張勝軍

河南省第一建筑工程集團(tuán)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(yùn)用顯得愈來愈重要,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,該施工方法主要特點(diǎn)是施工效率高，適用于工期要求緊的工程項(xiàng)目。

1 旋挖鉆適用范圍和工作原理特點(diǎn)

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(zhǔn)確、工作效率高、噪音小、環(huán)保的特點(diǎn)。

2 旋挖鉆的施工工藝

2.1 泥漿調(diào)制

2.1.1原料

1）膨潤(rùn)土：分為鈉質(zhì)和鈣質(zhì)兩種。鈉質(zhì)費(fèi)用較高，鈣質(zhì)則較為適中。膨潤(rùn)土泥漿具有相對(duì)密度低、粘度好、含砂量小、失水量小、泥皮薄、穩(wěn)定性強(qiáng)、固壁能力高、鉆具回轉(zhuǎn)阻力小、鉆進(jìn)率高、造漿能力大等優(yōu)點(diǎn)。一般用量為水的8%即8 kg膨潤(rùn)土可摻100 kg的水。對(duì)于粘質(zhì)土地層，可降低到3%～5%。較差的膨潤(rùn)土用量為水的12%左右。2）CMC：摻入量為膨潤(rùn)土的0.05%～0.1%。3）FCL：摻量為膨潤(rùn)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(yàn)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(shí)際情況進(jìn)行修正、調(diào)配,最后才能得到合適的施工配合比。

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

2.1.3制備泥漿的方法

攪拌機(jī)為高速回轉(zhuǎn)式攪拌機(jī)，攪拌時(shí)間為10～15 min。膨潤(rùn)土遇水混合后3 h就有很大溶脹性，經(jīng)過1d達(dá)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(huì)很容易混合在一起。

2.1.4制備泥漿的順序

水—膨潤(rùn)土—CMC—分散劑—其他外加劑,由于CMC會(huì)妨礙膨潤(rùn)土的溶脹，所以要在膨潤(rùn)土之后放入。

2.2 機(jī)械就位、護(hù)筒埋設(shè)

旋挖鉆到達(dá)樁位前，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)過程中鉆機(jī)產(chǎn)生沉陷。

樁位確定后，利用十字線放出四個(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。

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

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

2.3 護(hù)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(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。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(shí)檢測(cè)清孔后灌注砼時(shí)泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)，確保泥漿對(duì)孔壁的撐護(hù)作用，避免發(fā)生施工事故。

2.4 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，注入調(diào)制好的泥漿，然后進(jìn)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(dòng)顯示筒滿時(shí)，鉆斗底部關(guān)閉，提升鉆斗將土卸于堆放地點(diǎn)。鉆機(jī)施工過程中保證泥漿面始終不得低于護(hù)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(hù)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(jìn)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(hù)壁泥漿中，破壞泥漿的配比。每個(gè)工作循環(huán)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)尺度，避免埋鉆事故。同時(shí)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(duì)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(jìn)尺在50 cm左右。2）在松散砂礫、砂層采用砂鉆，每鉆進(jìn)尺在40 cm左右。3）在密實(shí)度較大的砂、卵石層宜先用巖石鉆將密實(shí)的地層攪松，避免直接用泥鉆、砂鉆，損壞機(jī)具；對(duì)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(shí)應(yīng)注意漏漿情況，必要時(shí)，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(jī)結(jié)構(gòu)及性能決定鉆斗鉆進(jìn)時(shí)，鉆斗要上下往復(fù)作業(yè)。如果護(hù)壁泥漿管理不善就可能發(fā)生塌孔事故。6）嚴(yán)格控制鉆斗在孔內(nèi)升降速度，因?yàn)槿绻焖俚厣舷乱苿?dòng)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(shí)還會(huì)在上提鉆斗時(shí)，在其下方產(chǎn)生負(fù)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(hù)筒內(nèi)存進(jìn)適量泥漿,并調(diào)制足夠數(shù)量的泥漿作儲(chǔ)備。鉆進(jìn)過程中如泥漿有損耗、漏失，須及時(shí)、直接向孔中補(bǔ)充新漿。

2.5 清孔

第一次清孔：終孔后，漿液沉淀半小時(shí)，用鉆機(jī)進(jìn)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(jī)，安裝鋼筋籠，安裝封孔導(dǎo)管，然后進(jìn)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(yàn)返上的新鮮泥漿各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo),測(cè)量孔底沉渣厚度符合設(shè)計(jì)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(zhǔn)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(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）鉆機(jī)施工中檢查鉆斗，發(fā)現(xiàn)側(cè)齒磨壞，鉆斗封閉不嚴(yán)時(shí)必須及時(shí)整修。3）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。4）因粘土層中鉆進(jìn)過深易造成頸縮現(xiàn)象，在鉆機(jī)施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格一次鉆進(jìn)深度。5）鋼筋籠或探孔器向孔內(nèi)放置時(shí)，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(shí)出現(xiàn)廢樁事故。6）根據(jù)不同地質(zhì)情況，必須檢測(cè)清孔后灌注砼時(shí)泥漿性能指標(biāo)，確保泥漿對(duì)孔壁的撐護(hù)作用。7）其他施工工藝事項(xiàng)，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。

4 旋挖鉆機(jī)成孔優(yōu)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）該鉆機(jī)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(gè)，是回旋鉆機(jī)成孔的5～6倍，因此使用于工期要求緊的工程項(xiàng)目。3）孔壁穩(wěn)定性好，成孔后清孔徹底，施工進(jìn)度快。4）施工噪音低，不污染環(huán)境，適于環(huán)境保護(hù)要求高的施工地區(qū)。

5 結(jié)束語

旋挖鉆機(jī)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(qiáng)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。由于旋挖鉆機(jī)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(jī)樁側(cè)摩阻力低，以及孔底沉渣多，泥漿管理差的缺點(diǎn)。盡管旋挖鉆機(jī)投資較高，但其適應(yīng)性強(qiáng)，最終的經(jīng)濟(jì)效益綜合指標(biāo)還是遠(yuǎn)大于回旋鉆機(jī)。