1、旋挖鉆機在大直徑特長樁施工中應用    摘要：在土質地區，旋挖鉆機施工已廣泛應用于樁基施工中，旋挖鉆機成孔不但成本低，速度快，而且成孔質量高。基本沒有沉碴或沉碴很少。特別是大直徑樁基，通過對旋挖鉆機成孔技術的研究，更好的掌握旋挖鉆機成孔技術及要求，可廣泛應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，主墩基礎設計為鉆孔樁，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，地質情況為:原地面以下13.3m為流塑狀褐黃色淤泥質粉質粘土，基本承載力為60kpa，13.3m22.16m為灰綠色粘土，基

2、本承載力為180kpa，22.16m39.86m為褐黃色粘土，基本承載力為220kpa，39.86m43.16m為灰白色全風化泥質粉砂巖，基本承載力為250kpa，43.16m54.586m為磚紅色弱風化泥質粉砂，基本承載力為400kpa。2#墩樁長為從原地面下52.586m，地質情況為:原地面以下32.3m為灰綠色粘土，基本承載力為180kpa;32.3m48.3m為褐黃色粘土，基本承載力為220kpa，48.3m51m為灰白色全風化泥質粉砂巖，基本承載力為250kpa，51m52.586m為磚紅色弱風化泥質粉砂，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

3、據地質資料顯示，沖擊鉆也可以成孔，但其存在兩個缺點，第一：施工周期較長，由于1#、2#為跨運河主墩，均處在運河河邊，與運河防洪大堤緊鄰，施工場地較狹小，每個墩最多能容納2臺沖擊鉆同時施工。正常情況下一臺沖擊鉆成樁需7個工作日，則每個墩樁基施工需70個工作日，也增加了施工的安全隱患。第二：沖擊鉆施工成本較高，平均每米單價約為400元。1.2.2方案二：旋挖鉆機成孔旋挖鉆機有成樁速度快，施工成本低等顯著特點，但對地質條件也有較高要求。一般適合于土質地層，對地基承載力也有一定的要求，一般情況下大于500kpa，但對小于80kpa的軟土底層使用旋挖鉆機也很容易塌孔甚至存在埋鉆危險。本橋2#墩地質情況完

4、全符合旋挖鉆施工要求，但是對鉆機選型上要特別考慮，需能滿足開挖承載力為400kpa的弱風化泥質粉砂地段。但本橋1#墩地質情況較復雜，原地面以下13.3m為流塑狀褐黃色淤泥質粉質粘土，基本承載力為60kpa。如果用旋挖鉆機施工容易造成塌孔。另外由于地處運河邊，場地狹小，對環境保護要求也較高，護壁用的泥漿循環和排放也需妥善處理。樁基底部深達11.3m的弱風化泥質巖旋挖鉆機能否順利開挖也需謹慎考慮。根據對沖擊鉆和旋挖鉆機施工特點的比選，雖然使用旋挖鉆機施工有需要解決的問題，但通過一定的方案優化可以很好的解決這些問題，而且旋挖鉆機施工有明顯的施工速度快、工期短、成本低等特點，故可采用旋挖鉆機作為樁基施

5、工機具。1.3施工工藝1.3.1旋挖鉆機類型選擇根據樁基設計孔徑和樁基長度，選用徐工XR250C旋挖鉆機施工，其主要技術參數為：A、最大輸出扭矩：250KN.m;B、鉆孔轉速：7-26/128rpm;C、最大加壓力：180KN;D、最大起拔力：240KN;E、鉆機安全角度：100;F、主卷揚鋼絲繩直徑：2800;G、主卷揚提升速度：70m/min;H、最大成孔深度：67m;I、最大鉆孔直徑2300(2500)mm;J、工作狀態高度：21045mmK、最大總質量：70t。1.3.2施工場地平整旋挖鉆機總質量達70t，且工作時高度達21m，若不對工作平臺進行壓實處理，很容易發生安全事故。工作平臺尺

6、寸至少比承臺頂面尺寸各大2m，1#、2#墩工作平臺尺寸為20.2*16.3m。將此范圍內的表層50cm粘土換填成碎石土，進行推平碾壓。待碾壓好后進行輕型動力觸探試驗，滿足35錘及以上(承載力達到200kpa)要求方能上旋挖鉆機。1.3.3鉆孔作業平臺2#墩部分樁基位于河內，樁基施工前需搭設鉆孔平臺。平臺采用500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穩定連接。梁采用I32b工字鋼，梁上鋪設厚20mm的鋼板作為工作平臺。1.3.4鋼護筒制作鉆孔樁鋼護筒采用壁厚10mm的鋼板制作，內徑為2.4m。采用挖埋的方法沉設鋼護筒，護筒深度根據樁頂土質情況決

7、定，其中1#墩由于樁頂位于淤泥質粉質粘土中，承載力較低，容易發生塌孔現象，需加長鋼護筒。根據地質情況顯示及在施工中采用相應措施，采用4m長鋼護筒即可。2#墩水中部分樁基鋼護筒長5m，以深入河床以下1m為準。鋼護筒在距離頂部30cm處用直徑20mm圓鋼焊接“耳環”做吊點，便于拔出鋼護筒。1.3.5鉆進施工A鉆進施工前，再次將鉆頭、鉆桿、鋼絲繩等進行全面檢查。B開始鉆進時，開啟鉆機將鉆筒中心對準設計樁位中心，先將鉆頭垂吊穩定后，再慢慢導正下入井孔，然后勻速下放至作業面，液壓裝置加壓，旋轉鉆進，操作室內顯示進尺及鉆頭位置，按輕壓慢鉆的原則緩緩鉆進。鉆碴通過進渣口進入鉆筒，同時向孔內注入泥漿，根據屏顯

8、深度，待確定鉆筒內鉆碴填滿后，反轉后即可關閉進碴口。提升鉆桿帶動鉆筒，同時繼續向孔內注泥漿，確保孔內水頭后，將鉆筒提出孔外，提鉆時開始要緩慢，提離孔底數米后，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，將筒門打開，排除鉆碴，如此反復，直至離設計標高剩余最后一鉆即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，進行清底，并測定孔深。D鉆進中發現有塌孔、斜孔時及時處理。發現縮徑時，經常提動鉆具上下反復修擴孔壁。E每次鉆進深度以不超過0.5m為宜。F護壁：選用現場原狀土造漿，由于場地較狹小，采用泥漿循環利用原則。即在基坑外3m處開挖一

9、泥漿池，尺寸為10×5×2m，泥漿比重1.11.3，鉆孔樁施工時試驗人員現場用NB-1泥漿比重計測定泥漿比重，合格后方可入孔。為了防止坍孔，泥漿應有一定的粘度，按照不同的土質，粘度指標見表1。表1：泥漿粘度指標表            土質        必要粘度（S）500/500ml       

10、0;        砂質淤泥        2023                砂N<10        >45      

11、          砂10<N<20        2545                砂N>20        2325   

12、  機長認真執行鉆探操作規程，根據地層情況及時調整泥漿性能，保證成孔速度和質量，施工中隨著孔深的增加向孔內及時、連續地補充泥漿，維持護筒內應有的水頭，防止孔壁坍塌。混凝土灌注過程中，開挖泥漿溝，使孔內泥漿返回泥漿池，防止泥漿外溢。1.3.6鉆進施工控制施工過程中可以通過鉆機本身的三向垂直控制系統反復檢查成孔的垂直度，確保成孔質量。該鉆機最大的特點是采用液壓系統，根據地質情況隨意控制鉆進速度。(通過低液限土層時46m/h，稍密細砂層時68m/h，中密至密實的礫卵石及礫石層810m/h)。1.3.7清孔鉆機鉆至設計標高后，提至孔頂，嚴禁出現超鉆現象，進行孔深量測合格后，進行清孔。清孔采用

13、泥漿泵換漿清孔，將新拌泥漿置換孔內泥漿，使孔內泥漿比重、粘度、含砂率等指標滿足灌注水下砼的需要。鋼筋籠安裝到位后，進行二次清孔，二次清孔采用導管注清水將孔底泥漿沖散，使之呈懸浮狀態，經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1.3.9.1淤泥質粘土地段注意事項當旋挖鉆機施鉆淤泥質粉質粘土時，非常容易因承載力不足而發生塌孔現象。如1#墩的樁頂以下13m范圍，先用2根長3mI20槽鋼將護筒吊起在原地面，防止發生塌孔現象將護筒陷入孔內。另外施鉆時要緩進慢鉆，并用空鉆在孔內來回旋轉摩擦增加孔壁凝聚力，且泥漿比重也應適當調大至1：1.2，使之不輕易塌孔

14、。施鉆過程中現場有專人對孔壁進行觀察，若發現塌孔現象應立即停鉆，并及時將鉆頭提起，防止發生埋鉆現象。1.3.9.2弱風化泥質砂巖地段注意事項由于旋挖鉆機對地質條件的特殊要求，當進入地基承載力達到400kpa及以上的弱風泥質砂巖地段時，旋挖鉆機鉆進速度非常慢，甚至會出現無法進尺的情況。此時可將1.5m鉆筒換成直徑為1.0m的鉆筒，在樁基中心反復旋轉掏孔，當樁基中心被小直徑鉆筒掏松后再換大直徑鉆筒鉆進取土，如此反復更換鉆筒來加快進尺。1.3.10鋼筋籠安裝鋼筋應符合有關規范的規定，并應滿足設計文件的要求。鋼筋外觀要求無裂紋、起皮、銹坑、死彎及油污等。鋼筋應有出廠合格證，外觀檢查合格后每批應按要求抽

15、取試樣，分別作拉、彎復查試驗，如有一項不合格，則加倍取樣，如仍有一項不合格，則該批鋼筋為不合格。鋼筋籠利用拖車運至現場安裝。為保證鋼筋籠吊裝安裝時不變形，鋼筋骨架在加工時設置強勁的內撐架，防止鋼筋骨架在運輸和就位時變形，并設置板凳平臺。鋼筋籠吊裝時采用兩吊點起吊，先把鋼筋籠吊豎直后，再檢查是否有彎曲變形并加以糾正。鋼筋籠骨架進入孔口后，將其扶正徐徐下放，嚴禁擺動碰撞孔壁。當最后一道加勁筋接近孔口時，在主筋上均勻焊上6個吊環，并用6根鋼絲繩把鋼筋籠固定在板凳平臺上，再吊起第2節鋼筋籠同第一節對接，采用幫條焊接，幫條長度不小于16、20cm，搭接接頭對接焊好后再吊起鋼筋籠、取掉板凳平臺上的鋼絲繩下

16、放骨架，如此循環，直至把鋼筋籠骨架下放至設計標高，并用型鋼把鋼筋籠固定定位于孔位中心。鋼筋骨架的保護層，采用中心開孔、厚5cm、半徑45cm，與樁同標號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設一道，每一道沿圓周穿入68個。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置吊環，用來承擔鋼筋籠。1.3.11 導管安裝導管連接采用法蘭連接，法蘭盤加錐形活套，底節導管下端不設法蘭盤。下放導管時小心操作，避免掛碰鋼筋籠。導管安裝長度建立復核和檢查制度，避免因誤裝而造成漏水。混凝土澆注架用H18型鋼制作，用于支撐懸吊導管，吊掛鋼筋籠，上部放置混凝土漏

17、斗。導管位于孔中央，在澆筑前，進行升降試驗。導管的升降設備能力，要與全部導管充滿混凝土后的總重量和摩阻力相適應，并有一定的安全儲備。導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先灌入首批封底混凝土，首批混凝土數量要經過計算，一次性將導管埋入不少于100cm來控制砼首次數量，現場漏斗尺寸為：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。導管內首批混凝土與泥漿用隔水栓隔開，隔水栓預先用8號鐵絲懸吊在混凝土漏斗下口，當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，埋住導管口，完成封底。隨著澆注連續進行，及時提拔導管，混凝土澆注應連續進行，不能中途停止。在整個澆注過程中，導管在混凝土埋深以13m為宜。施工中指派專人負責測量導管埋置