旋挖成孔施工技術(shù)在高強度巖石地基大直徑鉆孔灌注樁中的應用

旋挖成孔施工技術(shù)在高強度巖石地基大直徑鉆孔灌注樁中的應用在高強度巖石地基橋梁大直徑鉆孔灌注樁樁基施工中，推廣應用先進的旋挖成孔施工工藝具有較為顯著的施工效益。文章主要闡述了包括旋挖鉆機的技術(shù)性能及特點，以及在高強度巖石地基旋挖鉆機成孔施工中出現(xiàn)的相應問題的分析總結(jié)，并對旋挖鉆機在類似地層施工時出現(xiàn)的問題提出了相應的應對措施。標簽：巖石地基；大直徑鉆孔灌注樁；旋挖成孔；存在問題；應對措施1背景工程介紹1.1工程設(shè)計概況該工程為重慶某在建跨嘉陵江大橋工程，主橋橋跨布置為140+240+140m的三跨預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，主橋全長528m，復線橋主橋設(shè)墩位P8#、P9#、P10#墩和P11#橋臺，其中P9#、P10#主墩為連續(xù)剛構(gòu)體系，P9#墩位于河漫灘，并臨近于嘉陵江中心地段，P9#主墩設(shè)樁基承臺基礎(chǔ)，該墩設(shè)12根Φ2.8m樁基，樁長18m，樁平面間距縱橫為6.5m，樁基混凝土強度等級C30。1.2地質(zhì)狀況根據(jù)P9#墩位處地質(zhì)勘察資料，原地面地貌較為平緩，地面標高為164.92～167.01m，平均地面標高為165.965m左右，地表面有砂卵石層覆蓋，厚度約0.7～3.8m，平均厚度約2.3m左右，卵石直徑5～10cm。以下為泥質(zhì)砂巖和砂巖互層，巖石以下4～6m左右為強風層，局部泥質(zhì)較重，裂隙較為發(fā)育，巖層傾角較小，接近于水平狀態(tài)。地勘時其涌水量為13.24立方米/天，但在基坑開挖過程中或受江水水位增高的影響，其涌水量將大大增加，為可挖狀態(tài)。2設(shè)備選擇與成孔原理根據(jù)橋址區(qū)域工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及水文情況，P9#墩基礎(chǔ)施工需在3～6月嘉陵江枯水期完成施工，而且需在承臺外先組織土圍堰施工，在土圍堰保護下進行承臺基坑開挖和樁基礎(chǔ)施工，考慮到承臺基坑處巖層裂隙較發(fā)育，采用人工挖孔樁排水困難，而采用沖擊鉆孔速度較慢，進度難以保證，而旋挖鉆孔進度快，安全性能好，但墩位基礎(chǔ)處巖層強度較高，設(shè)計樁徑較大，小型旋挖鉆機難以鉆進。對此，經(jīng)多方對比、論證，最后決定采用400噸大型旋挖鉆機進行樁基旋挖造孔。該鉆機由機身主體、液壓桿、導向架、鉆桿、鉆頭等組成，每臺鉆機自重約80噸?？赏瓿勺孕行凶?、對中、調(diào)整垂度、鉆進、出碴、清孔等全部成孔動作。其造孔原理是采取鉆桿的旋轉(zhuǎn)帶動鉆頭的旋轉(zhuǎn)，將樁孔內(nèi)巖體進行切削磨碎，對磨碎的巖體碎碴通過進入鉆頭套筒內(nèi)，隨鉆桿提升孔外后進行卸碴，如此反復鉆進、出渣等施工循環(huán)，最后形成樁基的造孔。3施工方法3.1孔口護筒旋挖成孔灌注樁護筒采用鋼護筒，根據(jù)P9#墩樁基斷面尺寸，P9#墩鋼護筒規(guī)格采用Φ3000×10mm（面板厚10mm）。旋挖鉆機埋設(shè)鋼護筒時，宜先采用稍大口徑的鉆頭鉆至預定位置，提出鉆頭后，再用鉆斗將鋼護筒壓入到預定深度。3.2造孔鉆機布置本次施工的P9#墩12根樁基，P9#墩縱向布置共三排，每排4根。由于鉆機工效較高，本次使用一臺旋轉(zhuǎn)鉆機即可，采取分排一次完成后再進行第二排樁基鉆孔，鉆孔順序從嘉陵江下游至上游方向依次進行。3.3旋挖造孔旋挖鉆機布置就位后應穩(wěn)定牢靠，防止位移沉降，確保鉆孔質(zhì)量。鉆機位置定位準確后，在樁孔中心位置上安裝鉆頭。針該墩位處巖層整體情況，P9#墩先采用Φ1.5m齒板筒鉆頭進行套孔鉆進及出碴，當鉆孔深度距設(shè)計孔底0.5m時可停鉆，然后采用Φ2.0m齒板筒鉆頭進行鉆進及出碴，再采用Φ2.5m齒板筒鉆頭進行鉆進及出碴，最后采Φ2.8m齒板筒鉆頭進行鉆進及出碴，最后完成0.5m深度樁孔形成。旋挖造孔的成孔孔徑和垂直度，全部由機械自身進行控制，通過操作室內(nèi)的水平垂直儀觀察到鉆孔垂直度情況。成孔鉆進過程中密切進行目測觀察，發(fā)現(xiàn)問題好及時糾正。在造孔過程中，跟蹤檢查碴樣以確定各種巖石層厚度和標高，及時記錄整理完善隱檢資料。經(jīng)工藝性生產(chǎn)試驗，每孔樁基造孔從開始到結(jié)束共需兩天時間，完全滿足施工進度計劃要求。3.4清孔對隱檢確認后的樁孔按規(guī)定進行孔底清理。根據(jù)鉆孔樁樁底的設(shè)計標高和護筒頂標高，計算出鉆孔深度，用測繩檢查孔深，到位后進行清孔。對孔底沉渣用沉渣儀檢測，沉渣厚度滿足端承樁的不大于50mm規(guī)范要求后方進行下一道工序施工。4旋挖鉆機在巖石地層中存在的問題及應對措施4.1旋挖鉆機在巖石地基施工大直徑樁基，由于巖石強度較高，鉆機鉆進破碎壓力大。對此，如直接采用設(shè)計樁徑的鉆頭施工，施工負荷大，難以鉆進，應先采取小直徑鉆頭鉆芯，大直徑鉆頭逐級擴孔的方式分次鉆進，本工程P9#墩設(shè)計采用2.8m樁徑，施工分四種鉆頭鉆進，分別為1.5m、2m、2.5m、2.8m。4.2旋挖鉆機成孔存在的弊端是難以直觀反應地層巖性變化。對此，旋挖鉆進過程中，必須及時收集渣樣以確定各層巖石厚度和標高。4.3P9#墩基礎(chǔ)為巖石地基，施工中不采用泥漿進行護壁。對于巖石地基上存在砂卵石覆蓋層，施工中采用鋼護筒安裝至覆蓋層以下，以避免覆蓋層坍塌。4.4本次P9#墩樁基旋挖工藝成孔的重點難點在于孔底成渣的處理，主要表現(xiàn)為P9#墩基礎(chǔ)巖層裂隙較發(fā)育，且整個巖盤分布有水平裂隙并與嘉陵江河床連通，形成透水通道，河床透水夾帶泥沙和旋挖鉆頭磨碎的巖體鉆渣部分沉淀，導致終孔后孔底沉渣厚度超標，且采用專用清孔底板鉆筒無法滿足清孔質(zhì)量要求。對此，沉渣的清理成為樁基成孔質(zhì)量控制的關(guān)鍵。（1）P9#墩樁基采用水下混凝土澆筑，因樁孔巖壁分布的水平裂隙與嘉陵江河床連通，樁孔內(nèi)存在河床透水情況，無法采用造漿、循漿、懸渣的方法進行沉渣處理。對此，經(jīng)多種處理方法分析、比選、論證，決定采用氣舉法進行孔底沉渣清理，經(jīng)實踐證明沉渣清理效果良好，清孔后沉渣厚度完全滿足設(shè)計及規(guī)范要求。（2）清孔第一次清孔采用旋挖鉆機進行初步清孔，第二次采用氣舉法進行徹底清孔。

采用氣舉法進行清孔是通過空壓機送風作用在導管底端形成負壓，將沉渣在負壓作用下上升并排除孔外，需使用空壓機、導管、高壓風管等設(shè)備。

將吸渣導管頭置于沉渣面，沿孔邊到中心依次圓周作業(yè)進行吸渣，保證孔底全斷面吸渣到位；當吸出的沉渣量減少時，導管出水口的水質(zhì)顏色由濃變淺時，表明沉渣在逐漸減少，最后達到徹底清孔目的。

在吸渣過程中必須連續(xù)補水、保持孔內(nèi)水位，采用多臺潛水泵同時抽取江水進行補水，以確保負壓吸渣效果。

沉渣檢測。當孔底吸渣清渣徹底后，進行沉渣檢測，檢測部位在孔邊4點和圓中心點，共計檢測點位5個，每點測2次以上，時間間隔1小時，沉渣厚度符合設(shè)計及規(guī)范要求后，進行鋼筋籠吊放。5結(jié)束語旋挖鉆機作為一種新型鉆孔設(shè)備，具有功率大、鉆孔速度快、自動化程度高、移動靈活方便、定位準確、節(jié)約勞動力、生產(chǎn)安全、工作方便、環(huán)保性能好、噪聲小、工作效率高、工期效益顯著、降低施工成本等特點。但它也有因自身工藝特點帶來的一些問題，且其施工工藝環(huán)節(jié)多，施工控制稍有不慎，便會導致質(zhì)量問題出現(xiàn)。因此，根據(jù)旋挖成孔的施工作業(yè)特點，通過對旋挖成孔技術(shù)適用性的分析、論證，在施工過程中應建立針對其工藝特點的環(huán)節(jié)控制體系及應對處理措施，充分發(fā)揮其施工