旋挖鉆護筒鉆孔施工工藝探討
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摘要：旋挖鉆全跟進式護筒鉆孔施工工藝是一種克服旋挖鉆軟土鉆進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。旋挖鉆全跟進式護筒鉆孔施工工藝適用于軟弱地基樁基施工、場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)達的地質(zhì)。
關(guān)鍵詞：旋挖鉆；全跟進式；護筒鉆孔施工
1工法特點
①克服旋挖鉆軟土鉆進過程中孔壁縮徑問題，軟土中孔內(nèi)容易產(chǎn)生負壓。旋挖樁機鉆筒與土體接觸面比較大,在軟土中如果鉆進進尺大，鉆斗提升過程容易產(chǎn)生負壓，在增大旋挖樁機體上拔負重的同時對孔壁穩(wěn)定性有不利影響，容易形成孔壁縮徑。由于護筒采用全跟進式護筒進行護壁，避免孔壁縮徑情況。②全跟進護筒旋挖鉆相比其他鉆機施工速度快。由于旋挖樁機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)提升運至地面，無需將巖土攪碎靠泥漿返出孔外，平均每分鐘進尺可達50cm左右。施工效率在適合的地層同比鉆、沖孔樁機可提高5～6倍。③旋挖鉆在鉆機過程中，護筒中心與鉆機鉆孔中心位置重合。同時用水平尺或垂球檢查，使鋼護筒垂直。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)達地質(zhì)時采用本工法更為適合。
3工藝原理
護筒全跟進是根據(jù)藉河特大橋地勘資料分析及圖紙設(shè)計樁長采用的施工工藝。鋼護筒（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樁中心與護筒中心定位，鉆進過程中保證；②表層地質(zhì)多為易塌孔地層，起護壁作用；③標(biāo)高控制，根據(jù)測量人員對護筒標(biāo)高測定對孔深進行控制。泥漿是黏土分散在水中的懸浮液體，用于鉆孔時的護壁、冷卻鉆具的沖洗液。泥漿根據(jù)各種鉆機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)造價昂貴，與施工盈利目標(biāo)背道而馳。全跟進式護筒替代泥漿起到護壁效果。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。普通沖擊鉆、正（反）循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆等鉆機在鉆機過程中地表水封堵不住無法滿足泥漿護壁效果，易造成擴孔、塌孔現(xiàn)象。由于場地狹小，且施工工期緊張，其他鉆機不予進行考慮。①為確保機械作業(yè)平臺的完整牢固，應(yīng)當(dāng)對工地現(xiàn)場實施整平作業(yè)。樁孔主要依托液壓旋挖機形成，且依托雙壁鋼護筒確保樁孔的穩(wěn)固與地點的準確。②首節(jié)護筒下端安裝有筒靴和以環(huán)形排序的切削齒，便于護筒可以迅速、簡單的放入緊實度較高的混凝土和地層中。③護筒與全護筒鉆機的護筒推動器連在一起，鉆機操控人員把首節(jié)雙壁鋼護筒置入導(dǎo)墻中精準地點。④在運用鉆機的動力頭轉(zhuǎn)動壓進雙壁式護筒之前，運用液泡水準儀檢測，并對護筒的縱向位置加以調(diào)節(jié)。在護筒被壓進地面幾米之后，運用水準儀再一次檢測護筒的垂直水平，護筒的橫向中心軸與縱向中心地點每一次檢測均需校驗，護筒垂直度的偏差準許區(qū)間依照有關(guān)規(guī)定和實際情況確定。
4施工工藝
4.1施工工藝流程。場地布置→施工測量→鋼護筒埋設(shè)→鉆機就位→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測量放樣、鋼護筒埋設(shè)。在項目部測量班放出樁位后，工班立即埋十字護樁，護樁離樁位3m，定出樁位中心點。控制定位后埋設(shè)鋼護筒并固定，以雙向十字線控制樁中心并與測量放樁中心進行校正鋼護筒是否偏位。當(dāng)挖埋時，護筒與坑壁之間用粘土填實，不漏水。平面位置偏差小于50mm，傾斜度偏差小于1%，護筒中心與樁位中心線偏差≤50mm。4.2.2鉆機就位、挖土成孔。鉆機按測量事先在平臺上放出的樁位線就位。鉆機就位時底座要平穩(wěn)、牢固。在鉆進過程中鉆機不得產(chǎn)生位移和沉陷。成孔過程中須及時填寫施工記錄，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，達到設(shè)計面后，及時取樣鑒定；渣樣每2m取一次，遇到地質(zhì)變化時取一次渣樣，每個承臺下樁基取一次渣樣，地質(zhì)變化密集或者與設(shè)計不符時，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、鉆進米數(shù)等信息。圖1成孔時要依據(jù)土層情況，控制進尺速度，為確?？椎拇怪倍确显O(shè)計要求，須保持樁機平整、加強檢查、勤檢勤糾。4.2.3檢查及允許偏差。、清孔、鋼筋籠的安裝、二次清孔鉆機移開后，用籠式檢孔器對孔徑、孔斜、孔深進行檢測，籠式檢孔器外徑應(yīng)與設(shè)計樁徑相同，籠式檢孔器長度宜為4~5倍設(shè)計樁徑，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%，合格后方可進入下一工序。旋挖鉆清孔方式采用掏渣法、換漿法。嚴禁采用超鉆代替清孔。鋼筋籠按照豎向每隔2m設(shè)一道保護墊塊，每一道沿圓周布置4個，鋼筋保護層厚度為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)鋼筋籠主筋對齊并點焊，然后采用單面搭接焊接主筋，焊接長度10D。每一截面上接頭數(shù)量不超過50%。導(dǎo)管下放完成后，再次對孔的深度和孔底沉渣厚度進行檢測，如果沉渣厚度超標(biāo)，應(yīng)當(dāng)運用掏渣法對孔再次進行清理，一直后達標(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)進行下述準備：①應(yīng)檢測沉渣厚度、泥漿功能指標(biāo)、導(dǎo)管底口高程、成孔孔底高程。②應(yīng)查看施工機械情況，了解作業(yè)人員情況，作業(yè)機械與人員應(yīng)達到最高灌注量標(biāo)準。③以水將混凝土運輸管道與料斗噴濕，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存斗應(yīng)當(dāng)選擇鋼材料的，應(yīng)當(dāng)與澆灌過程的實際需求相符，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料斗和導(dǎo)管應(yīng)當(dāng)依托卡扣相連，運用法蘭相連時連接應(yīng)當(dāng)穩(wěn)固，形狀保持不變，運用承插相連的時候應(yīng)當(dāng)設(shè)立防抱死裝置。水下混凝土澆灌所要用到的儲料斗規(guī)格應(yīng)當(dāng)對于混凝土儲存需求相一致。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，接口嚴絲合縫；直徑可運用20到30cm，中間節(jié)長度應(yīng)當(dāng)保持在2m，最下面的一節(jié)可將長度確定為4m；漏斗下面可以使用長度為1m的導(dǎo)管。運用之前應(yīng)當(dāng)對壓力進行檢測，保證不存在漏水問題，且從下到上對尺度進行標(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≤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)管的長度可依據(jù)孔的深度和孔口作業(yè)平臺高度等要素明確，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。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)先實施升降實驗，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)達到相關(guān)標(biāo)準?；炷恋呐渲票?、凝結(jié)時長可采用試驗的方式明確?；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)計相符。澆灌期間當(dāng)導(dǎo)管中并未全部灌滿混凝土的時候，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，甚至對人造成傷害，混凝土澆灌期間應(yīng)當(dāng)常常檢測混凝土面高程，隨時對導(dǎo)管所埋深度進行調(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，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\用傳統(tǒng)的導(dǎo)管提拔法進行澆灌。導(dǎo)管拆卸的間斷時長應(yīng)當(dāng)盡可能減短，一根樁的澆灌時長不應(yīng)當(dāng)太長，應(yīng)當(dāng)在混凝土初凝時間內(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，應(yīng)當(dāng)校對混凝土的澆灌數(shù)量，從而明確所檢測的混凝土的澆筑高度準確與否。
5結(jié)語
全護筒灌注樁在作業(yè)方面有成孔速度快、成孔品質(zhì)優(yōu)良、作業(yè)時間短、投入成本低等優(yōu)勢，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，加快了施工的進度，同時以“技術(shù)可行、經(jīng)濟合理、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