摘要：在土質(zhì)地區(qū)，旋挖鉆機(jī)施工已廣泛應(yīng)用于樁基施工中，旋挖鉆機(jī)成孔不但成本低，速度快，而且成孔質(zhì)量高。基本沒有沉碴或沉碴很少。特別是大直徑樁基，通過對(duì)旋挖鉆機(jī)成孔技術(shù)的研究，更好的掌握旋挖鉆機(jī)成孔技術(shù)及要求，可廣泛應(yīng)用于大直徑特長樁施工。
　　1.1工程概況
　　本工程某大橋全長6537.375m，主墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為鉆孔樁，直徑2.0m，樁長分別為46.5m、45.5m。
　　1#墩樁長為從原地面下54.586m，地質(zhì)情況為:原地面以下13.3m為流塑狀褐黃色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，基本承載力為60kpa，13.3m～22.16m為灰綠色粘土，基本承載力為180kpa，22.16m～39.86m為褐黃色粘土，基本承載力為220kpa，39.86m～43.16m為灰白色全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，基本承載力為250kpa，43.16m～54.586m為磚紅色弱風(fēng)化泥質(zhì)粉砂，基本承載力為400kpa。
　　2#墩樁長為從原地面下52.586m，地質(zhì)情況為:原地面以下32.3m為灰綠色粘土，基本承載力為180kpa;32.3m～48.3m為褐黃色粘土，基本承載力為220kpa，48.3m～51m為灰白色全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，基本承載力為250kpa，51m～52.586m為磚紅色弱風(fēng)化泥質(zhì)粉砂，基本承載力為400kpa。
　　1.2施工方案比選
　　1.2.1方案一：采用沖擊鉆施工
　　根據(jù)地質(zhì)資料顯示，沖擊鉆也可以成孔，但其存在兩個(gè)缺點(diǎn)，第一：施工周期較長，由于1#、2#為跨運(yùn)河主墩，均處在運(yùn)河河邊，與運(yùn)河防洪大堤緊鄰，施工場地較狹小，每個(gè)墩最多能容納2臺(tái)沖擊鉆同時(shí)施工。正常情況下一臺(tái)沖擊鉆成樁需7個(gè)工作日，則每個(gè)墩樁基施工需70個(gè)工作日，也增加了施工的安全隱患。第二：沖擊鉆施工成本較高，平均每米單價(jià)約為400元。
　　1.2.2方案二：旋挖鉆機(jī)成孔
　　旋挖鉆機(jī)有成樁速度快，施工成本低等顯著特點(diǎn)，但對(duì)地質(zhì)條件也有較高要求。一般適合于土質(zhì)地層，對(duì)地基承載力也有一定的要求，一般情況下大于500kpa，但對(duì)小于80kpa的軟土底層使用旋挖鉆機(jī)也很容易塌孔甚至存在埋鉆危險(xiǎn)。本橋2#墩地質(zhì)情況完全符合旋挖鉆施工要求，但是對(duì)鉆機(jī)選型上要特別考慮，需能滿足開挖承載力為400kpa的弱風(fēng)化泥質(zhì)粉砂地段。但本橋1#墩地質(zhì)情況較復(fù)雜，原地面以下13.3m為流塑狀褐黃色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，基本承載力為60kpa。如果用旋挖鉆機(jī)施工容易造成塌孔。另外由于地處運(yùn)河邊，場地狹小，對(duì)環(huán)境保護(hù)要求也較高，護(hù)壁用的泥漿循環(huán)和排放也需妥善處理。樁基底部深達(dá)11.3m的弱風(fēng)化泥質(zhì)巖旋挖鉆機(jī)能否順利開挖也需謹(jǐn)慎考慮。
　　根據(jù)對(duì)沖擊鉆和旋挖鉆機(jī)施工特點(diǎn)的比選，雖然使用旋挖鉆機(jī)施工有需要解決的問題，但通過一定的方案優(yōu)化可以很好的解決這些問題，而且旋挖鉆機(jī)施工有明顯的施工速度快、工期短、成本低等特點(diǎn)，故可采用旋挖鉆機(jī)作為樁基施工機(jī)具。
　　1.3施工工藝
　　1.3.1旋挖鉆機(jī)類型選擇
　　根據(jù)樁基設(shè)計(jì)孔徑和樁基長度，選用徐工XR250C旋挖鉆機(jī)施工，其主要技術(shù)參數(shù)為：
　　A、最大輸出扭矩：250KN.m;B、鉆孔轉(zhuǎn)速：7-26/128rpm;
　　C、最大加壓力：180KN;D、最大起拔力：240KN;
　　E、鉆機(jī)安全角度：100;F、主卷揚(yáng)鋼絲繩直徑：2800;
　　G、主卷揚(yáng)提升速度：70m/min;H、最大成孔深度：67m;
　　I、最大鉆孔直徑2300(2500)mm;J、工作狀態(tài)高度：21045mm
　　K、最大總質(zhì)量：70t。
　　1.3.2施工場地平整
　　旋挖鉆機(jī)總質(zhì)量達(dá)70t，且工作時(shí)高度達(dá)21m，若不對(duì)工作平臺(tái)進(jìn)行壓實(shí)處理，很容易發(fā)生安全事故。工作平臺(tái)尺寸至少比承臺(tái)頂面尺寸各大2m，1#、2#墩工作平臺(tái)尺寸為20.2*16.3m。將此范圍內(nèi)的表層50cm粘土換填成碎石土，進(jìn)行推平碾壓。待碾壓好后進(jìn)行輕型動(dòng)力觸探試驗(yàn)，滿足35錘及以上(承載力達(dá)到200kpa)要求方能上旋挖鉆機(jī)。
　　1.3.3鉆孔作業(yè)平臺(tái)
　　2#墩部分樁基位于河內(nèi)，樁基施工前需搭設(shè)鉆孔平臺(tái)。平臺(tái)采用Φ500鋼管作為樁基鋼管樁，順橋向間距為3.5m，橫橋向間距為3.2m。鋼管樁之間采用剪刀撐加強(qiáng)穩(wěn)定連接。梁采用I32b工字鋼，梁上鋪設(shè)厚20mm的鋼板作為工作平臺(tái)。
　　1.3.4鋼護(hù)筒制作
　　鉆孔樁鋼護(hù)筒采用壁厚10mm的鋼板制作，內(nèi)徑為2.4m。采用挖埋的方法沉設(shè)鋼護(hù)筒，護(hù)筒深度根據(jù)樁頂土質(zhì)情況決定，其中1#墩由于樁頂位于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土中，承載力較低，容易發(fā)生塌孔現(xiàn)象，需加長鋼護(hù)筒。根據(jù)地質(zhì)情況顯示及在施工中采用相應(yīng)措施，采用4m長鋼護(hù)筒即可。2#墩水中部分樁基鋼護(hù)筒長5m，以深入河床以下1m為準(zhǔn)。鋼護(hù)筒在距離頂部30cm處用直徑20mm圓鋼焊接“耳環(huán)”做吊點(diǎn)，便于拔出鋼護(hù)筒。
　　1.3.5鉆進(jìn)施工
　　A鉆進(jìn)施工前，再次將鉆頭、鉆桿、鋼絲繩等進(jìn)行全面檢查。
　　B開始鉆進(jìn)時(shí)，開啟鉆機(jī)將鉆筒中心對(duì)準(zhǔn)設(shè)計(jì)樁位中心，先將鉆頭垂吊穩(wěn)定后，再慢慢導(dǎo)正下入井孔，然后勻速下放至作業(yè)面，液壓裝置加壓，旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，操作室內(nèi)顯示進(jìn)尺及鉆頭位置，按輕壓慢鉆的原則緩緩鉆進(jìn)。鉆碴通過進(jìn)渣口進(jìn)入鉆筒，同時(shí)向孔內(nèi)注入泥漿，根據(jù)屏顯深度，待確定鉆筒內(nèi)鉆碴填滿后，反轉(zhuǎn)后即可關(guān)閉進(jìn)碴口。提升鉆桿帶動(dòng)鉆筒，同時(shí)繼續(xù)向孔內(nèi)注泥漿，確保孔內(nèi)水頭后，將鉆筒提出孔外，提鉆時(shí)開始要緩慢，提離孔底數(shù)米后，如未遇到阻力，方可加速按正常速度提升至井口，利用液壓系統(tǒng)，將筒門打開，排除鉆碴，如此反復(fù)，直至離設(shè)計(jì)標(biāo)高剩余最后一鉆即30-50cm。等待5-10分鐘，待殘碴沉淀后開始最后一鉆，將殘碴一并帶出。
　　C成孔后，更換清底鉆頭，進(jìn)行清底，并測定孔深。
　　D鉆進(jìn)中發(fā)現(xiàn)有塌孔、斜孔時(shí)及時(shí)處理。發(fā)現(xiàn)縮徑時(shí)，經(jīng)常提動(dòng)鉆具上下反復(fù)修擴(kuò)孔壁。
　　E每次鉆進(jìn)深度以不超過0.5m為宜。
　　F護(hù)壁：選用現(xiàn)場原狀土造漿，由于場地較狹小，采用泥漿循環(huán)利用原則。即在基坑外3m處開挖一泥漿池，尺寸為10×5×2m，泥漿比重1.1～1.3，鉆孔樁施工時(shí)試驗(yàn)人員現(xiàn)場用NB-1泥漿比重計(jì)測定泥漿比重，合格后方可入孔。為了防止坍孔，泥漿應(yīng)有一定的粘度，按照不同的土質(zhì)，粘度指標(biāo)見表1。
　　表1：泥漿粘度指標(biāo)表

土質(zhì)	必要粘度（S）500/500ml
砂質(zhì)淤泥	20～23
砂N<10	>45
砂10<N<20	25～45
砂N>20	23～25

　　機(jī)長認(rèn)真執(zhí)行鉆探操作規(guī)程，根據(jù)地層情況及時(shí)調(diào)整泥漿性能，保證成孔速度和質(zhì)量，施工中隨著孔深的增加向孔內(nèi)及時(shí)、連續(xù)地補(bǔ)充泥漿，維持護(hù)筒內(nèi)應(yīng)有的水頭，防止孔壁坍塌。混凝土灌注過程中，開挖泥漿溝，使孔內(nèi)泥漿返回泥漿池，防止泥漿外溢。
　　1.3.6鉆進(jìn)施工控制
　　施工過程中可以通過鉆機(jī)本身的三向垂直控制系統(tǒng)反復(fù)檢查成孔的垂直度，確保成孔質(zhì)量。該鉆機(jī)最大的特點(diǎn)是采用液壓系統(tǒng)，根據(jù)地質(zhì)情況隨意控制鉆進(jìn)速度。(通過低液限土層時(shí)4～6m/h，稍密細(xì)砂層時(shí)6～8m/h，中密至密實(shí)的礫卵石及礫石層8～10m/h)。
　　1.3.7清孔
　　鉆機(jī)鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，提至孔頂，嚴(yán)禁出現(xiàn)超鉆現(xiàn)象，進(jìn)行孔深量測合格后，進(jìn)行清孔。清孔采用泥漿泵換漿清孔，將新拌泥漿置換孔內(nèi)泥漿，使孔內(nèi)泥漿比重、粘度、含砂率等指標(biāo)滿足灌注水下砼的需要。鋼筋籠安裝到位后，進(jìn)行二次清孔，二次清孔采用導(dǎo)管注清水將孔底泥漿沖散，使之呈懸浮狀態(tài)，經(jīng)測量沉碴滿足要求后開始灌注水下砼。
　　1.3.8旋挖鉆施工工藝流程
　　1.3.9鉆孔施工特別注意事項(xiàng)
　　1.3.9.1淤泥質(zhì)粘土地段注意事項(xiàng)
　　當(dāng)旋挖鉆機(jī)施鉆淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土?xí)r，非常容易因承載力不足而發(fā)生塌孔現(xiàn)象。如1#墩的樁頂以下13m范圍，先用2根長3mI20槽鋼將護(hù)筒吊起在原地面，防止發(fā)生塌孔現(xiàn)象將護(hù)筒陷入孔內(nèi)。另外施鉆時(shí)要緩進(jìn)慢鉆，并用空鉆在孔內(nèi)來回旋轉(zhuǎn)摩擦增加孔壁凝聚力，且泥漿比重也應(yīng)適當(dāng)調(diào)大至1：1.2，使之不輕易塌孔。施鉆過程中現(xiàn)場有專人對(duì)孔壁進(jìn)行觀察，若發(fā)現(xiàn)塌孔現(xiàn)象應(yīng)立即停鉆，并及時(shí)將鉆頭提起，防止發(fā)生埋鉆現(xiàn)象。
　　1.3.9.2弱風(fēng)化泥質(zhì)砂巖地段注意事項(xiàng)
　　由于旋挖鉆機(jī)對(duì)地質(zhì)條件的特殊要求，當(dāng)進(jìn)入地基承載力達(dá)到400kpa及以上的弱風(fēng)泥質(zhì)砂巖地段時(shí)，旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)速度非常慢，甚至?xí)霈F(xiàn)無法進(jìn)尺的情況。此時(shí)可將1.5m鉆筒換成直徑為1.0m的鉆筒，在樁基中心反復(fù)旋轉(zhuǎn)掏孔，當(dāng)樁基中心被小直徑鉆筒掏松后再換大直徑鉆筒鉆進(jìn)取土，如此反復(fù)更換鉆筒來加快進(jìn)尺。
　　1.3.10鋼筋籠安裝
　　鋼筋應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，并應(yīng)滿足設(shè)計(jì)文件的要求。鋼筋外觀要求無裂紋、起皮、銹坑、死彎及油污等。鋼筋應(yīng)有出廠合格證，外觀檢查合格后每批應(yīng)按要求抽取試樣，分別作拉、彎復(fù)查試驗(yàn)，如有一項(xiàng)不合格，則加倍取樣，如仍有一項(xiàng)不合格，則該批鋼筋為不合格。
　　鋼筋籠利用拖車運(yùn)至現(xiàn)場安裝。為保證鋼筋籠吊裝安裝時(shí)不變形，鋼筋骨架在加工時(shí)設(shè)置強(qiáng)勁的內(nèi)撐架，防止鋼筋骨架在運(yùn)輸和就位時(shí)變形，并設(shè)置板凳平臺(tái)。鋼筋籠吊裝時(shí)采用兩吊點(diǎn)起吊，先把鋼筋籠吊豎直后，再檢查是否有彎曲變形并加以糾正。鋼筋籠骨架進(jìn)入孔口后，將其扶正徐徐下放，嚴(yán)禁擺動(dòng)碰撞孔壁。當(dāng)最后一道加勁筋接近孔口時(shí)，在主筋上均勻焊上6個(gè)吊環(huán)，并用6根鋼絲繩把鋼筋籠固定在板凳平臺(tái)上，再吊起第2節(jié)鋼筋籠同第一節(jié)對(duì)接，采用幫條焊接，幫條長度不小于16㎝、20cm，搭接接頭對(duì)接焊好后再吊起鋼筋籠、取掉板凳平臺(tái)上的鋼絲繩下放骨架，如此循環(huán)，直至把鋼筋籠骨架下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高，并用型鋼把鋼筋籠固定定位于孔位中心。鋼筋骨架的保護(hù)層，采用中心開孔、厚5cm、半徑4～5cm，與樁同標(biāo)號(hào)的圓形水泥砂漿墊塊穿入螺旋筋上來保證，砂漿塊按豎向每隔2m設(shè)一道，每一道沿圓周穿入6～8個(gè)。鋼筋籠入孔后平面位置不大于10cm，地面高程偏差不大于10cm。在鋼筋籠上端均勻設(shè)置吊環(huán)，用來承擔(dān)鋼筋籠。
　　1.3.11 導(dǎo)管安裝
　　導(dǎo)管連接采用法蘭連接，法蘭盤加錐形活套，底節(jié)導(dǎo)管下端不設(shè)法蘭盤。下放導(dǎo)管時(shí)小心操作，避免掛碰鋼筋籠。導(dǎo)管安裝長度建立復(fù)核和檢查制度，避免因誤裝而造成漏水。混凝土澆注架用H18型鋼制作，用于支撐懸吊導(dǎo)管，吊掛鋼筋籠，上部放置混凝土漏斗。導(dǎo)管位于孔中央，在澆筑前，進(jìn)行升降試驗(yàn)。導(dǎo)管的升降設(shè)備能力，要與全部導(dǎo)管充滿混凝土后的總重量和摩阻力相適應(yīng)，并有一定的安全儲(chǔ)備。
　　導(dǎo)管底口至樁孔底端的間距控制在0.3m-0.5m左右，首批混凝土滿足導(dǎo)管初次埋置深度大于1.5m。
　　1.3.12 灌注水下混凝土
　　水下混凝土施工時(shí)先灌入首批封底混凝土，首批混凝土數(shù)量要經(jīng)過計(jì)算，一次性將導(dǎo)管埋入不少于100cm來控制砼首次數(shù)量，現(xiàn)場漏斗尺寸為：底部錐形高0.5m，上口尺寸為1.5m×1.5m，上部高2m，上口尺寸為1.5m×1.5m。導(dǎo)管內(nèi)首批混凝土與泥漿用隔水栓隔開，隔水栓預(yù)先用8號(hào)鐵絲懸吊在混凝土漏斗下口，當(dāng)混凝土裝滿與隔水栓完全接觸后，剪斷鐵絲，混凝土即在重力作用下頂著隔水栓下沉至孔底，排開泥漿，埋住導(dǎo)管口，完成封底。隨著澆注連續(xù)進(jìn)行，及時(shí)提拔導(dǎo)管，混凝土澆注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不能中途停止。
　　在整個(gè)澆注過程中，導(dǎo)管在混凝土埋深以1～3m為宜。施工中指派專人負(fù)責(zé)測量導(dǎo)管埋置深度及管內(nèi)外混凝土面的高差，及時(shí)填寫水下混凝土灌注記錄。利用導(dǎo)管內(nèi)的混凝土的超壓力使混凝土的澆筑面逐漸上升，灌注高度應(yīng)高于設(shè)計(jì)標(biāo)高1.0m左右，在灌注時(shí)不得將混凝土整斗從上面傾入漏斗內(nèi)，以免導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣囊，沖出管節(jié)間的橡膠墊而使導(dǎo)管漏水。
　　對(duì)灌注過程中的一切故障等情況均要如實(shí)記錄在案。在灌注將近結(jié)束時(shí)，在孔內(nèi)注入適量的水使孔內(nèi)泥漿稀釋，有效排出泥漿，加大導(dǎo)管內(nèi)外的壓力差，保證澆注效果。
　　2.1結(jié)論
　　通過本工程的施工，旋挖鉆機(jī)安全、快速、保質(zhì)保量的完成了樁基施工。結(jié)果證明，復(fù)雜地段的大直徑樁基通過施工過程控制，完全可以使用相應(yīng)型號(hào)的旋挖鉆機(jī)施工。