楊永民

（昌黎縣交通運(yùn)輸局工程一隊(duì)，河北秦皇島 066600）

0 引言

山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)工程中鉆孔灌注樁技術(shù)應(yīng)用廣泛，其成樁施工過程中消耗、廢棄的泥漿少、成孔時(shí)間短，對(duì)于工期緊張的工程項(xiàng)目，旋挖機(jī)鉆孔能加快施工進(jìn)度，縮短施工時(shí)間，具有高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)[1]。樁基成樁施工質(zhì)量是影響樁基受力性能的關(guān)鍵因素，樁基受力性能直接影響公路橋梁質(zhì)量和安全性能[2]。因此，對(duì)山區(qū)公路橋梁樁基采用旋挖機(jī)鉆孔成樁施工需要做好相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，確保項(xiàng)目竣工驗(yàn)收合格，提高使用壽命。

1 工程概況

某公路橋梁所處地段為低山丘陵地貌，地形起伏，跨山間溝谷及小河。橋位地質(zhì)為粉砂巖、砂礫巖、頁(yè)巖等。該橋梁工程共有樁基54 根，樁徑2.0 m。引橋共有樁基120 根，其中樁徑1.5 m 樁基6 根、1.6 m 樁基7 根、1.8 m 樁基32 根、2.0 m 樁基54 根、2.2 m 樁基21 根，無水中樁。地下水受地表水及降雨影響明顯。施工場(chǎng)區(qū)內(nèi)有鄉(xiāng)級(jí)公路通往場(chǎng)區(qū)附近，交通條件較便利。

2 旋挖機(jī)鉆孔施工特點(diǎn)

旋挖鉆鉆孔工藝在砂土、粉質(zhì)土、礫巖、砂巖等巖土層中均有廣泛的應(yīng)用，可以滿足不同地質(zhì)條件基礎(chǔ)施工的要求。在交通條件便利，施工場(chǎng)地滿足設(shè)備自重承載力的情況下，根據(jù)不同類型的土層選擇不同型號(hào)的鉆頭和施工方法進(jìn)行樁基施工[3]。

3 旋挖機(jī)鉆孔成樁施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備

旋挖機(jī)進(jìn)場(chǎng)施工前，對(duì)施工場(chǎng)地采用挖掘機(jī)、自卸汽車、裝載機(jī)修筑鉆孔施工平臺(tái)及施工便道，并在鉆機(jī)就位前進(jìn)行清理及挖探，保證樁基以下沒有障礙物。場(chǎng)地經(jīng)平整后必須壓實(shí)，確保地基承載力。主要機(jī)械設(shè)備主要有旋挖鉆機(jī)、振動(dòng)棒、潛水泵、吊車、導(dǎo)管、鋼筋套絲機(jī)、鋼筋彎曲機(jī)、鋼筋切割機(jī)、電焊機(jī)、裝載機(jī)、挖掘機(jī)等。由于鉆機(jī)自重較大，為防止便道及施工平臺(tái)地基受力不均勻?qū)е略O(shè)備傾覆及塌孔事故，樁基施工平臺(tái)頂部需提前設(shè)置長(zhǎng)、寬、厚不低于600 mm×150 mm×10 mm 的鋼墊板。

3.2 樁位放樣

樁位放樣精度偏差控制在5 mm 以內(nèi)，并在樁的前、后、左、右距中心大于2 m 處分別打入定位鋼筋，設(shè)置十字形護(hù)樁，用砂漿或混凝土保護(hù)，防止施工中觸碰偏位，以供隨時(shí)檢驗(yàn)樁中心及鉆機(jī)對(duì)中情況。

3.3 鉆機(jī)就位

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告所標(biāo)示的巖層類型及抗壓強(qiáng)度選取合適型號(hào)和尺寸的旋挖鉆機(jī)。鉆機(jī)就位前下方采用鋼板支墊和調(diào)平。在鉆進(jìn)過程中，旋挖鉆機(jī)必須鎖定，防止鉆機(jī)滑動(dòng)移位。鉆機(jī)就位后，調(diào)好鉆桿垂直度，保證鉆頭中心與樁位中心在同一軸線上，對(duì)位偏差不大于10 mm。施工過程中，升降鉆頭時(shí)要平穩(wěn)，不得碰撞護(hù)壁和孔壁[4]。

3.4 鋼護(hù)筒的制作和埋設(shè)

鋼護(hù)筒采用整體式鋼制護(hù)筒，壁厚不小于6 mm，護(hù)筒內(nèi)徑大于樁身直徑至少20 cm，護(hù)筒長(zhǎng)3 m，在頂口和底口加焊一圈6 mm 厚、15 cm 高的加強(qiáng)圈，接頭焊接密實(shí)、飽滿。以放樣定位樁樁位為基準(zhǔn)，確定護(hù)筒的中心位置，利用挖掘機(jī)開挖至設(shè)計(jì)護(hù)筒底以上100 cm 的位置，再利用挖機(jī)將護(hù)筒擊至設(shè)計(jì)標(biāo)高。以控制樁樁位中心坐標(biāo)為基準(zhǔn)，測(cè)放出其他孔位中心位置。安設(shè)鋼護(hù)筒時(shí)，先用全站儀進(jìn)行定位安裝放樣，拉尺確定鋼護(hù)筒圓周位置定位固定，水平儀和垂球控制好垂直度。護(hù)筒應(yīng)高于地面不少于30 cm，防止雜物、渣土等落入孔內(nèi)，樁位有承壓水時(shí)，須確保護(hù)筒高出承壓水穩(wěn)定液面2 m 以上。

3.5 旋挖鉆成孔

3.5.1 確定鉆進(jìn)方式

旋挖鉆機(jī)開始鉆進(jìn)后需根據(jù)鉆頭所處不同巖層采用不同的鉆進(jìn)方式：①軟土層鉆進(jìn)階段，鉆機(jī)整體負(fù)載較小，可采取高壓、高鉆速快速鉆進(jìn)；②黏土層鉆進(jìn)施工階段，需連續(xù)加壓，采取高轉(zhuǎn)速、低負(fù)載模式鉆進(jìn)；③在摩擦力較大的砂層，可采取循環(huán)加壓、回壓鉆進(jìn)，在減少機(jī)器磨損的同時(shí)加快鉆進(jìn)速度；④在振蕩地質(zhì)構(gòu)造工況鉆進(jìn)時(shí)，需采用不斷加壓、強(qiáng)行破碎的方式保證鉆頭鉆進(jìn)；⑤在較硬的砂礫層作業(yè)時(shí)，旋挖機(jī)需采用低轉(zhuǎn)速持續(xù)鉆進(jìn)，防止采用高轉(zhuǎn)速造成的鉆頭打滑和鉆孔偏位。

3.5.2 布置泥漿池

在泥漿池布置方面，要考慮泥漿池的選位不能占用樁位，且不能影響現(xiàn)場(chǎng)正常施工流水作業(yè)和材料、機(jī)械的周轉(zhuǎn)?？蛇m當(dāng)增加幾個(gè)小的沉淀池，并加長(zhǎng)循環(huán)槽，以便在清孔作業(yè)時(shí)能夠有充分的空間來對(duì)清出來的泥沙進(jìn)行有效沉淀。

3.5.3 成孔

旋挖鉆成孔施工階段，需要密切關(guān)注出土渣樣類型，準(zhǔn)確判斷鉆進(jìn)土層地質(zhì)類別，比對(duì)實(shí)際作業(yè)地層地質(zhì)類別與設(shè)計(jì)地質(zhì)剖面圖紙的一致性，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)上報(bào)處理。當(dāng)在鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中遇到強(qiáng)度較大的巖層時(shí)，例如鉆頭進(jìn)入中風(fēng)化砂巖層，可以采用先小尺寸鉆頭破碎鉆進(jìn)，再大尺寸鉆頭鉆進(jìn)出渣的方法對(duì)巖層逐步鑿除，加快鉆進(jìn)速度。為防止孔壁失穩(wěn)、坍孔等，鉆孔須連續(xù)進(jìn)行、一次成型[5]?？孜汇@設(shè)完畢后，應(yīng)對(duì)孔位、孔深、孔傾斜度進(jìn)行檢驗(yàn)，并及時(shí)上報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可終孔。在旋挖鉆成孔的過程中，需要做好工作項(xiàng)目、鉆進(jìn)速度、成孔孔徑、成孔深度、孔底標(biāo)高等現(xiàn)場(chǎng)記錄。鉆孔達(dá)到預(yù)定鉆孔深度后，提起鉆桿，測(cè)量孔深及虛土厚度。

3.6 成孔檢查及清孔

鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度，經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收通過后即可終孔，適當(dāng)清孔后，提起鉆進(jìn)鉆頭測(cè)定成孔深度、孔徑、垂直度等。測(cè)孔采用專用檢孔儀，對(duì)孔深、孔徑和孔傾斜度進(jìn)行檢測(cè)。若樁基檢測(cè)反映的孔徑、孔斜、孔深達(dá)不到檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，則需重新下鉆頭處理。成孔量測(cè)、驗(yàn)收合格后，立即開展清孔施工，采用挖斗反復(fù)撈取沉渣，將孔底殘?jiān)岢隹淄狻?/p>

3.7 鋼筋籠骨架的制作安裝

鋼筋籠適用于整體生產(chǎn)加工，根據(jù)吊裝方法放置方向明確。鋼筋籠梁主筋采用直螺紋設(shè)備連接。每個(gè)橫截面的連接件數(shù)量應(yīng)少于50%，連接件應(yīng)盡量避免超過50 cm，以確保加固主筋與豎向受力鋼筋之間的連接牢固。鋼筋籠的原材料應(yīng)用、制作、鋼筋搭接和組裝應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范。鋼筋籠制作加工完畢后，用專用平板車運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，并用車輛輔助拼裝。為保證骨架吊裝時(shí)外觀無變化，對(duì)于長(zhǎng)骨架，吊裝前應(yīng)對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的橫撐進(jìn)行改進(jìn)，以提高牢固度。

在起吊的情況下，首先起吊第一個(gè)吊鉤，然后將兩個(gè)點(diǎn)一起起吊。骨架與路面分離后，小鉤停止提升，繼續(xù)升起第二個(gè)鉤。對(duì)于第二個(gè)提升點(diǎn)，第一個(gè)提升點(diǎn)的控制能力將逐漸降低，直到骨架和道路垂直。取鉤子，檢查骨架是否垂直。如果沒有垂直，則應(yīng)進(jìn)行全面檢查。骨架進(jìn)入孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)后，應(yīng)在垂直狀態(tài)下緩慢下降。嚴(yán)禁來回?cái)[動(dòng)和觸摸孔邊。在骨架頂部，必須根據(jù)測(cè)得的噴嘴相對(duì)高度計(jì)算定位桿的長(zhǎng)度，確保無誤差后，必須通過電焊焊接固定桿。以在鋼筋籠上繪制十字線的形式定義鋼筋籠的中心點(diǎn)。鋼筋籠的中心點(diǎn)應(yīng)與樁位的中心點(diǎn)相同。平面位置誤差應(yīng)在5 cm 以下，底部標(biāo)高偏差應(yīng)在±10 cm 以內(nèi)。

4 問題及防治措施

4.1 斜孔

旋挖機(jī)鉆孔過程中，某處出現(xiàn)了斜孔問題，分析原因主要是由于該樁位下方有較大的孤石、探頭石，導(dǎo)致鉆進(jìn)階段鉆機(jī)發(fā)生不均勻沉降、位移的出現(xiàn)。針對(duì)后續(xù)的施工，為避免斜孔問題的出現(xiàn)，采取了以下防治措施：①鉆機(jī)安裝就位階段，按照鉆機(jī)就位要求調(diào)平鉆機(jī)底座；②軟硬地質(zhì)層交接面鉆進(jìn)階段，適當(dāng)降低鉆進(jìn)速度；③鉆孔階段發(fā)現(xiàn)斜孔現(xiàn)象，立即停止鉆進(jìn)，分析斜孔產(chǎn)生成因，并回填重鉆；④鉆進(jìn)階段定時(shí)檢查鉆進(jìn)孔洞數(shù)據(jù)，及時(shí)糾正偏差。

4.2 坍孔

旋挖機(jī)鉆孔過程中，某處出現(xiàn)了坍孔問題，分析原因主要是由于護(hù)筒埋深不足，護(hù)筒下端孔口滲漏，致使孔壁在滲漏作用下失穩(wěn)坍塌；受施工振動(dòng)擾動(dòng)，造成孔口塌陷，引起坍孔；遇破碎地層時(shí)鉆進(jìn)進(jìn)尺過快或鉆孔遇溶洞。針對(duì)后續(xù)的施工，為避免坍孔問題的出現(xiàn)，采取了以下防治措施：①探明坍塌位置，將片石和黏土混合物回填到塌孔位置以上1～2 m，等回填物沉積密實(shí)后再重新成孔；②鋼筋籠吊進(jìn)時(shí)對(duì)準(zhǔn)孔中心豎直插入，嚴(yán)禁碰撞孔壁；③待孔壁穩(wěn)定后，采用低速重新鉆進(jìn)；④成孔后應(yīng)及時(shí)澆筑混凝土。

4.3 擴(kuò)孔或縮孔

旋挖機(jī)鉆孔過程中，出現(xiàn)了擴(kuò)孔或縮孔問題。擴(kuò)孔的主要是由于地層土質(zhì)松散、地下水較多工況下，鉆頭擺幅過大造成；縮孔的主要是鉆錐磨損或補(bǔ)焊不到位、土層中不良土分布過厚造成。針對(duì)后續(xù)的施工，為避免擴(kuò)孔或縮孔問題的出現(xiàn)，采取了以下防治措施：①孔壁局部剝離、脫落、坍塌擴(kuò)孔，若不影響鉆進(jìn)則無須另行處理，若孔影響鉆進(jìn)、鉆孔無法達(dá)到設(shè)計(jì)深度，須按坍孔處理；②鉆進(jìn)階段及時(shí)修補(bǔ)鉆頭，避免鉆頭磨損過于嚴(yán)重引起縮孔；③軟塑土層鉆進(jìn)階段，宜適當(dāng)增大鉆進(jìn)速度，并采用失水率小的優(yōu)質(zhì)泥漿，或反復(fù)上下、左右掃孔擴(kuò)大孔徑。

4.4 漏漿

漏漿形式及發(fā)生原因主要有以下兩類情形：①由于回填層松散導(dǎo)致的漏漿，此類漏漿多表現(xiàn)為速度慢，并存在部分部位塌孔的風(fēng)險(xiǎn)；②回填層存在管道導(dǎo)致的漏漿，施工范圍存在廢棄管道，管道穿過樁位，鉆孔到該位置后，漿體從管道位置流出，表現(xiàn)為突發(fā)漏漿現(xiàn)象，該情形通過增加泥漿濃度并及時(shí)補(bǔ)漿等辦法都不能滿足要求。發(fā)現(xiàn)漏漿時(shí)，應(yīng)立即停止沖孔，立即補(bǔ)漿防止孔塌，并根據(jù)地質(zhì)調(diào)查資料和預(yù)先計(jì)劃的措施進(jìn)行處理。

5 結(jié)論

綜上所述，旋挖鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)效率高、適應(yīng)性強(qiáng)，在軟弱土、強(qiáng)度較低的風(fēng)化巖層鉆孔灌注樁施工中應(yīng)用廣泛。在山區(qū)公路橋梁樁基旋挖鉆孔施工階段，需要強(qiáng)化鉆機(jī)就位、鋼護(hù)筒埋設(shè)、鉆進(jìn)成孔等環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，發(fā)生坍孔、斜孔、擴(kuò)孔、縮孔等問題時(shí)，根據(jù)問題產(chǎn)生原因采取具有針對(duì)性的糾偏或處理措施，及時(shí)檢查、調(diào)整鉆進(jìn)施工參數(shù)，保證成樁質(zhì)量。