摘 要：旋挖鉆以其高效、靈活、成樁速度快等優(yōu)越性被廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、房建等基礎(chǔ)施工中，在地質(zhì)情況較復(fù)雜，特別是地面下為卵石層、砂層時(shí)，鉆孔過(guò)程中極易發(fā)生坍塌，因此施工過(guò)程中必須采取措施防止護(hù)壁坍塌。通過(guò)加大泥漿比重、控制灌注壓力、改變混凝土和易性等技術(shù)措施，解決快速成孔過(guò)程中的易坍塌問(wèn)題和因超比重泥漿引起的水下混凝土灌注困難等問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：泥漿；旋挖鉆；施工技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-3362（2013）12-0134-01

隨著高速公路的迅速發(fā)展，大橋及特大橋在高速公路項(xiàng)目投資中占有很大的比重，鉆孔樁施工也日益增多、施工技術(shù)也日趨成熟。近年來(lái)，旋挖鉆以其高效、靈活、成樁速度快等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于鉆孔樁施工當(dāng)中，但當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件為砂礫層和碎石層時(shí)，受鉆機(jī)振動(dòng)影響，對(duì)周?chē)馏w擾動(dòng)較大，極易塌孔并造成安全質(zhì)量事故。為充分利用旋挖鉆穿越其他地層快的特點(diǎn)，又能保證通過(guò)砂礫層時(shí)成孔快速不塌孔，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)并結(jié)合多年施工經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出超比重泥漿旋挖鉆成孔灌注樁施工技術(shù)，為類(lèi)似地址條件下采用旋挖鉆施工提供技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

馬閆山漾水河大橋位于甘肅省隴南市西和縣劉家河壩村東側(cè)，橋的中心里程為K666+733.317，橋長(zhǎng)196.5m。橋址位于漾水河河床，地形略有起伏，地勢(shì)向中心傾斜。設(shè)計(jì)樁徑為1.5m，孔深27m，為摩擦樁基礎(chǔ)?？睖y(cè)結(jié)果表明，本橋地質(zhì)情況較復(fù)雜，主要以泥灰?guī)r為主，但地面下5～10m為卵石層，易發(fā)生坍塌，施工過(guò)程中必須采取有效措施防止坍塌。

傳統(tǒng)沖擊鉆機(jī)可以滿足不同地址條件，但成樁速度慢，多臺(tái)鉆機(jī)施工時(shí)，電力需求較大，泥漿池?cái)?shù)量大對(duì)環(huán)保有較大影響；正反循環(huán)鉆機(jī)，穿越沙土層地質(zhì)時(shí)速度較快，穿越巖層地質(zhì)時(shí)速度較慢，單樁成孔時(shí)間周期長(zhǎng)；旋挖鉆機(jī)具有裝機(jī)功率大、輸出扭矩大、軸向壓力大、機(jī)動(dòng)靈活、自備動(dòng)力，施工效率高等特點(diǎn)，可用于不同地質(zhì)條件，但在穿越較厚砂卵層地質(zhì)時(shí)容易發(fā)生塌孔。

2 泥漿比重超標(biāo)法

2.1 泥漿護(hù)壁原理

泥漿的比重是泥漿與4℃時(shí)同體積水的重量之比。泥漿比重的大小與泥漿中固相含量和固相的比重，其次與泥漿中可溶性鹽的數(shù)量有關(guān)。利用泥漿產(chǎn)生的徑向壓力，可以減小孔邊最大剪切應(yīng)力，達(dá)到防止孔壁坍塌的目的。同時(shí)，泥漿還具有填塞沙土層空隙保持孔內(nèi)水位，防止流失，夾帶鉆碴的作用。泥漿比重的大小將直接影響孔壁穩(wěn)定和水下混凝土的灌注，比重越大越能維持鉆孔和地表間力的平衡，因此也容易成孔，有效的防止塌孔，但同時(shí)過(guò)大的泥漿比重也會(huì)造成水下混凝土灌注困難。

2.2 傳統(tǒng)鉆機(jī)泥漿護(hù)壁指標(biāo)

泥漿的作用是護(hù)壁。泥漿比重過(guò)小，易出現(xiàn)塌孔，泥漿比重過(guò)大將影響混凝土的灌注。經(jīng)比選采用泥漿比重為1.25粘度為22～30的泥漿。

制備泥漿的粘土要以造漿能力強(qiáng)，粘度大粘土為主，其技術(shù)指標(biāo)滿足膠體率≥95%，含沙率≤2%等特點(diǎn)。每立方米泥漿所需粘土用量：

q=Vρ1= （ρ2-ρ3）/（ρ1-ρ3）

式中 V—每立方米泥漿所需粘土體積（m3）；

ρ1——粘土的密度取1.4（t/m3）；

ρ2——要求的泥漿密度1.25（t/m3）；

ρ3——水密度1（t/m3）。

經(jīng)計(jì)算得出每方泥漿須用0.625kg粘土。

3 泥漿比重超標(biāo)法灌注樁的施工控制要點(diǎn)

由于泥漿比重過(guò)大必將影響混凝土的順利灌注，因此從灌注樁的施工控制要點(diǎn)入手，經(jīng)研究分析采用以下幾個(gè)措施來(lái)保證混凝土的順利灌注。

3.1 增大導(dǎo)管內(nèi)外高度差

灌注水下樁的原理為：利用混凝土的自身重力作用，使導(dǎo)管內(nèi)混凝土與導(dǎo)管外樁孔內(nèi)泥漿的壓力差達(dá)到平衡狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)混凝土的自行灌注。導(dǎo)管內(nèi)混凝土受力情況分析：

G=F浮+F摩 （1）

式中 G——混凝土自身重量；

F浮——管中混凝土的浮力；

F摩——混凝土與管壁的摩擦力。

由（1）得：

ρ砼h1g=uρ砼△hg+ρ泥漿h2g

△h=（ρ砼h1-ρ泥漿h2）/uρ砼 （2）

式中 ρ砼——混凝土的比重；

u——混凝土與導(dǎo)管問(wèn)摩擦系數(shù)；

ρ泥漿——泥漿的比重。

由于（2）式中ρ砼、h2、u為定值，那么當(dāng)ρ泥漿增大，若△h不變，那么h1就必須增大。

此時(shí)（h1 - h2）即△h發(fā)生變化，也就是說(shuō)ρ泥漿增大，△h必須增大，才能保證混凝土自動(dòng)平衡。因此，為了保證混凝土的自行灌注，必須增加導(dǎo)管內(nèi)外高度差才是保證混凝土灌注成功的關(guān)鍵措施。

3.2 改變混凝土的和易性，減少導(dǎo)管與混凝土的摩擦力

因?yàn)槭剑?）△h=（ρ砼h1-ρ泥漿h2 ）/uρ砼中，當(dāng)△h、h1、h2、ρ砼均為定值時(shí)，那么ρ泥漿增大，u只有減小。

混凝土的和易性主要表現(xiàn)在流動(dòng)性、粘聚性和保水性3個(gè)方面。混凝土拌合物在保持水灰比不變的情況下，水泥用量越多，包裹在骨顆粒表面的漿層越厚，潤(rùn)滑作用越好，骨料間摩擦力減小，混凝土易于流動(dòng)。

3.3 保持孔內(nèi)水頭壓力

只有孔內(nèi)水頭壓力大于地下水壓力，才能保證孔內(nèi)泥漿向外擠壓，不至于反向滲透，造成孔壁坍塌。

3.4 利用混凝土自身特點(diǎn)，合理?yè)饺刖從齽?/p>

由于樁徑較大，灌注混凝土較長(zhǎng)，水下混凝土的水化熱不易散發(fā)，混凝土在高溫的情況下，容易縮短初凝時(shí)間，水泥的初凝時(shí)間一般只有2h多一些，混凝土的初凝時(shí)間更短，為了保證水下混凝土的順利灌注，因此必須摻入一定量的緩凝減水劑。 緩凝減水劑的摻入量，需通過(guò)試驗(yàn)來(lái)決定，必須保證所摻入的緩凝減水劑對(duì)混凝土的耐久性無(wú)影響。要保證初凝時(shí)間不早于灌注樁全部灌注完成的時(shí)間。水下混凝土的拌合物塌落度宜控制在180～220mm，保證和易性良好，無(wú)離析、無(wú)泌水等。原材料方面：水泥宜選用42.5普通硅酸鹽水泥，砂宜選用級(jí)配良好的中砂，碎石選用三級(jí)配的碎石，嚴(yán)格控制針片狀的含量，水選用飲用水，不能選用硫酸鹽及氯化物超標(biāo)的水，否則會(huì)對(duì)混凝土及鋼筋產(chǎn)生銹蝕。

3.5 縮短拆裝導(dǎo)管的間隔時(shí)間

水下混凝土灌注中，速度越快，越不易出現(xiàn)離析和凝固，但是水下混凝土澆筑過(guò)快會(huì)導(dǎo)致鋼筋籠上浮，因此，必須要加強(qiáng)各工序間密切配合，才能在短時(shí)間內(nèi)灌注成形，當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土不滿時(shí)，應(yīng)緩慢灌注，防止在導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生高壓氣囊，從而保證混凝土順利灌注及混凝土成形質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。