1、（泥漿護(hù)壁）旋挖成孔灌注樁的施工中鐵十四局集團(tuán)三公司梁釗 周長進(jìn)王建文272000摘要：本文扼要介紹了旋挖鉆機(jī)泥漿護(hù)壁成孔混凝土灌注樁施工。概述中簡明的歷史性比較闡明了旋挖成孔的原理，也寓意于傳統(tǒng)工藝與現(xiàn)代技術(shù)的結(jié)合方向。文中較大篇幅系結(jié)合工程實踐，對旋挖鉆成孔工藝特點做了介紹，特別是重點提出控制鉆斗升降速度，關(guān)注鉆斗與孔壁間水動力狀態(tài)，減少泥水對孔壁的豎向沖刷及粘附作用，從而確保成孔質(zhì)量。文中結(jié)合現(xiàn)場實際，提出了部分參數(shù)參考值，有可借鑒之處。主題詞：旋挖灌注樁施工1概述旋挖鉆成孔施工法， 又稱鉆頭施工法或土鉆施工法。據(jù)筆者了解它在國內(nèi)有著悠久的歷史， 它在上世紀(jì)六十年代應(yīng)用時： 是采用人力推

2、動十字扭杠作為旋挖動力，采用滑輪升降鉆斗鉆桿。下鉆鉆進(jìn)時，增接鉆桿節(jié)段，達(dá)到一定深度；提鉆卸土?xí)r，減卸鉆桿節(jié)段，使鉆斗出地表。因而成孔速度慢，施工效率低。而正反循環(huán)泥漿護(hù)壁鉆孔施工法作為新技術(shù)，具有主導(dǎo)地位還是后來的事情?，F(xiàn)時隨著機(jī)械技術(shù)的巨大進(jìn)步， 傳統(tǒng)的工藝得到了繼承發(fā)展， 正是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步使它獲得了新的生命力。現(xiàn)時采用的旋挖鉆成孔施工法， 其成孔原理是在一個可閉合開啟的鉆斗的底部及側(cè)邊，鑲焊切削刀具，在伸縮鉆桿旋轉(zhuǎn)驅(qū)動下，旋轉(zhuǎn)切削挖掘土層，同時使切削挖掘下來的土渣進(jìn)入鉆斗內(nèi)， 鉆斗裝滿后提出孔外卸土， 如此循環(huán)形成樁孔。現(xiàn)時一般認(rèn)為：該方法成孔施工具有低噪音、低振動、扭距大、成

3、孔速度快、無泥漿循環(huán)等優(yōu)點；缺點是在粘性較大的粘土、淤泥土層中施工，回轉(zhuǎn)阻力大，鉆進(jìn)效率低，容易糊鉆。該施工法適用于填土、 硬土、粉土、砂性土、砂卵礫石層、軟中硬基巖等地層，樁孔沉渣少，孔壁泥皮薄，樁側(cè)摩阻力發(fā)揮好。常用的旋挖鉆斗有圓錐底（鍋底）式、多刃切削式、抓巖式等。它又分為泥漿護(hù)壁成孔灌注和干作業(yè)成孔灌注兩類工藝。干作業(yè)成孔灌注工藝系采用套管跟進(jìn)干式旋挖成孔，并邊拔套管邊灌注混凝土，施工工藝控制一般認(rèn)為比較容易。相對而言，泥漿護(hù)壁旋挖成孔灌注工藝較復(fù)雜一些，筆者根據(jù)江蘇宿（遷）淮（安）高速公路淮安南樞紐立交工程現(xiàn)場施工經(jīng)驗，特做總結(jié)分析如下，以期同行指正。2工程事例淮安南樞紐互通式立交工

4、程位于江蘇淮安市清浦區(qū)武墩鎮(zhèn)北側(cè)，該標(biāo)段長2.02Km，為宿淮高速公路與寧淮公路交叉，并與寧連高速、205 國道相接而設(shè)置的。橋梁基礎(chǔ) 1200mm、 1500mm鉆孔灌注樁共 590 根。該地區(qū)為平原河網(wǎng)區(qū)，處黃泛區(qū)平原和淮河沖湖積平原地貌內(nèi)，地勢總體上較為平坦， 屬于黃淮平原中東部，是黃河沖積平原地貌的主要組成部分。工程址區(qū)人工河流、 溝渠縱橫交錯，池塘星羅棋布，水田比鄰。地表土質(zhì)主要為河湖沖積、淤積形成，地表土質(zhì)多為高液限粘土，具有膨脹性，局部路段有淺層軟土，地下水位高。典型地質(zhì)柱狀圖描述如下：深度（ m）地質(zhì)情況01.5粘土：棕黃色，含鈣質(zhì)結(jié)核1.57.5粘土：棕黃色，含鈣質(zhì)、鐵錳質(zhì)結(jié)

5、核7.510.5粘土：硬塑半堅硬10.521粘土：棕黃色，鐵錳結(jié)核增多，堅硬21 25.2粘土：灰褐色，結(jié)核豐富，出現(xiàn)砂質(zhì)25.227.4粘土：棕紅色夾淡蘭色條紋，結(jié)核豐富，含砂量增大，堅硬27.429姜石層：巖石肉紅色，堅硬，巖石間夾雜粘土29 29.7細(xì)砂層：褐黃色，主要成分為長石、石英，含少許礫石29.731.6中粗砂：褐黃色、灰黃色，含礫石31.635砂粘土：灰白色，夾褐色條紋，硬塑半堅硬，含礫石35 39.7砂粘土：灰白色，質(zhì)地均勻，含鐵錳質(zhì)結(jié)核，堅硬，含礫石根據(jù)工期要求與地質(zhì)情況， 現(xiàn)場共投入了 TH14-35、HR180兩種共 5 臺全液壓旋挖鉆機(jī)。從現(xiàn)場使用效果看：設(shè)備易操作性

6、突出、整機(jī)移動方便，施工進(jìn)度快，旋挖成孔質(zhì)量好，全部灌注樁均達(dá)到了 A 類樁標(biāo)準(zhǔn)。與同現(xiàn)場、同時施工的循環(huán)鉆機(jī)相比較：單樁總能耗低；無（需要做處理的）大量廢泥漿；特別是鉆進(jìn)速度快，是國產(chǎn) 200 型循環(huán)鉆機(jī)的 20 倍以上。3施工工藝全液壓旋挖鉆機(jī)整機(jī)自動化程度高，其水平、垂直度和鉆孔中心由指示燈控制，操作室配置鉆進(jìn)深度指示儀。由于其工作效率高，施工過程自始至終，均應(yīng)做好各方面協(xié)調(diào)配合， 確保工藝流程的連續(xù)均衡。 并應(yīng)根據(jù)旋挖成孔的成孔原理及其工藝要點，抓好關(guān)鍵工藝過程控制。31 旋挖成孔（泥漿護(hù)壁）灌注樁施工工藝流程（見下圖） ：32 鉆斗升降速度旋挖成孔與循環(huán)鉆孔的成孔原理明顯不同：循環(huán)鉆

7、孔的成孔是依靠泥漿循環(huán)護(hù)壁，依靠泥漿攜帶渣土沉淀于地表而實現(xiàn)；而旋挖成孔則靠鉆斗挖裝巖土直接提升卸到地表，護(hù)壁采用穩(wěn)定液（泥漿）或套筒（主要是干挖工藝采用）。穩(wěn)定液（泥漿）護(hù)壁情況下，問題的要點在于鉆斗的升降運(yùn)動會帶動漿水運(yùn)動，從而沖刷與粘附作用于孔壁。從水動力學(xué)的角度而論，邊壁（水力學(xué)意義的，而非指孔壁）急劇變形發(fā)生邊界層分離，引起能量損失， 且邊壁變形程度不可改變的情況下，即鉆斗大小、形狀無法可變，則控制鉆斗升降速度，是很自然的選擇。鉆斗鉆進(jìn)截面積A 與鉆斗外側(cè)切削刀具回轉(zhuǎn)的截面積a 之比例 A/a ，隨樁徑增大而增大， 提升鉆斗時， 泥漿在鉆斗與孔壁之間的流動速度加快， 并產(chǎn)生壓力激動，

8、易造成孔壁坍塌。 因此需要根據(jù)不同樁徑控制鉆斗升降速度， 且樁徑愈大愈應(yīng)加強(qiáng)控制。鉆斗截面積 A 與外切刀回轉(zhuǎn)面積a 之比 A/a鉆斗升降速度參考值樁徑空鉆斗升降（ m/s）裝滿渣土鉆斗升降（ m/s）（mm）粘土砂層粘土砂層12001.00.80.650.515001.00.80.550.433 穩(wěn)定液（泥漿）旋挖成孔采用穩(wěn)定液（泥漿）護(hù)壁工藝時，為保證孔壁穩(wěn)定和孔底沉渣符合設(shè)計要求，需采用優(yōu)質(zhì)化學(xué)泥漿護(hù)壁。旋挖作業(yè)時，保持泥漿液面高度，以形成足夠的泥漿柱壓力， 并隨時向孔內(nèi)補(bǔ)充泥漿； 而灌注混凝土?xí)r， 宜適時做好泥漿回收，以再利用并防止造成環(huán)境污染。本工程配漿材料及配比為：水：膨潤土：碳酸

9、納=1：0.04 ：0.0002配制程序為：水膨潤土粉碳酸納性能：粘度 1822 秒，比重 10.5 11.5 ，含砂率 2%，PH=8 9成孔后泥漿指標(biāo)基本如下：a)24 小時后泥漿指標(biāo)：底部比重: 1.07粘度 : 19中部比重:1.065粘度 : 19頂部比重:1.06粘度 : 19b)泥漿流失量：終孔 8 小時泥漿面下降 20 25 厘米；終孔16 小時泥漿面下降 30 35 厘米。c)泥漿的粘著力：采用18 米長螺紋鋼放入成孔泥漿中，24小時后取出未發(fā)現(xiàn)有粘著泥漿。34 旋挖作業(yè)其他要點盡可能根據(jù)地層正確選擇鉆斗類型結(jié)構(gòu)，軟土層選擇楔形齒、小切削角、小刃角、齒寬稍大；硬土層則選用較大

10、切削角、較窄的彎曲齒套；粘土層的齒間距宜大些，以免糊鉆。鉆進(jìn)硬層，回次進(jìn)尺深度太小，斗內(nèi)鉆渣太少時，可換用小直徑筒形齒狀鉆斗，先鉆一小孔，然后再用鉆斗擴(kuò)孔鉆進(jìn)。也可換用短螺旋鉆鉆進(jìn)或松動硬巖土層，然后再下鉆斗撈渣?，F(xiàn)場鉆進(jìn)姜石層時，我們即采用短螺旋鉆鉆進(jìn)又反轉(zhuǎn)回鉆，以減少對孔壁撓動，起松動作用。鉆進(jìn)砂礫石層，為保證孔壁穩(wěn)定可事先向孔內(nèi)投入適量粘土球；下入孔內(nèi)的鉆斗，裝閉合閥板，以防提鉆時砂礫石從底部漏落。3 5 清孔旋挖鉆進(jìn)至設(shè)計終孔標(biāo)高后，將鉆斗留在原處繼續(xù)旋轉(zhuǎn)數(shù)圈，將孔底虛土盡量裝入斗內(nèi)，起鉆后仍需在孔底虛土進(jìn)行清理。下入鋼筋籠后，再測孔底沉渣是否超標(biāo)，如超標(biāo)則進(jìn)行二次清孔。從工程實際看，一般成孔 24 小時后，沉渣厚度為25 厘米左右。4現(xiàn)場管理誠然，全液壓旋挖鉆機(jī)設(shè)備自動化水平高，但同樣離不開有效的現(xiàn)場管理。首先要重視施工的前期準(zhǔn)備工作。特別是由于設(shè)備自重較大，總動力大，現(xiàn)場樁位的地基加固是一個重要的問題。其次，應(yīng)重視現(xiàn)場的各項檢測與記錄，特別是地質(zhì)層的判定與記錄。由于鉆進(jìn)快，而各種資料是迅速調(diào)整其各工藝細(xì)節(jié)的當(dāng)然依據(jù)。另外，鉆斗升降速度的嚴(yán)格管理，穩(wěn)定液（泥漿）的管理，鋼筋籠及混凝土的作業(yè)管理都是現(xiàn)場管理的重點。5幾點體會通過泥漿護(hù)壁旋挖成孔灌注樁的施工實踐，筆者深有體會：1現(xiàn)時旋挖成孔法，不僅具有低噪音、低振動、扭矩大、成