旋挖鉆護(hù)筒鉆孔施工工藝探討
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摘要：旋挖鉆全跟進(jìn)式護(hù)筒鉆孔施工工藝是一種克服旋挖鉆軟土鉆進(jìn)過程中孔壁縮徑問題，施工速度快，能夠在施工過程中保證樁基順直，平順的施工工藝。旋挖鉆全跟進(jìn)式護(hù)筒鉆孔施工工藝適用于軟弱地基樁基施工、場(chǎng)地狹小且施工工期短。特別是地質(zhì)情況較為復(fù)雜、地表水系發(fā)達(dá)的地質(zhì)。
關(guān)鍵詞：旋挖鉆；全跟進(jìn)式；護(hù)筒鉆孔施工
1工法特點(diǎn)
①克服旋挖鉆軟土鉆進(jìn)過程中孔壁縮徑問題，軟土中孔內(nèi)容易產(chǎn)生負(fù)壓。旋挖樁機(jī)鉆筒與土體接觸面比較大,在軟土中如果鉆進(jìn)進(jìn)尺大，鉆斗提升過程容易產(chǎn)生負(fù)壓，在增大旋挖樁機(jī)體上拔負(fù)重的同時(shí)對(duì)孔壁穩(wěn)定性有不利影響，容易形成孔壁縮徑。由于護(hù)筒采用全跟進(jìn)式護(hù)筒進(jìn)行護(hù)壁，避免孔壁縮徑情況。②全跟進(jìn)護(hù)筒旋挖鉆相比其他鉆機(jī)施工速度快。由于旋挖樁機(jī)施工靠底部帶有活門的筒式鉆頭回轉(zhuǎn)破碎巖土，并直接將其裝入鉆斗內(nèi)提升運(yùn)至地面，無需將巖土攪碎靠泥漿返出孔外，平均每分鐘進(jìn)尺可達(dá)50cm左右。施工效率在適合的地層同比鉆、沖孔樁機(jī)可提高5～6倍。③旋挖鉆在鉆機(jī)過程中，護(hù)筒中心與鉆機(jī)鉆孔中心位置重合。同時(shí)用水平尺或垂球檢查，使鋼護(hù)筒垂直。保證樁基順直，平順。相比沖擊鉆、正反循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆形成樁基垂直度得到有效控制。
2適用范圍
本工法適用于軟弱地基樁基施工、場(chǎng)地狹小且施工工期短。特別是地質(zhì)情況較為復(fù)雜、地表水系發(fā)達(dá)地質(zhì)時(shí)采用本工法更為適合。
3工藝原理
護(hù)筒全跟進(jìn)是根據(jù)藉河特大橋地勘資料分析及圖紙?jiān)O(shè)計(jì)樁長(zhǎng)采用的施工工藝。鋼護(hù)筒（防止孔口土層和顆粒坍塌、墜落的筒狀設(shè)施）一般作用有三種：①樁中心與護(hù)筒中心定位，鉆進(jìn)過程中保證；②表層地質(zhì)多為易塌孔地層，起護(hù)壁作用；③標(biāo)高控制，根據(jù)測(cè)量人員對(duì)護(hù)筒標(biāo)高測(cè)定對(duì)孔深進(jìn)行控制。泥漿是黏土分散在水中的懸浮液體，用于鉆孔時(shí)的護(hù)壁、冷卻鉆具的沖洗液。泥漿根據(jù)各種鉆機(jī)采用不同泥漿比重及粘度要求，造漿材料如果在黏土稀缺地區(qū)造價(jià)昂貴，與施工盈利目標(biāo)背道而馳。全跟進(jìn)式護(hù)筒替代泥漿起到護(hù)壁效果。且由于藉河特大橋處于藉河地段，根據(jù)地勘資料地表水系發(fā)達(dá)。普通沖擊鉆、正（反）循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆等鉆機(jī)在鉆機(jī)過程中地表水封堵不住無法滿足泥漿護(hù)壁效果，易造成擴(kuò)孔、塌孔現(xiàn)象。由于場(chǎng)地狹小，且施工工期緊張，其他鉆機(jī)不予進(jìn)行考慮。①為確保機(jī)械作業(yè)平臺(tái)的完整牢固，應(yīng)當(dāng)對(duì)工地現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施整平作業(yè)。樁孔主要依托液壓旋挖機(jī)形成，且依托雙壁鋼護(hù)筒確保樁孔的穩(wěn)固與地點(diǎn)的準(zhǔn)確。②首節(jié)護(hù)筒下端安裝有筒靴和以環(huán)形排序的切削齒，便于護(hù)筒可以迅速、簡(jiǎn)單的放入緊實(shí)度較高的混凝土和地層中。③護(hù)筒與全護(hù)筒鉆機(jī)的護(hù)筒推動(dòng)器連在一起，鉆機(jī)操控人員把首節(jié)雙壁鋼護(hù)筒置入導(dǎo)墻中精準(zhǔn)地點(diǎn)。④在運(yùn)用鉆機(jī)的動(dòng)力頭轉(zhuǎn)動(dòng)壓進(jìn)雙壁式護(hù)筒之前，運(yùn)用液泡水準(zhǔn)儀檢測(cè)，并對(duì)護(hù)筒的縱向位置加以調(diào)節(jié)。在護(hù)筒被壓進(jìn)地面幾米之后，運(yùn)用水準(zhǔn)儀再一次檢測(cè)護(hù)筒的垂直水平，護(hù)筒的橫向中心軸與縱向中心地點(diǎn)每一次檢測(cè)均需校驗(yàn)，護(hù)筒垂直度的偏差準(zhǔn)許區(qū)間依照有關(guān)規(guī)定和實(shí)際情況確定。
4施工工藝
4.1施工工藝流程。場(chǎng)地布置→施工測(cè)量→鋼護(hù)筒埋設(shè)→鉆機(jī)就位→挖土成孔→成孔→檢查及允許偏差→清孔→鋼筋籠的安裝→二次清孔→水下混凝土澆注→導(dǎo)管拆除→混凝土灌注標(biāo)高的確定。4.2施工方法。4.2.1測(cè)量放樣、鋼護(hù)筒埋設(shè)。在項(xiàng)目部測(cè)量班放出樁位后，工班立即埋十字護(hù)樁，護(hù)樁離樁位3m，定出樁位中心點(diǎn)?？刂贫ㄎ缓舐裨O(shè)鋼護(hù)筒并固定，以雙向十字線控制樁中心并與測(cè)量放樁中心進(jìn)行校正鋼護(hù)筒是否偏位。當(dāng)挖埋時(shí)，護(hù)筒與坑壁之間用粘土填實(shí)，不漏水。平面位置偏差小于50mm，傾斜度偏差小于1%，護(hù)筒中心與樁位中心線偏差≤50mm。4.2.2鉆機(jī)就位、挖土成孔。鉆機(jī)按測(cè)量事先在平臺(tái)上放出的樁位線就位。鉆機(jī)就位時(shí)底座要平穩(wěn)、牢固。在鉆進(jìn)過程中鉆機(jī)不得產(chǎn)生位移和沉陷。成孔過程中須及時(shí)填寫施工記錄，在土層變化處撈取渣樣，判明土層，以便與地質(zhì)剖面圖核對(duì)，達(dá)到設(shè)計(jì)面后，及時(shí)取樣鑒定；渣樣每2m取一次，遇到地質(zhì)變化時(shí)取一次渣樣，每個(gè)承臺(tái)下樁基取一次渣樣，地質(zhì)變化密集或者與設(shè)計(jì)不符時(shí)，每0.5m取一次，每次用密封袋收集，擺放整齊在渣樣盒中，標(biāo)明部位、樁號(hào)、鉆進(jìn)米數(shù)等信息。圖1成孔時(shí)要依據(jù)土層情況，控制進(jìn)尺速度，為確?？椎拇怪倍确显O(shè)計(jì)要求，須保持樁機(jī)平整、加強(qiáng)檢查、勤檢勤糾。4.2.3檢查及允許偏差。、清孔、鋼筋籠的安裝、二次清孔鉆機(jī)移開后，用籠式檢孔器對(duì)孔徑、孔斜、孔深進(jìn)行檢測(cè)，籠式檢孔器外徑應(yīng)與設(shè)計(jì)樁徑相同，籠式檢孔器長(zhǎng)度宜為4~5倍設(shè)計(jì)樁徑，且不宜小于6m，兩端制成錐形，錐形高度不宜小于檢孔器半徑。樁徑偏差±50mm、樁位允許偏差不大于100mm，垂直度允許偏差小于1%，合格后方可進(jìn)入下一工序。旋挖鉆清孔方式采用掏渣法、換漿法。嚴(yán)禁采用超鉆代替清孔。鋼筋籠按照豎向每隔2m設(shè)一道保護(hù)墊塊，每一道沿圓周布置4個(gè)，鋼筋保護(hù)層厚度為80mm；鋼筋籠安裝過程中必須保證鋼筋籠中心與樁位中心偏差不得大于20mm。第二節(jié)鋼筋籠主筋與第一節(jié)鋼筋籠主筋對(duì)齊并點(diǎn)焊，然后采用單面搭接焊接主筋，焊接長(zhǎng)度10D。每一截面上接頭數(shù)量不超過50%。導(dǎo)管下放完成后，再次對(duì)孔的深度和孔底沉渣厚度進(jìn)行檢測(cè)，如果沉渣厚度超標(biāo)，應(yīng)當(dāng)運(yùn)用掏渣法對(duì)孔再次進(jìn)行清理，一直后達(dá)標(biāo)為止（10cm以下）。4.2.4水下混凝土澆灌、導(dǎo)管拆卸、混凝土灌注高度的確立。水下混凝土澆灌之前應(yīng)當(dāng)進(jìn)行下述準(zhǔn)備：①應(yīng)檢測(cè)沉渣厚度、泥漿功能指標(biāo)、導(dǎo)管底口高程、成孔孔底高程。②應(yīng)查看施工機(jī)械情況，了解作業(yè)人員情況，作業(yè)機(jī)械與人員應(yīng)達(dá)到最高灌注量標(biāo)準(zhǔn)。③以水將混凝土運(yùn)輸管道與料斗噴濕，然不可有明顯的積水。④查看砍球設(shè)備存在異常與否。水下混凝土澆灌所用的物料儲(chǔ)存斗應(yīng)當(dāng)選擇鋼材料的，應(yīng)當(dāng)與澆灌過程的實(shí)際需求相符，架構(gòu)尺寸科學(xué)恰當(dāng)，利于吊裝。水下混凝土澆灌所需要用到的儲(chǔ)料斗和導(dǎo)管應(yīng)當(dāng)依托卡扣相連，運(yùn)用法蘭相連時(shí)連接應(yīng)當(dāng)穩(wěn)固，形狀保持不變，運(yùn)用承插相連的時(shí)候應(yīng)當(dāng)設(shè)立防抱死裝置。水下混凝土澆灌所要用到的儲(chǔ)料斗規(guī)格應(yīng)當(dāng)對(duì)于混凝土儲(chǔ)存需求相一致。水下混凝土導(dǎo)管在平面上的布置數(shù)量與兩根導(dǎo)管之間的距離，應(yīng)當(dāng)依據(jù)各根導(dǎo)管的功能與樁底的大小確定。導(dǎo)管里側(cè)應(yīng)當(dāng)保持光滑，內(nèi)徑相同，接口嚴(yán)絲合縫；直徑可運(yùn)用20到30cm，中間節(jié)長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)保持在2m，最下面的一節(jié)可將長(zhǎng)度確定為4m；漏斗下面可以使用長(zhǎng)度為1m的導(dǎo)管。運(yùn)用之前應(yīng)當(dāng)對(duì)壓力進(jìn)行檢測(cè)，保證不存在漏水問題，且從下到上對(duì)尺度進(jìn)行標(biāo)記；導(dǎo)管安裝之后軸線偏差應(yīng)當(dāng)≤孔深度的0.5%，同時(shí)≤10cm；組裝過程中，和螺栓相連的螺帽應(yīng)當(dāng)位于上部；試壓時(shí)應(yīng)當(dāng)將壓力數(shù)值確定為孔底靜水壓的150%。導(dǎo)管的長(zhǎng)度可依據(jù)孔的深度和孔口作業(yè)平臺(tái)高度等要素明確，漏斗底部和鉆孔口的距離應(yīng)當(dāng)比1節(jié)中間導(dǎo)管長(zhǎng)。導(dǎo)管應(yīng)當(dāng)處于鉆孔中心位置，在澆灌混凝土之前應(yīng)當(dāng)先實(shí)施升降實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)管吊裝升降設(shè)施性能應(yīng)當(dāng)和所有導(dǎo)管灌滿混凝土之后的總量以及摩阻力相一致，且做好安全工作。為保證砼灌注連續(xù)作業(yè)，砼作業(yè)之前一定要有充足的砼罐車，而且確保攪拌站不會(huì)由于任一要素而中斷作業(yè)。水下混凝土所使用的拌合料應(yīng)當(dāng)達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)?；炷恋呐渲票取⒛Y(jié)時(shí)長(zhǎng)可采用試驗(yàn)的方式明確?；炷恋暮鸵仔阅?、坍落程度、硬度應(yīng)當(dāng)與澆筑樁要求相符。第一批水下混凝土澆灌之后，導(dǎo)管埋深應(yīng)當(dāng)≥1m，而且應(yīng)當(dāng)≤3m。導(dǎo)管升高過程中，應(yīng)當(dāng)保證軸線豎直，處于中心位置，緩慢升高，避免導(dǎo)管連接位置對(duì)鋼筋籠產(chǎn)生影響。水下混凝土澆灌期間，應(yīng)當(dāng)保持速度均勻，應(yīng)當(dāng)全程校對(duì)混凝土的澆灌數(shù)量，從而讓混凝土的澆灌高度始終與設(shè)計(jì)相符。澆灌期間當(dāng)導(dǎo)管中并未全部灌滿混凝土的時(shí)候，后面應(yīng)當(dāng)著重管控混凝土澆灌速率，防止導(dǎo)管中壓力過大從而致使導(dǎo)管毀壞，甚至對(duì)人造成傷害，混凝土澆灌期間應(yīng)當(dāng)常常檢測(cè)混凝土面高程，隨時(shí)對(duì)導(dǎo)管所埋深度進(jìn)行調(diào)節(jié)。導(dǎo)管埋深應(yīng)當(dāng)管控在2到6m之間，任一時(shí)刻均要保持最小埋深≥1m。當(dāng)澆灌速率比較快、導(dǎo)管比較穩(wěn)固且具備起重性能時(shí)，可以恰當(dāng)增大埋深，然而應(yīng)當(dāng)管控在8m以下?；炷翝补噙\(yùn)用傳統(tǒng)的導(dǎo)管提拔法進(jìn)行澆灌。導(dǎo)管拆卸的間斷時(shí)長(zhǎng)應(yīng)當(dāng)盡可能減短，一根樁的澆灌時(shí)長(zhǎng)不應(yīng)當(dāng)太長(zhǎng)，應(yīng)當(dāng)在混凝土初凝時(shí)間內(nèi)全部澆灌完畢。為了保證樁頭的混凝土質(zhì)量，樁頂混凝土多澆灌1m，水下混凝土澆灌期間，尤其是有漲落潮的區(qū)域及有承壓地下水的地區(qū)，應(yīng)當(dāng)注重維持孔中水的高度。在澆灌臨界完結(jié)時(shí)，應(yīng)當(dāng)校對(duì)混凝土的澆灌數(shù)量，從而明確所檢測(cè)的混凝土的澆筑高度準(zhǔn)確與否。
5結(jié)語(yǔ)
全護(hù)筒灌注樁在作業(yè)方面有成孔速度快、成孔品質(zhì)優(yōu)良、作業(yè)時(shí)間短、投入成本低等優(yōu)勢(shì)，在藉河特大橋樁基施工中的應(yīng)用有效的避免了不良地質(zhì)帶來的麻煩，如縮徑、塌孔等，加快了施工的進(jìn)度，同時(shí)以“技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠”原則確保了樁基質(zhì)量，為類似鉆孔灌注樁在相同地質(zhì)條件的處理方法提供了參考與借鑒。
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作者:魏鱺鋆 周波 劉栗軍 單位:中鐵西北科學(xué)研究院有限公司