嚴(yán)錫龍

摘要：近年來，隨著我國(guó)公路橋梁等一大批交通基礎(chǔ)設(shè)施的高速發(fā)展，交通建設(shè)行業(yè)對(duì)橋梁樁基的成樁質(zhì)量、成孔速度以及環(huán)保問題等一系列的要求都在不斷地提高，一些中小型回旋鉆機(jī)已悄然興起，越來越受到工程建設(shè)者的喜愛及認(rèn)可。因此，本文就回旋鉆在成孔過程中如何避免坍塌、埋鉆等常見問題展開專題探討，以供業(yè)內(nèi)同行共同研究學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：樁基工程；回旋成孔；工藝要求；質(zhì)量控制

隨著高速公路的迅速發(fā)展，鉆孔灌注樁運(yùn)用在公路橋梁基礎(chǔ)工程中日益增加，近幾年來，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，旋挖鉆孔灌注樁采用膨潤(rùn)土靜態(tài)無循環(huán)泥漿護(hù)壁，直接旋挖鉆斗取土，適用于軟土、流泥、流沙和卵礫石等復(fù)雜地質(zhì)條件下灌注樁工程施工。旋挖鉆機(jī)鉆孔樁亦稱回轉(zhuǎn)斗鉆孔樁、取土成樁，在覆蓋層施工具有成孔質(zhì)量好、速度快、環(huán)保無噪音、行走移位方便、樁孔對(duì)位方便準(zhǔn)確等優(yōu)勢(shì)，對(duì)于干硬性粘土，可不用靜態(tài)泥漿穩(wěn)定液護(hù)壁，一般覆蓋層采用泥漿護(hù)壁。但由于我國(guó)地域廣闊，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，旋挖鉆機(jī)施工中成孔工藝的制定要有針對(duì)性，以防止發(fā)生埋鉆、坍塌等施工事故，避免造成損失。因此，要求基礎(chǔ)施工隊(duì)伍在施工技術(shù)措施上要落實(shí)，并加強(qiáng)施工質(zhì)量管理，密切注意抓好施工過程中每一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，力爭(zhēng)將隱患消除在成樁之前。本文將結(jié)合本人多年參與施工現(xiàn)場(chǎng)的管理經(jīng)驗(yàn)，就回旋鉆在成孔過程中如何避免坍塌、埋鉆等事故來詳述回旋鉆的成孔工藝及一些質(zhì)量預(yù)防措施。

1 工程實(shí)例概況

汕頭某外環(huán)公路新建工程，總樁量936根，樁型灌注樁，樁徑φ1200mm-1800 mm，樁深大約在35m。沼澤地區(qū)，2米左右為少量建筑垃圾回填層，2～4米為粘土層，4～10米為亞粘土層，10～13米為沙層，13～25米為亞粘土層，25～30米為沙層，30～32米為粘土層。

2、工藝控制流程

采用旋挖鉆機(jī)取土成孔，成樁工藝：定樁位→埋護(hù)筒→注泥漿→鉆進(jìn)取土→一次清孔→放鋼筋籠→插入導(dǎo)管→二次清孔→砼灌注→拔出護(hù)筒。施工中最大的難題是鉆孔作業(yè)至4～10米亞粘土層時(shí)，樁孔縮徑現(xiàn)象嚴(yán)重及成樁過程中孔的坍塌。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，除操作手在控制鉆進(jìn)尺度及回轉(zhuǎn)斗提升速度等方面顯得經(jīng)驗(yàn)不足外，最大的影響在于靜態(tài)泥漿的配比、鉆具的結(jié)構(gòu)及護(hù)筒的埋護(hù)不合理，易造成護(hù)壁泥皮過薄、鉆具下方負(fù)壓過高及孔口滲透，從而引起坍塌事故。

3 靜態(tài)泥漿配比

因鉆機(jī)施工中泥漿可以防止孔壁坍塌、抑制地下水、懸浮鉆渣等作用，因此泥漿是保證孔壁穩(wěn)定的重要因素。旋挖取土成孔中，靜態(tài)泥漿作為成孔過程的穩(wěn)定液，主要作用是護(hù)壁?？稍诳妆谔幮纬梢槐幽嗥?，使水無法從內(nèi)向外或從外向內(nèi)滲透。針對(duì)工程的地質(zhì)情況，由于地基巖土中又夾有亞粘土層、砂層的特點(diǎn)，為此調(diào)制出良好泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)尤為重要，重新調(diào)整泥漿配比，控制泥漿比重，提高泥粉質(zhì)量，增加粘性及潤(rùn)滑感，適當(dāng)添加處理劑，增強(qiáng)絮凝能力，確保護(hù)壁泥皮的厚度及強(qiáng)度。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(hù)筒側(cè)壁下流沖塌護(hù)筒根部，造成護(hù)筒根部基土的松軟，正式鉆進(jìn)前，再倒入2～3袋膨潤(rùn)土，啟動(dòng)鉆機(jī)的高速甩土功能，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，提高膨?rùn)土的含量，增大護(hù)筒底部同基土結(jié)合處護(hù)壁泥皮的厚度，防止鉆進(jìn)過程孔口滲漏坍塌。

4 鋼護(hù)筒埋設(shè)

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，專門定制高4m、厚10mm、直徑φ1.2m的護(hù)筒。護(hù)筒內(nèi)徑尺寸較大，能貯存足夠的泥漿，在鉆桿提出樁孔時(shí)，可確保護(hù)筒內(nèi)的水壓，維護(hù)孔壁泥皮的穩(wěn)定。同時(shí)單邊鍘隙達(dá)到200mm，可有效避免回轉(zhuǎn)斗升降過程碰撞、刮拉護(hù)筒，保護(hù)孔口的穩(wěn)固。鉆進(jìn)過程，操作手憑經(jīng)驗(yàn)?zāi)繙y(cè)對(duì)孔定位，工作強(qiáng)度加大，易于疲勞，且精度低，容易造成孔的偏差及砼的超方。舜杰公司的鉆機(jī)具有快速回轉(zhuǎn)自動(dòng)定位功能，每個(gè)工作循環(huán)均能精確對(duì)孔定位，即降低了操作手的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)能保證成孔質(zhì)量，有效解決了大護(hù)筒帶來的負(fù)面影響。特制4m超高護(hù)筒，可以埋至粘土層以下500mm，能有效防止孔口滲漏坍塌及周圍環(huán)境振動(dòng)、沖擊對(duì)樁孔的影響。護(hù)筒埋設(shè)的傳統(tǒng)方法：先用φ800mm的回轉(zhuǎn)斗鉆至護(hù)筒深度，側(cè)壁安裝邊刀擴(kuò)至護(hù)筒外徑尺寸，副卷吊起，放入護(hù)筒，校正，層層填埋夯實(shí)。采用傳統(tǒng)方法，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，耗時(shí)長(zhǎng)，埋設(shè)護(hù)筒通常需要3～4小時(shí)，幾乎占到總成孔時(shí)間的一半。新研發(fā)一種超長(zhǎng)護(hù)筒專用驅(qū)動(dòng)器，固定在動(dòng)力頭下端的承撞體上，通過銷軸，將護(hù)筒直接安裝在驅(qū)動(dòng)器上，利用動(dòng)力頭邊旋轉(zhuǎn)邊加壓的功能，將護(hù)筒壓至規(guī)定的埋設(shè)位置，再取土成孔。有效提高護(hù)筒跟土壤的結(jié)合度，增強(qiáng)抗外界振動(dòng)、沖擊的能力，在注漿或提升回轉(zhuǎn)斗時(shí)有效防止?jié)B水、漏漿現(xiàn)象的發(fā)生，降低孔口坍塌的概率，節(jié)約了時(shí)間，提高了效率，降低了強(qiáng)度。護(hù)筒離地應(yīng)控制在150～300mm，除保護(hù)孔口防止坍塌外，還用以防止表面水或地面漏漿、雜物等滑落孔中。

5 回轉(zhuǎn)斗結(jié)構(gòu)

施工初期，有的設(shè)備租賃公司采用自制的雙門底開式回轉(zhuǎn)斗，圓柱型盛料桶，側(cè)壁無泥漿導(dǎo)流槽，底盤無側(cè)齒，使用中發(fā)現(xiàn)，液壓系統(tǒng)壓力偏高，回轉(zhuǎn)斗提升力明顯增大，且樁徑縮孔現(xiàn)象較為嚴(yán)重。經(jīng)相關(guān)術(shù)人員分析，主要原因在于回轉(zhuǎn)斗的結(jié)構(gòu)不合理，提升回轉(zhuǎn)斗時(shí)下方產(chǎn)生較大負(fù)壓，從而導(dǎo)致提升阻力增大及孔壁收縮、坍塌。通過改進(jìn)，將回轉(zhuǎn)斗盛料桶改為圓錐式，側(cè)壁加焊導(dǎo)流槽，以有利于在樁孔內(nèi)的導(dǎo)向及泥漿的導(dǎo)流，減小樁孔內(nèi)的負(fù)壓。同時(shí)底盤加焊?jìng)?cè)齒，適當(dāng)控制回轉(zhuǎn)斗與刀尖間的距離，防止回轉(zhuǎn)斗升降旋轉(zhuǎn)時(shí)碰壞孔壁?，F(xiàn)場(chǎng)表明，改進(jìn)后的回轉(zhuǎn)斗在提升過程中，液壓系統(tǒng)壓力明顯降低，樁身的縮孔、坍塌現(xiàn)象有所緩減，具有良好的使用效果。

6 鉆進(jìn)過程控制

a.開始鉆進(jìn)時(shí)，鉆進(jìn)進(jìn)尺應(yīng)適當(dāng)控制，避免埋鉆事故，在護(hù)筒刃腳處，應(yīng)低檔慢速鉆進(jìn)，使刃腳處有堅(jiān)固的泥皮護(hù)壁。鉆至刃腳下1m后，可按土質(zhì)以正常速度鉆進(jìn)；如護(hù)筒土質(zhì)松軟發(fā)現(xiàn)漏漿時(shí)，可提起鉆錐，向孔中倒入粘土，再放下鉆錐倒轉(zhuǎn)，使膠泥擠入孔壁堵住漏漿孔隙，穩(wěn)住泥漿繼續(xù)鉆進(jìn)。同時(shí)應(yīng)適當(dāng)控制回轉(zhuǎn)斗的提升速度。施工實(shí)踐表明，φ800mm的樁徑，升降速度宜保持在0.75～0.85m／s，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(duì)孔壁的穩(wěn)定不利，容易引起坍塌。

b. 在粘土中鉆進(jìn)，由于泥漿粘性大，鉆錐所受阻力也大，易糊鉆。易選用尖底鉆錐、中等轉(zhuǎn)速、大泵量、稀泥漿鉆進(jìn)。

c. 在砂土或軟土層鉆進(jìn)時(shí)，易坍空孔。易選用平底鉆錐，控制進(jìn)尺，輕壓，低檔慢速，大泵量，稠泥漿鉆進(jìn)。

d. 在輕亞粘土或亞粘土夾卵、礫石層中鉆進(jìn)時(shí)，因土層太硬，會(huì)引起鉆錐跳動(dòng)和鉆桿擺動(dòng)加大及鉆錐偏斜等現(xiàn)象，易使鉆機(jī)超負(fù)荷損壞。宜采用低檔慢速，優(yōu)質(zhì)泥漿，大泵量，兩級(jí)鉆進(jìn)的方法鉆進(jìn)。

e. 鉆進(jìn)過程中，每進(jìn)尺2～3m，應(yīng)檢查鉆孔直徑和豎直度，檢查工具可用圓鋼筋籠（外徑D等于設(shè)計(jì)樁徑，高度3～5m）吊入孔內(nèi)，使鋼筋籠中心與鉆孔中心重合，如上下各處均無掛阻，則說明鉆孔直徑和豎直度符合要求。

7 產(chǎn)生坍塌因素

樁孔完成以后，清孔、下放鋼筋籠、砼的灌注等工序中均應(yīng)規(guī)范操作，避免成孔的坍塌。如鋼筋籠下放過程，應(yīng)吊車吊起、堅(jiān)直、穩(wěn)步放入孔內(nèi)，避免碰撞孔壁，以造成泥皮或孔壁的破壞，從而引起灌注過程，樁孔的坍塌及出現(xiàn)斷樁、廢樁等事故。

結(jié)束語

由于橋梁鉆孔灌注樁屬于地下隱蔽工程,成樁過程中其中間環(huán)節(jié)較多，加上工程地質(zhì)情況的變化、施工人員操作水平的差異，工程條件的優(yōu)劣，設(shè)備完好情況的不同等因素影響，從而給樁孔坍塌帶來了一定的控制風(fēng)險(xiǎn)。因此，作為一名工程建設(shè)者，應(yīng)該熟知這種回旋成孔灌注工藝的質(zhì)量控制要求，只有了解其施工特性，才能因地制宜，有效針對(duì)各種不同的地質(zhì)情況制定相宜的控制措施，以確保樁基的順利成孔。

參考文獻(xiàn)

[1]《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》，人民交通出版社，(JTJ024-85)

[2]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》，人民交通出版社，(JTJ041-89)