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。特別是地質情況較為復雜、地表水系發達的地質。

關鍵詞：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，軟土中孔內容易產生負壓。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生負壓，在增大旋挖樁機體上拔負重的同時對孔壁穩定性有不利影響，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破碎巖土，并直接將其裝入鉆斗內提升運至地面，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、正反循環旋轉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。特別是地質情況較為復雜、地表水系發達地質時采用本工法更為適合。

3工藝原理

護筒全跟進是根據藉河特大橋地勘資料分析及圖紙設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表層地質多為易塌孔地層，起護壁作用；③標高控制，根據測量人員對護筒標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造價昂貴，與施工盈利目標背道而馳。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，根據地勘資料地表水系發達。普通沖擊鉆、正（反）循環旋轉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為確保機械作業平臺的完整牢固，應當對工地現場實施整平作業。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固與地點的準確。②首節護筒下端安裝有筒靴和以環形排序的切削齒，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雙壁鋼護筒置入導墻中精準地點。④在運用鉆機的動力頭轉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節。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間依照有關規定和實際情況確定。

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→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→導管拆除→混凝土灌注標高的確定。4.2施工方法。4.2.1測量放樣、鋼護筒埋設。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、牢固。在鉆進過程中鉆機不得產生位移和沉陷。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，以便與地質剖面圖核對，達到設計面后，及時取樣鑒定；渣樣每2m取一次，遇到地質變化時取一次渣樣，每個承臺下樁基取一次渣樣，地質變化密集或者與設計不符時，每0.5m取一次，每次用密封袋收集，擺放整齊在渣樣盒中，標明部位、樁號、鉆進米數等信息。圖1成孔時要依據土層情況，控制進尺速度，為確保孔的垂直度符合設計要求，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，籠式檢孔器外徑應與設計樁徑相同，籠式檢孔器長度宜為4~5倍設計樁徑，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。第二節鋼筋籠主筋與第一節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。每一截面上接頭數量不超過50%。導管下放完成后，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，應當運用掏渣法對孔再次進行清理，一直后達標為止（10cm以下）。4.2.4水下混凝土澆灌、導管拆卸、混凝土灌注高度的確立。水下混凝土澆灌之前應當進行下述準備：①應檢測沉渣厚度、泥漿功能指標、導管底口高程、成孔孔底高程。②應查看施工機械情況，了解作業人員情況，作業機械與人員應達到最高灌注量標準。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查看砍球設備存在異常與否。水下混凝土澆灌所用的物料儲存斗應當選擇鋼材料的，應當與澆灌過程的實際需求相符，架構尺寸科學恰當，利于吊裝。水下混凝土澆灌所需要用到的儲料斗和導管應當依托卡扣相連，運用法蘭相連時連接應當穩固，形狀保持不變，運用承插相連的時候應當設立防抱死裝置。水下混凝土澆灌所要用到的儲料斗規格應當對于混凝土儲存需求相一致。水下混凝土導管在平面上的布置數量與兩根導管之間的距離，應當依據各根導管的功能與樁底的大小確定。導管里側應當保持光滑，內徑相同，接口嚴絲合縫；直徑可運用20到30cm，中間節長度應當保持在2m，最下面的一節可將長度確定為4m；漏斗下面可以使用長度為1m的導管。運用之前應當對壓力進行檢測，保證不存在漏水問題，且從下到上對尺度進行標記；導管安裝之后軸線偏差應當≤孔深度的0.5%，同時≤10cm；組裝過程中，和螺栓相連的螺帽應當位于上部；試壓時應當將壓力數值確定為孔底靜水壓的150%。導管的長度可依據孔的深度和孔口作業平臺高度等要素明確，漏斗底部和鉆孔口的距離應當比1節中間導管長。導管應當處于鉆孔中心位置，在澆灌混凝土之前應當先實施升降實驗，導管吊裝升降設施性能應當和所有導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。為保證砼灌注連續作業，砼作業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。水下混凝土所使用的拌合料應當達到相關標準。混凝土的配制比、凝結時長可采用試驗的方式明確。混凝土的和易性能、坍落程度、硬度應當與澆筑樁要求相符。第一批水下混凝土澆灌之后，導管埋深應當≥1m，而且應當≤3m。導管升高過程中，應當保證軸線豎直，處于中心位置，緩慢升高，避免導管連接位置對鋼筋籠產生影響。水下混凝土澆灌期間，應當保持速度均勻，應當全程校對混凝土的澆灌數量，從而讓混凝土的澆灌高度始終與設計相符。澆灌期間當導管中并未全部灌滿混凝土的時候，后面應當著重管控混凝土澆灌速率，防止導管中壓力過大從而致使導管毀壞，甚至對人造成傷害，混凝土澆灌期間應當常常檢測混凝土面高程，隨時對導管所埋深度進行調節。導管埋深應當管控在2到6m之間，任一時刻均要保持最小埋深≥1m。當澆灌速率比較快、導管比較穩固且具備起重性能時，可以恰當增大埋深，然而應當管控在8m以下。混凝土澆灌運用傳統的導管提拔法進行澆灌。導管拆卸的間斷時長應當盡可能減短，一根樁的澆灌時長不應當太長，應當在混凝土初凝時間內全部澆灌完畢。為了保證樁頭的混凝土質量，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域及有承壓地下水的地區，應當注重維持孔中水的高度。在澆灌臨界完結時，應當校對混凝土的澆灌數量，從而明確所檢測的混凝土的澆筑高度準確與否。

5結語

全護筒灌注樁在作業方面有成孔速度快、成孔品質優良、作業時間短、投入成本低等優勢，在藉河特大橋樁基施工中的應用有效的避免了不良地質帶來的麻煩，如縮徑、塌孔等，加快了施工的進度，同時以“技術可行、經濟合理、安全可靠”原則確保了樁基質量，為類似鉆孔灌注樁在相同地質條件的處理方法提供了參考與借鑒。

參考文獻：

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作者:魏鱺鋆 周波 劉栗軍 單位:中鐵西北科學研究院有限公司