徐 旻

（葛洲壩第二工程公司棗菏高速公路項(xiàng)目部一分部）

1 工程背景

棗菏高速東起京臺高速滕州北，西至日蘭高速牡丹區(qū)，全長177.5km，其中菏澤段全長75.2km。設(shè)計為雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計速度120km/h，路基寬度27.0m，山東路橋集團(tuán)和葛洲壩集團(tuán)組成的聯(lián)合體為該項(xiàng)目中標(biāo)單位。

其中由葛洲壩集團(tuán)山東棗菏高速公路承包項(xiàng)目部一分部承建的滕州段，線路長31.5km，途徑滕州市龍陽鎮(zhèn)、界河鎮(zhèn)，大塢鎮(zhèn)和濱湖鎮(zhèn)四個鎮(zhèn)，設(shè)計2020年通車。滕州段包含橋梁95座，其中特大橋1座（津浦鐵路分離）、大橋19座、中橋21座，小橋53座；線路設(shè)三個互通即滕州北樞紐互通、滕州西互通、濱湖互通；設(shè)置一個服務(wù)區(qū)，即濱湖服務(wù)區(qū)；主線及改路小構(gòu)（園管涵、蓋板涵、箱涵）共72道。

2 地形、地貌

項(xiàng)目所處區(qū)域微山湖以東線路穿過丘陵及沖洪積平原地帶，地勢東高西低，微山湖以西線路為沖洪積平原，地勢平坦，呈西高東低，區(qū)域內(nèi)海拔在5～222m。

滕州段為沖洪積平原地貌單元，工程地質(zhì)分區(qū)為沖洪積平原穩(wěn)定-較部穩(wěn)定亞區(qū)，地勢較平緩，起伏較小，第四系覆蓋層以沖洪積粉質(zhì)粘土，粘土為主，局部夾砂層，分布不連續(xù)，多呈透鏡體狀分布，下伏基巖以侏羅系泥巖、砂巖為主。

3 旋挖鉆機(jī)特點(diǎn)

滕州段，葛洲壩棗菏高速公路項(xiàng)目部一分部使用的旋挖鉆機(jī)為徐工XR360。徐工XR360采用進(jìn)口川崎液壓件，進(jìn)口康明斯發(fā)動機(jī)，動力系統(tǒng)匹配合理，保證了工作的可靠性。

主要技術(shù)參數(shù)：

表1

4 旋挖鉆機(jī)的施工特點(diǎn)

（1）成孔效率高。采用大扭矩液壓頂區(qū)動力頭和伸縮式鉆桿，伸縮式鉆桿是實(shí)現(xiàn)無循環(huán)鉆孔施工的專用工具，避免每次起下鉆具過程中的擰卸工序，減少了輔助作業(yè)時間，隨著地層的變化，可選擇與之相適應(yīng)的鉆頭。正常工作狀態(tài)下，一天內(nèi)可以鉆成三根樁孔（以某分離立交橋挖孔為例，樁設(shè)計樁孔28m長，樁徑1.2m），相比之下，普通循環(huán)鉆機(jī)完成1根相同類型的樁孔則需要3～4d。

（2）全液壓驅(qū)動，電腦操控，能精確定位鉆孔，自動校正鉆孔垂直度和自動測量鉆孔深度，最大限度保證鉆孔質(zhì)量，其伸縮鉆桿不僅向鉆頭傳遞回轉(zhuǎn)力矩和軸向壓力，還可以實(shí)現(xiàn)鉆頭快速升降，快速卸土。

（3）作業(yè)時，臨時用地少。旋挖鉆機(jī)自身的成孔工藝不需要排除大量泥漿，也就不需要修建臨時泥漿池儲漿，而且挖出的土經(jīng)過晾曬還可以重復(fù)利用。

（4）對施工現(xiàn)場的環(huán)境污染小。旋挖鉆基本是桿式或無循環(huán)泥漿鉆進(jìn)，作業(yè)時，所用泥漿量僅為正反循環(huán)鉆機(jī)的1/10～1/20。

（5）機(jī)動性強(qiáng)。旋挖鉆機(jī)為大型履帶自行式設(shè)備，無需其它人工或設(shè)備輔助。

行駛速度1.5km/h，爬坡能力35%，最小離地間隙445mm。

（6）旋挖鉆進(jìn)振動小，噪音低，扭矩大。樁孔沉渣少，孔壁泥皮薄，樁側(cè)摩阻力發(fā)揮好。

（7）對于粘性較大的土質(zhì)，容易糊鉆，而對于砂性地層，若泥漿比例不適當(dāng)，容易坍孔。

遇到這種情況，需要調(diào)整鉆頭，泥漿比例等解決。

5 以棗菏高速公路某分離立交橋挖孔樁施工為例

（1）本挖孔樁采用φ1200mm樁徑，以含礫砂粘性土及以下土（巖）層作為樁基持力層。根據(jù)各樁位地質(zhì)狀況及現(xiàn)場撈取渣樣判別樁基進(jìn)入持力層深度，在樁長滿足設(shè)計圖紙要求的同時，確保樁端全斷面進(jìn)入持力巖層深度至少1.0d（d為樁徑），孔底沉淀厚度嚴(yán)格控制在5cm以內(nèi)。

樁基布置以每承臺4根布置形式。樁基采用水下C30高性能海工混凝土。主筋采用φ25mmHRB335級鋼筋，螺旋筋。

圖1

（2）旋挖鉆機(jī)施工工藝

圖2

①施工前由測量技術(shù)人員根據(jù)施工圖紙，對每承臺內(nèi)樁基進(jìn)行編號，編號以固定順序統(tǒng)一編號，并進(jìn)行樁位中心坐標(biāo)計算，經(jīng)其他技術(shù)人員復(fù)核后上報監(jiān)理，審核后進(jìn)行現(xiàn)場放樣，放樣平面偏差不大于3mm。根據(jù)設(shè)計圖紙及平面控制點(diǎn)放樣出灌注樁的樁位中心點(diǎn)，同時放出路面破除開挖邊線，然后用十字定線（騎馬樁）的方法將樁位平移至開挖線1m以外建立坐標(biāo)控制系統(tǒng)。樁位放樣完畢后用鋼尺量測各個樁位之間相對位置（矩形對角線相等的原理），并與相鄰墩的樁位一起進(jìn)行校核，并將控制點(diǎn)放樣復(fù)核過程進(jìn)行記錄。

②埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒埋設(shè)就位后，需對樁中心及護(hù)筒中心進(jìn)行二次測量復(fù)核，定位使用定型十字刻度尺安放在護(hù)筒頂部，測量定位后，根據(jù)護(hù)筒偏差對護(hù)筒進(jìn)行調(diào)整，對中后對護(hù)筒四周空隙用粘土填實(shí)夯緊。為保證樁孔深度達(dá)到設(shè)計要求，由測量人員給出護(hù)筒頂標(biāo)高，再根據(jù)灌注樁設(shè)計樁尖標(biāo)高計算出由護(hù)筒頂?shù)綐都獾纳疃?，用測繩測量其鉆孔深度。

③復(fù)測護(hù)筒樁位

護(hù)筒直徑比設(shè)計樁徑大30cm，護(hù)筒底端高出地下水位1.5m，高出地面30cm，護(hù)筒中心線應(yīng)與樁中心線重合，誤差不大于5mm，護(hù)筒必須保持垂直，傾斜度應(yīng)不大于1%，護(hù)筒上部宜開設(shè)1～2個溢流孔。護(hù)筒埋設(shè)時，根據(jù)樁位四周的騎馬樁的連線交點(diǎn)確定護(hù)筒中心點(diǎn)（即樁位中心點(diǎn)），定位后由測量人員對護(hù)筒進(jìn)行二次復(fù)測。合格后，護(hù)筒四周用粘土回填，分層夯實(shí)，防止護(hù)筒偏位。并用油漆將騎馬樁點(diǎn)標(biāo)示在護(hù)筒邊上，以利于鉆機(jī)隨時校核樁位中心線。

④用于護(hù)壁的穩(wěn)定液（泥漿）應(yīng)水化快、粘度大。其技術(shù)指標(biāo)要求：膠體率≥95，含砂率≤4%，造漿能力≥2.15/kg。

參考（護(hù)壁泥漿）配合比：

水：膨潤土：堿：CMC（羧甲基纖維素）=1：0.1：0.01：0.001。

⑤開鉆前，仔細(xì)檢查設(shè)備，保持良好狀態(tài)。準(zhǔn)備泥漿制備并確認(rèn)正常。先配置好適量的泥漿，啟動鉆機(jī)，鉆頭著地，穩(wěn)步加壓鉆進(jìn)，旋轉(zhuǎn)并擠壓鉆頭，當(dāng)鉆頭內(nèi)充滿泥漿后，提起鉆頭，注意在提升過程中應(yīng)及時補(bǔ)充泥漿并保持水頭。

⑥從孔內(nèi)提出泥砂并傾倒后，關(guān)閉鉆頭閥門，將鉆頭重新放進(jìn)孔內(nèi)，繼續(xù)鉆進(jìn)，反復(fù)操作，當(dāng)鉆孔完成后，進(jìn)行清孔作業(yè)，清除孔底沉渣。

⑦鉆孔施工應(yīng)連續(xù)作業(yè)，不得無故中斷。因故停鉆，應(yīng)在孔口加蓋防護(hù)并將鉆頭提出孔道，以防埋鉆，同時保持孔內(nèi)泥漿面高度及泥漿粘度滿足要求。

⑧鉆進(jìn)過程中，施工人員應(yīng)保持監(jiān)視孔內(nèi)狀態(tài)，及時補(bǔ)充損耗泥漿。

⑨鉆孔完成后，實(shí)行清孔作業(yè)。清孔是鉆孔樁施工中保證成樁質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。盡可能清除沉渣，使混凝土與基巖良好結(jié)合，保證樁底承載力。終孔后，將鉆頭提至距孔底20～30cm空鉆，吸出孔底鉆渣，可配合投入適量純堿以提高泥漿比例和膠結(jié)能力，使沉渣排出孔外。

⑩清孔完成后，鋼筋籠應(yīng)整體下吊入孔，吊裝時不得碰損孔壁。鋼筋籠吊放后，應(yīng)檢測其水平位置和高程是否達(dá)到設(shè)計高程，合格后立即固定鋼筋籠。鋼筋籠入孔到澆筑混凝土完畢時間不應(yīng)超過4h。

?灌注混凝土，混凝土坍落度宜保持16～23cm，骨料粒徑宜小于40mm，混凝土澆筑宜在清孔結(jié)束后30min內(nèi)進(jìn)行。

?采用導(dǎo)管自流式灌注混凝土，導(dǎo)管下口距孔底宜為30～50cm，正常灌注混凝土?xí)r，導(dǎo)管埋深混凝土中宜為2～6m。

表2 成孔檢測指標(biāo)

經(jīng)檢測各項(xiàng)指標(biāo)合格后，可進(jìn)行鋼筋籠安裝。如檢測指標(biāo)不合格，需重新下鉆進(jìn)行掃孔、清孔，以達(dá)到設(shè)計要求。

6 結(jié)語

本高速公路項(xiàng)目，業(yè)主要求的通車時間節(jié)點(diǎn)不能滯后，橋梁下構(gòu)工程的施工時間直接影響整體工期，與傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)、正反循環(huán)鉆機(jī)相比，葛洲壩項(xiàng)目部采用的旋挖鉆機(jī)工作效率明顯要高出許多，扣除陰雨天氣和設(shè)備檢修因素影響，平均每天完成2根，最多一天完成3根，大大縮短了樁基施工時間。但不應(yīng)忽視施工過程中旋挖鉆機(jī)操作手的人為制約因素。因此，加強(qiáng)操作手的技能培訓(xùn)，提高操作手的實(shí)踐水平達(dá)到人機(jī)合一是保證旋挖鉆機(jī)高效施工的重要保障。

另外，在引入旋挖鉆機(jī)進(jìn)場時，應(yīng)認(rèn)真檢查設(shè)備，確認(rèn)其保持良好的工作狀態(tài)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄并分析，做到科學(xué)組織，精心施工，嚴(yán)格管理。并對施工過程中可能發(fā)生的一切問題做好預(yù)防和應(yīng)對措施，保證旋挖鉆機(jī)施工優(yōu)勢得到充分的發(fā)揮。