鉆成孔，可大大提高成孔效率，并可提高工效，然后將松散的砂、卵石用砂鉆提出。4）成孔中若遇見卵石層或松散層時應(yīng)注意漏漿情況，必要時，可在漏漿部位回填粘土，堵漏或在泥漿中增加防漏劑，避免泥漿流失，引起坍孔事故。5）因鉆機結(jié)構(gòu)及性能決定鉆斗鉆進時，鉆斗要上下往復(fù)作業(yè)。如果護壁泥漿管理不善就可能發(fā)生塌孔事故。6）嚴格控制鉆斗在孔內(nèi)升降速度，因為如果快速地上下移動鉆斗，那么水流將以較快速度由鉆斗外側(cè)和孔壁之間的空隙流過,導(dǎo)致沖涮孔壁，有時還會在上提鉆斗時，在其下方產(chǎn)生負壓，而導(dǎo)致孔壁坍塌,所以按孔徑大小及土質(zhì)情況來調(diào)整鉆斗的升降速度。

開鉆前要求在護筒內(nèi)存進適量泥漿,并調(diào)制足夠數(shù)量的泥漿作儲備。鉆進過程中如泥漿有損耗、漏失，須及時、直接向孔中補充新漿。

2.5 清孔

第一次清孔：終孔后，漿液沉淀半小時，用鉆機進行初次清孔后，并經(jīng)監(jiān)理工程師檢查沉碴厚度、孔徑、孔深、垂直度合格后，撤鉆機，安裝鋼筋籠，安裝封孔導(dǎo)管，然后進行二次清孔。

二次清孔采用換漿法清孔,以灌注水下混凝土的導(dǎo)管作為管道，用泥漿泵向孔內(nèi)壓入優(yōu)質(zhì)泥漿，直至檢驗返上的新鮮泥漿各項指標達標,測量孔底沉渣厚度符合設(shè)計和規(guī)范規(guī)定（摩擦樁≤20cm）并經(jīng)監(jiān)理工程師檢查同意后，安裝大料斗，做好灌注水下混凝土準備。

清孔過程中必須始終保持孔內(nèi)原有水頭高度。

2.6 其它

下鋼筋籠,澆筑水下混凝土施工工藝同回旋鉆施工工藝不再介紹。

3 施工注意事項

1）由于鉆機設(shè)備較重，施工場地必須平整、寬敞，并有一定硬度，避免鉆機發(fā)生沉陷。2）鉆機施工中檢查鉆斗，發(fā)現(xiàn)側(cè)齒磨壞，鉆斗封閉不嚴時必須及時整修。3）泥漿初次注入時，垂直向樁孔中間進行入漿，避免泥漿沿著護筒壁沖刷其底部，致使護筒底部土質(zhì)松散。4）因粘土層中鉆進過深易造成頸縮現(xiàn)象，在鉆機施工時應(yīng)嚴格一次鉆進深度。5）鋼筋籠或探孔器向孔內(nèi)放置時，應(yīng)由吊車吊起，將其垂直、穩(wěn)定放入孔內(nèi)，避免碰壞孔壁，使孔壁坍塌，在砼澆筑時出現(xiàn)廢樁事故。6）根據(jù)不同地質(zhì)情況，必須檢測清孔后灌注砼時泥漿性能指標，確保泥漿對孔壁的撐護作用。7）其他施工工藝事項，應(yīng)嚴格按照橋涵施工技術(shù)規(guī)范和標準進行施工。

4 旋挖鉆機成孔優(yōu)點

1）因該鉆機操作由全液壓系統(tǒng)控制,能保證樁基垂直度、孔位、孔深、沉淀厚度等各項指標全部達到施工規(guī)范要求。2）該鉆機適用不同地質(zhì)情況，成孔效率高，約6 h左右即可成孔，1天成孔3～4個，是回旋鉆機成孔的5～6倍，因此使用于工期要求緊的工程項目。3）孔壁穩(wěn)定性好，成孔后清孔徹底，施工進度快。4）施工噪音低，不污染環(huán)境，適于環(huán)境保護要求高的施工地區(qū)。

5 結(jié)束語

旋挖鉆機施工方法具有施工質(zhì)量可靠、成孔速度快、成孔效率高、適應(yīng)性強、環(huán)保等優(yōu)點。由于旋挖鉆機所形成的孔壁較粗糙，增加了樁側(cè)摩阻力，克服了回旋鉆機樁側(cè)摩阻力低，以及孔底沉渣多，泥漿管理差的缺點。盡管旋挖鉆機投資較高，但其適應(yīng)性強，最終的經(jīng)濟效益綜合指標還是遠大于回旋鉆機。