旋挖鉆機(jī)成孔在黃土地區(qū)的施工控制

王凱

【摘 要】高速公路鉆孔灌注樁施工在橋梁基礎(chǔ)工程中逐漸成為主要的施工方案，旋挖鉆機(jī)在樁基礎(chǔ)施工時(shí)以其成孔速度快、場(chǎng)地適應(yīng)性強(qiáng)、機(jī)動(dòng)靈活、施工成本低等特點(diǎn)而深受施工單位的喜愛(ài)。本文根據(jù)本人在平定高速公路PD9合同段參與施工中，在黃土地區(qū)根據(jù)本標(biāo)段的水文地質(zhì)條件、場(chǎng)地條件對(duì)旋挖鉆機(jī)的施工控制要點(diǎn)作出總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】旋挖鉆機(jī)；黃土地區(qū)；施工

0.前言

隨著高速公路的迅速發(fā)展，鉆孔灌注樁在公路橋梁基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用日益廣泛，在大中橋梁中的運(yùn)用顯得愈來(lái)愈重要，同時(shí)也促進(jìn)了橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)的快速發(fā)展。近年來(lái)，旋挖鉆機(jī)是鉆孔灌注樁施工中一種較先進(jìn)的施工方法，該施工方法主要特點(diǎn)是施工效率高、成孔速度快、場(chǎng)地適應(yīng)性強(qiáng)等，有利于加快施工進(jìn)度、提高工作效率。在平定高速公路PD9合同段的橋梁樁基礎(chǔ)施工中發(fā)揮了重要的作用，有效的緩解了工期壓力并滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)和質(zhì)量要求。

1.工程概況

平定高速公路PD9合同段位于甘肅省靜寧縣三合鄉(xiāng)及界石鋪鎮(zhèn)，路線(xiàn)總長(zhǎng)16km，本合同段橋梁共有8座大橋，1座中橋。橋梁基礎(chǔ)全部為樁基礎(chǔ)，共有鉆孔灌注樁272根，總工期30個(gè)月，地形條件復(fù)雜，所有橋梁地質(zhì)條件均為黃土，施工工期緊、任務(wù)重。故我項(xiàng)目部在施工過(guò)程中根據(jù)工期進(jìn)度要求和水文地質(zhì)資料情況，部分采用了旋挖鉆機(jī)成孔的方法，在計(jì)劃工期內(nèi)有效保證了所有樁基礎(chǔ)的順利完工。

2.旋挖鉆機(jī)設(shè)備特點(diǎn)

旋挖鉆機(jī)是一種多功能、高效率的灌注樁成孔設(shè)備，在各類(lèi)工程施工中得到廣泛應(yīng)用。旋挖鉆機(jī)具有大扭矩、機(jī)動(dòng)靈活、施工效率高（一般無(wú)水的黃土地層能有效的代替人工挖孔樁，成孔速度大概10m/h）、低噪音、低污染及維護(hù)方便等特點(diǎn)，另外，相對(duì)于傳統(tǒng)的人工挖孔樁，旋挖鉆機(jī)更體現(xiàn)出了施工速度快和高安全性的特點(diǎn)。

我標(biāo)段用于樁基施工的旋挖鉆機(jī)是三一SYR220旋挖鉆機(jī)，適用于黃土、粘性土、粉質(zhì)土、砂土等土層施工，并具有功率大、鉆孔速度快、機(jī)動(dòng)靈活、定位準(zhǔn)確、工作效率高、噪音小、環(huán)保的特點(diǎn)。

3.樁基施工

3.1施工方案確定

根據(jù)各橋樁基礎(chǔ)的水文地質(zhì)情況，將適合旋挖鉆機(jī)工作的樁基礎(chǔ)（場(chǎng)地條件好、地層條件無(wú)淤泥、堅(jiān)硬未風(fēng)化基巖等不利于旋挖鉆成孔的樁基）按行進(jìn)路線(xiàn)總體規(guī)劃。根據(jù)黃土地區(qū)土質(zhì)特性，我項(xiàng)目部對(duì)沖擊鉆孔、人工挖孔和旋挖鉆機(jī)成孔做出經(jīng)濟(jì)性對(duì)比，旋挖鉆機(jī)成孔相對(duì)其他兩種方案具有速度快、成本低、利于環(huán)保等有點(diǎn)，故我項(xiàng)目部將設(shè)計(jì)資料中樁長(zhǎng)范圍內(nèi)無(wú)地下水且全部為黃土條件的橋梁作為旋挖鉆機(jī)成孔方案。

3.2施工準(zhǔn)備

根據(jù)圖紙所提供的地質(zhì)資料，選擇樁長(zhǎng)范圍內(nèi)無(wú)地下水位且無(wú)未風(fēng)化巖層的樁基進(jìn)行旋挖鉆機(jī)施工。根據(jù)樁位平面位置及高程進(jìn)行場(chǎng)地平整，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況修建施工便道，以滿(mǎn)足砼罐車(chē)通行需要。樁位處地面高程盡量控制在高于樁頂高程2.0m左右，這樣可以避免樁頂預(yù)留鋼筋露出地面，為樁基砼灌注造成困難，不利于樁基砼灌注連續(xù)施工。

準(zhǔn)備好泥漿池及造漿材料，避免因?qū)嶋H與設(shè)計(jì)地質(zhì)條件不符，如地下水位過(guò)高引起的坍孔，可及時(shí)準(zhǔn)備泥漿護(hù)壁。旋挖鉆機(jī)施工時(shí)，如遇地下水，在黃土條件下，很容易引起坍孔造成樁基灌注中砼的超方。因此，應(yīng)儲(chǔ)備充足的砼原材料。

機(jī)械設(shè)備投入旋挖鉆機(jī)三一SYR220型1臺(tái)，配備泥漿泵，16T、25T汽車(chē)吊各1，3m3砼罐車(chē)4臺(tái)，750型強(qiáng)制式攪拌機(jī)2臺(tái)，裝載機(jī)1臺(tái)等設(shè)備。

3.3施工工藝及控制要點(diǎn)

3.3.1機(jī)械就位、護(hù)筒埋設(shè)

施工場(chǎng)地平整處理，保證旋挖鉆機(jī)底座場(chǎng)地應(yīng)平整、夯實(shí)，避免在鉆進(jìn)過(guò)程中鉆機(jī)產(chǎn)生失穩(wěn)及沉陷。

樁位放樣后，利用十字線(xiàn)放出四個(gè)控制樁位，并以四個(gè)控制樁為基準(zhǔn)進(jìn)行埋設(shè)護(hù)筒。護(hù)筒由厚度4-6mm鋼板制成，護(hù)筒直徑比樁基孔徑大200-300mm，每節(jié)護(hù)筒長(zhǎng)度1.5-3.0m，護(hù)筒至少高出地面30cm。以防止雜物、泥水流入孔內(nèi)。

3.3.2泥漿調(diào)制

因鉆機(jī)施工中泥漿可以防止孔壁坍塌、抑制地下水等作用，因此，在出現(xiàn)地下水的情況下泥漿是保證孔壁穩(wěn)定的重要手段。在黃土地層中如遇地下水，黃土的濕陷性導(dǎo)致黃土孔壁更容易坍塌，因此，調(diào)制出良好泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)尤為重要。由于旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)中首先視為干孔作業(yè)，施工中如遇地下水，必須以最快速度注入泥漿進(jìn)行護(hù)壁處理，否則極易造成黃土孔壁的坍塌。在實(shí)際施工中，調(diào)制的泥漿相對(duì)密度為1.02-1.10，粘度：18-22s，砂率≤4%，泥皮厚度：<2mm，PH值：大于7。

3.3.3鉆孔施工

旋挖鉆機(jī)采用筒式鉆斗。鉆機(jī)就位后，調(diào)整鉆桿垂直度，然后進(jìn)行鉆孔。當(dāng)鉆斗下降到預(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(dòng)顯示筒滿(mǎn)時(shí)，鉆斗底部關(guān)閉，提升鉆斗將土卸于堆放地點(diǎn)。鉆機(jī)施工過(guò)程中通過(guò)鉆斗的旋 轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土和泥漿撐護(hù)孔壁，反復(fù)循環(huán)直至成孔。

旋挖鉆機(jī)鉆機(jī)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，避免鉆進(jìn)速度過(guò)大，造成埋鉆事故。若鉆機(jī)升降鉆斗時(shí)速度過(guò)快，鉆斗外壁和孔壁之間碰撞，再加上鉆斗下部產(chǎn)生較大負(fù)壓作用，造成孔壁頸縮、坍塌現(xiàn)象。所以鉆斗升降時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其速度，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐得知，鉆斗升降速度保持在0.75-0.80m/s。

在施工中應(yīng)隨時(shí)觀察鉆斗鉆出黃土的含水量，如發(fā)現(xiàn)含水量過(guò)大，應(yīng)馬上提出鉆斗，進(jìn)行泥漿護(hù)壁，泥漿注入孔內(nèi)后，再進(jìn)行鉆孔施工。鉆孔→泥漿護(hù)壁→再次鉆孔施工→成孔應(yīng)以最快時(shí)間結(jié)束，否則在黃土混合泥漿后，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則容易因坍孔造成廢孔。由于加入泥漿后的旋挖鉆機(jī)施工中無(wú)法進(jìn)行泥漿循環(huán)，加入泥漿后的樁基成孔，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行超挖，超挖深度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確認(rèn)。

3.3.4成孔后的施工

成孔后的施工工藝不再贅述，應(yīng)為鋼筋籠安裝及樁基砼灌注。

成孔后，應(yīng)及時(shí)騰出場(chǎng)地，盡快使吊車(chē)就位，進(jìn)行鋼筋籠安裝。鋼筋籠安裝前后對(duì)孔深進(jìn)行觀測(cè)，如孔深無(wú)變化，說(shuō)明孔壁穩(wěn)定，可以進(jìn)行砼灌注施工。如孔深前后變化過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致鋼筋籠無(wú)法放入，造成廢孔。

砼灌注施工必須做好充分的施工準(zhǔn)備工作，以確保在鋼筋籠安放到位后能夠及時(shí)進(jìn)行灌注，如不能及時(shí)灌注，時(shí)間越久，黃土孔壁越容易坍塌。灌注砼應(yīng)嚴(yán)格控制施工配合比，確保砼和易性和強(qiáng)度要求。配備足夠的運(yùn)輸車(chē)輛及備用車(chē)輛，以保證樁基砼灌注的連續(xù)性。

3.4施工注意事項(xiàng)

（1）由于鉆機(jī)設(shè)備較重，施工場(chǎng)地必須平整、寬敞，并有一定硬度，避免鉆機(jī)發(fā)生沉陷。

（2）泥漿初次注入時(shí)，垂直向樁孔中間進(jìn)行入漿，避免泥漿沿著護(hù)筒壁沖刷其底部，致使護(hù)筒底部土質(zhì)松散。

（3）鋼筋籠向孔內(nèi)放置時(shí)，應(yīng)由吊車(chē)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(shí)出現(xiàn)廢樁事故。

（4）其他施工工藝，應(yīng)嚴(yán)格按照橋涵施工技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。

3.5旋挖鉆機(jī)在黃土條件下成孔優(yōu)缺點(diǎn)

（1）因該鉆機(jī)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(xiàng)指標(biāo)全部達(dá)到施工規(guī)范要求。

（2）成孔效率高，40m樁徑1500mm的樁約5-6h左右即可成孔，1天成孔3-4個(gè)，是該橋回旋鉆機(jī)成孔的5-6倍。

3）在黃土土層有地下水的情況下，孔壁穩(wěn)定性差，對(duì)施工工序銜接速度要求高。

（4）在黃土地區(qū)，遇飽和黃土做泥漿護(hù)壁時(shí)，需要及時(shí)灌注（灌注開(kāi)盤(pán)時(shí)間必須在成孔時(shí)間后6小時(shí)內(nèi)），所以在成孔之前必須做好所有灌注準(zhǔn)備工作，配合緊密，并在成孔后加強(qiáng)孔底沉淀觀測(cè)（一般20分鐘一次），確保因放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成孔底沉淀過(guò)多，造成廢樁。

4.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)在本標(biāo)段旋挖鉆機(jī)成孔的樁基施工中，對(duì)黃土地區(qū)旋挖鉆機(jī)施工控制進(jìn)行部分總結(jié)，希望對(duì)類(lèi)似工程地質(zhì)條件下旋挖鉆機(jī)樁基施工有部分借鑒作用。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]張曉軍.淺談旋挖鉆施工工藝與特點(diǎn).中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2011（10）.

[2]趙學(xué)志，李魁.旋挖鉆機(jī)施工工藝.今日科苑，2010（6）.