唐金仕

(重慶曾家?guī)r大橋建設管理有限公司，重慶 400060)

在松軟的回填地層、流塑狀的海泥和軟土地層、巖溶地層的樁基基礎施工采取的旋挖鉆機施工工藝大致可分為：旋挖無護壁干鉆孔、旋挖泥漿護壁鉆孔、傳統(tǒng)(振動錘)全護筒跟進鉆孔。而旋挖鉆機循環(huán)全護筒跟進成孔基礎施工較旋挖無護壁干鉆孔[1]、旋挖泥漿護壁鉆孔、傳統(tǒng)(振動錘)全護筒跟進鉆孔，具有以下特點：1) 采用全回轉鋼護筒套管機跟進，施工噪音較小，護筒壁厚、自重大，套管機扭矩大，鋼護筒在不遇到較大孤石的情況下，較易進入回填土層，可對孔壁進行有效保護，能保證成孔質量[2]；2) 在混凝土澆筑過程中，鋼護筒可同步拔岀，護筒可循環(huán)周轉，相對成本較小，且因護筒始終埋入混凝土面，成樁質量及混凝土超耗量能有效控制[3]；3) 無需泥漿護壁，無泥水、污水泄漏、滲漏，環(huán)保；4) 全鋼護筒跟進為隨挖隨護，每開挖一定深度后及時跟進鋼護筒，可有效避免現(xiàn)場塌孔，防止地表沉降，成孔、成樁質量好[4]。基于以上優(yōu)點，該工藝從根本上可解決孔底沉渣、不穩(wěn)定地層塌孔等問題，且施工中無需泥漿，地下水污染低，并可施工斜樁[5]。循環(huán)全護筒跟進施工工藝因獨特的優(yōu)勢，市場需求和應用越來越廣。旋挖鉆機循環(huán)全護筒跟進成樁工藝結合旋挖鉆鉆進工藝和循環(huán)全程鋼護筒跟進技術，是一種新型樁基基礎施工工藝。

1 旋挖鉆機循環(huán)全護筒跟進成樁流程

1.1 適用條件

旋挖鉆機循環(huán)全護筒跟進成樁工藝主要用于以下地質環(huán)境和施工周邊環(huán)境。

1) 地下水豐富、土石回填、流塑狀的淤泥、海泥、流砂等軟弱地質情況的基礎工程[6]。

2) 環(huán)保要求嚴格、干孔施工或泥漿護壁施工受限、施工場地周邊有高層建筑物或地鐵站[7]等復雜環(huán)境要求的基礎工程[8]。

1.2 工藝流程

1) 旋挖鉆機進行開挖鉆孔，達到預定深度；2) 利用鉆機的護筒驅動器下設底節(jié)護筒至預定深度；3) 旋挖機短螺旋鉆頭在護筒內取土鉆孔，一直鉆至底節(jié)護筒底部以下預定深度處；4) 旋挖鉆機驅動護筒使底節(jié)護筒切土下沉到鉆孔底，當露出地面護筒長度達到預定時，接長標準節(jié)護筒；5) 依次重復3)、4)步驟，鉆至設計要求孔深后，用旋挖鉆具清除孔底浮土，并放入鋼筋籠；6) 進行混凝土澆筑；7) 全回轉套管鉆機與吊車配合起拔護筒，逐節(jié)拆卸護筒(循環(huán)使用護筒)。該工藝成樁流程如圖1所示。

圖1 旋挖鉆機循環(huán)全護筒跟進成樁流程

2 工程實例

2.1 工程概況

重慶曾家?guī)r大橋長濱路立交共設A、B、C、E四條匝道橋。立交橋設計樁基均為鉆孔灌注樁。場地處于長江北岸岸坡地帶，地形以單面坡為主，工程區(qū)內為第四系人工填土，主要由已建市政道路和兩側小區(qū)施工回填形成，由粉質粘土夾建筑垃圾、砂巖、泥巖塊石、碎石以及少量生活垃圾等組成，覆蓋厚度大，基巖為砂巖、泥巖互層的河湖相碎屑巖，地下水富水性受巖性及裂隙發(fā)育程度控制。

2.2 施工工藝選擇

重慶曾家?guī)r大橋長濱路立交地段回填土埋深較大，且臨近長江岸邊，地質情況較復雜。通過對旋挖干鉆成孔、旋挖泥漿護壁成孔、樁外地表注漿預加固成孔、傳統(tǒng)(振動錘)鋼護筒跟進成孔、旋挖循環(huán)全護筒跟進成樁5種工藝進行現(xiàn)場試驗比選，旋挖循環(huán)全護筒跟進成工藝較前4種工藝能有效克服：1) 旋挖無護壁干鉆成孔工藝面臨的塌孔、縮孔及孤石等不利地質條件下機械1次成孔的難題[9]；2) 旋挖泥漿護壁成孔工藝存在的泥漿循環(huán)系統(tǒng)占用施工場地大，施工污水、泥漿水滲漏與泄漏污染地下水及長江水源問題[10]；3) 樁外地表注漿預加固成孔工藝常遇到的注漿孔鉆孔塌孔、跟管困難且與地下水流動注漿液蓄存及有效固結的難題；4) 傳統(tǒng)(振動錘)鋼護筒跟進成孔存在鋼護筒施工噪音大、速度慢，下設難度大，且1次性投入成本高的問題[11]。

旋挖鉆機循環(huán)全護筒跟進成樁工藝是旋挖鉆鉆進工藝[12]和循環(huán)全程鋼護筒跟進鉆孔，并跟隨混凝土澆筑頂拔護筒[13]相結合的一種新型樁基基礎施工工藝，因此選擇其作為本工程的成樁工藝。

2.3 現(xiàn)場施工工藝流程與步驟

2.3.1 施工工藝流程

旋挖鉆機循環(huán)全護筒跟進成樁現(xiàn)場施工工藝流程如圖2所示。

圖2 旋挖鉆機循環(huán)全護筒跟進成樁現(xiàn)場施工工藝流程

2.3.2 施工步驟

1) 施工準備

對場地進行平整、壓實或硬化，確保場地承載力滿足旋挖鉆機作業(yè)要求。

2) 測量放線定位

復核測量控制點，定出各樁位中心點，以雙向十字線控制樁中心。開鉆前必須先校核鉆頭的中心是否與樁位中心重合。在施工過程中還須經常檢測鉆具位置有無發(fā)生變化，以保證孔位的正確。

3) 護筒設置及成孔

(1) 旋挖鉆頭精準定位后進行開挖以形成鉆孔，達到預定深度后，在旋挖鉆機的旋挖鉆動力頭上依次安裝護筒驅動連接器、底節(jié)護筒，該護筒下端安裝有環(huán)形排序的切削齒,便于護筒迅速、順利地放入緊實度較高的瀝青混凝土路面和地層中，然后把底節(jié)鋼護筒置入精準位置，旋挖鉆機驅動底節(jié)護筒切土下沉到預定深度[14]。

(2) 旋挖鉆頭在護筒內繼續(xù)鉆孔開挖至底節(jié)護筒底部下0.5 m處，旋挖鉆機驅動底節(jié)護筒切土下沉到鉆孔底，當露出地面標準節(jié)護筒長度接近0.5 m～1.0 m時，加接標準節(jié)護筒。依次重復鉆孔開挖、底節(jié)護筒切土下沉、加接標準節(jié)護筒，直至底節(jié)護筒沉入穩(wěn)定巖層(設計標高)為止[15]?，F(xiàn)場安放全護筒跟進底節(jié)鋼護筒如圖3所示，現(xiàn)場底節(jié)鋼護筒就位后開始旋挖示意如圖4所示。

圖3 安裝有切削齒的底節(jié)鋼護筒

圖4 底節(jié)鋼護筒置入精準位置

4) 吊放鋼筋籠及導管與漏斗的安裝

成孔后，用吊車吊放鋼筋籠，待其定位驗收合格后吊放鋼導管，然后對導管與漏斗進行連接安裝。

(1) 鋼筋籠的制作。在鋼筋加工場分節(jié)制作，節(jié)內鋼筋采用套筒連接，施工現(xiàn)場節(jié)與節(jié)之間采用單面焊連接。鋼筋籠采用胎具成型法，由人工纏繞綁扎。為確保鋼筋籠在運輸、吊裝過程中不變形，鋼筋籠制作時，在加勁圈筋中用Φ28鋼筋制作十字鋼筋與加勁圈筋焊接支撐。

(2) 鋼筋籠的吊放。采用吊車起吊鋼筋籠入孔，在頂部設置2個吊點(位置為頂部加強筋位置)用于垂直吊裝，在每節(jié)鋼筋籠中部設置1個吊點(加強筋位置)用于翻身起吊，如圖5所示。

主鉤提升，副吊配合，使鋼筋籠垂直于地面，吊機吊籠入孔、定位；在第1節(jié)鋼筋籠吊放完成后，起吊第2節(jié)至孔口，進行主筋焊接，焊接時上、下主筋位置對正，保持鋼筋籠上下軸線一致，其具體操作是先連接一個方向的2根接頭，然后稍提起，以使上下節(jié)鋼筋籠在自重作用下垂直，再連接其它所有的接頭，接頭位置必須按50%接頭數(shù)量錯開連接,相鄰2個接頭間的距離不小于主筋直徑的35倍，且不小于50 cm，焊接采用單面焊，焊縫長度為主筋直徑的10倍；鋼筋籠焊接前進行聲測管和灌漿管安裝；全部主筋焊接完成后，纏繞箍筋并梅花形點焊，經驗收合格后方可勻速下放；依次從最下節(jié)往上吊裝鋼筋籠直至整個鋼筋籠吊裝完成。

圖5 鋼筋籠起吊示意

(3) 導管的安裝。導管依次下放，并要記錄好導管下置順序、每根導管的長度、導管根數(shù)。下置導管時應防止碰撞鋼筋籠，導管支撐架用型鋼制作，支撐架支墊在鉆孔平臺上，用于支撐懸吊導管，如圖6所示。

(4) 漏斗的安裝。待導管連接完畢后，將漏斗與導管連接密實。鋼筋籠吊放、導管及漏斗的安裝施工步驟如圖7所示。

5) 混凝土灌注及護筒起拔

采用混凝土泵車及鋼導管灌注，護筒與導管埋入混凝土的深度一般控制在2 m～6 m范圍內，護筒在混凝土澆筑過程中利用吊車及全回轉套管鉆機配合同步拔出，如圖8所示，樁基混凝土灌注完成后拆除循環(huán)護筒系統(tǒng)。

圖6 導管安裝

圖8 吊車配合全回轉套管鉆機起拔護筒

2.4 施工效果

本工程完成鉆孔灌注樁(樁徑分1.3 m、1.5 m及1.8 m三類，樁長為15 m～37.5 m)共93根，每根樁均機械1次成孔，單根樁成孔需要1 d～1.5 d，比預期工期提前15 d。后期樁基檢測 93根，Ⅰ類樁91 根，Ⅱ類樁2根，經檢驗樁基均符合設計各項指標要求。

本工藝安裝護筒時產生的噪音基本與旋挖鉆機鉆進時產生的噪音類似，護筒拔岀時產生的噪音則明顯低于安裝時所產生的噪音，整個施工過程中噪音控制滿足環(huán)保要求。整個過程未使用泥漿護壁，施工場地及地下水未出現(xiàn)污水與泥漿水滲漏而引起污染水源的環(huán)保事件。

鋼護筒下至穩(wěn)定巖層后,孔壁保護效果好,樁位偏差、垂直度及沉渣厚度均能較好地滿足規(guī)范要求，成樁質量得到有效保障；全護筒跟進讓鉆進施工對臨近結構物起到隔離保護作用。

3 結束語

本工程灌注樁成孔主要采用循環(huán)全護筒跟進旋挖鉆進相結合的新工藝，在無泥漿護壁、 地下水豐富流動且臨近既有結構與地質軟弱易塌孔的條件下快速完成灌注樁的施工，護筒的循環(huán)使用節(jié)約了費用，在施工安全、環(huán)保、進度和成本上取得了較好的效果。 旋挖鉆機循環(huán)全護筒跟進成樁在施工安全、環(huán)保、進度和成本等方面具有的優(yōu)勢，在易塌孔(縮孔)的軟弱地質、地下水豐富、臨近既有結構物、水環(huán)保要求高且需要快速施工的情況下尤其適用，將是以后灌注樁基施工的發(fā)展方向。