1、 引言
大麗鐵路是國(guó)家中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃中滇藏鐵路的一段，是建設(shè)西南進(jìn)出境國(guó)際通道的重要一段。它的建設(shè)對(duì)于完善云南鐵路網(wǎng)和擴(kuò)大我國(guó)與東南亞、南亞國(guó)家的聯(lián)系具有重要意義。沿線設(shè)大理、上關(guān)、鶴慶、仁和、麗江等十三個(gè)車站，大麗全長(zhǎng)164公里，設(shè)計(jì)時(shí)速160km/h。
DK正線紅山特大橋是大麗鐵路重點(diǎn)控制工程之一。此橋位于云南省大理市，施工里程為DK05+238.06至DK06+587.05，全長(zhǎng)1348.99。本橋?yàn)檎€單線橋與聯(lián)絡(luò)線單線橋合并為雙線橋，位于直線、緩和曲線及圓曲線上。本橋墩臺(tái)共計(jì)43個(gè)。全橋樁基334根，樁基礎(chǔ)為直徑1.5m的摩擦樁，樁長(zhǎng)最深為67米。
2、旋挖鉆孔的工作原理及特點(diǎn)
2.1旋挖鉆孔的工作原理
旋挖鉆孔首先轉(zhuǎn)動(dòng)底門鑲嵌斗齒的鉆斗切削巖土，并將巖土裝入鉆斗內(nèi)，然后由利用鉆機(jī)卷?yè)P(yáng)機(jī)以及伸縮鉆桿提出卸土，如此循環(huán)往復(fù)，不斷削土、取土、卸土，直至鉆至設(shè)計(jì)深度為止。對(duì)粘結(jié)性較好的巖土層，可采用干式鉆進(jìn)工藝，不需泥漿護(hù)壁。而對(duì)于松散易坍塌土層，或有地下水存在導(dǎo)致孔壁不穩(wěn)定時(shí)，必須泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)工藝。
2.2旋挖鉆孔的特點(diǎn)
①成孔速度快、效率高，可有效保證施工進(jìn)度。施工時(shí)提鉆以及換鉆的時(shí)間短，平均鉆進(jìn)速度可達(dá)到5～8m／h。
②孔壁不產(chǎn)生泥皮。在成孔過(guò)程中孔壁受到鉆斗的刮擦，在鉆孔壁上形成明顯的螺旋線，這加大了樁基成型后的摩擦力。
③鉆機(jī)安裝拆卸簡(jiǎn)單。鉆機(jī)能自身行走，移位就位都較快，在施工場(chǎng)地能快捷到達(dá)指定地點(diǎn)。
④機(jī)械化程度高。鉆機(jī)設(shè)備性能較好，電腦能精確定位鉆孔坐標(biāo)及顯示鉆孔垂直度和鉆孔深度，成孔質(zhì)量高。
⑤對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)污染小。旋挖鉆既可干式鉆進(jìn)作業(yè)，亦可在水中鉆孔，孔內(nèi)沉渣較少，施工現(xiàn)場(chǎng)整潔，噪聲低，并對(duì)施工環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)。
3、旋挖鉆頭的類型及應(yīng)用
3.1旋挖鉆頭的類型
在灌注樁施工過(guò)程中，選用合適的鉆頭對(duì)減少鉆頭消耗、提高成孔速度和質(zhì)量、節(jié)約能源以及提高施工效率都起著至關(guān)重要的作用。旋挖鉆頭實(shí)際上是個(gè)盛土的筒式容器，只是在下側(cè)焊接切削土層的刀片。在施工中遇到硬巖基層以及卵礫石層等復(fù)雜地層時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)情況選用合適的鉆頭。鉆頭的類型有很多，常用的鉆頭可分為兩大類：回轉(zhuǎn)鉆頭，包括單底土斗和雙底撈砂斗；嵌巖鉆頭，包括短螺旋鉆頭、嵌巖筒鉆和牙輪鉆頭。
3.2旋挖鉆頭的應(yīng)用
施工時(shí)要求鉆頭具有一定的剛度，在鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆頭不產(chǎn)生移動(dòng)或搖晃，其安裝應(yīng)符合生產(chǎn)廠家標(biāo)準(zhǔn)。在施工前，應(yīng)詳細(xì)勘察施工處的地質(zhì)情況，并根據(jù)具體巖層合理選用鉆頭?；剞D(zhuǎn)鉆頭主要用于處于地下水位以上的粘性土、粉土、中等密實(shí)砂土、填土以及全風(fēng)化巖層；巖心回轉(zhuǎn)斗主要用于風(fēng)化巖層以及有裂紋的巖石；嵌巖螺旋鉆頭主要用于碎石土、中等硬度巖石及半風(fēng)化巖層。對(duì)于一般土層，可配用摩擦鉆桿和回轉(zhuǎn)鉆頭；而對(duì)于堅(jiān)硬巖層，可選用巖心回轉(zhuǎn)斗、嵌巖鉆頭等。
4、旋挖鉆在鉆孔灌注樁中的應(yīng)用
4.1工藝流程
灌注樁是一項(xiàng)施工工序多、質(zhì)量要求高、施工時(shí)間短、精度要求高、工作不間斷的地下隱蔽工程。要保證灌注樁的質(zhì)量，就必須在施工前根據(jù)相應(yīng)的地質(zhì)情況，合理安排施工流程，以便指揮現(xiàn)場(chǎng)施工。旋挖鉆在鉆灌注樁中的具體施工工藝流程如下圖所示：
圖1旋挖鉆機(jī)鉆孔灌注樁施工工藝流程圖
4.2施工準(zhǔn)備
在進(jìn)行施工前要合理布置施工現(xiàn)場(chǎng)，清理影響施工的障礙物，地勢(shì)較低處用土回填，達(dá)到“三通一平”的要求。妥善保護(hù)好引入施工場(chǎng)地水平高程的控制點(diǎn)，并在施工中應(yīng)經(jīng)常復(fù)測(cè)，以確保其準(zhǔn)確性。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行排樁，并在圖紙上標(biāo)出圍護(hù)樁位置及編號(hào)。內(nèi)業(yè)復(fù)核無(wú)誤后，到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行放線定樁，并做好樁位的軸線標(biāo)記。
接下來(lái)就是調(diào)配泥漿，在調(diào)配過(guò)程中應(yīng)對(duì)泥漿的相對(duì)密度、膠體率、粘度等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)都符合要求后方可投入使用。在泥漿循環(huán)使用前，應(yīng)對(duì)其各項(xiàng)指標(biāo)再進(jìn)行檢測(cè)，做到循環(huán)一次檢查一次，以保證泥漿的含砂率不宜超過(guò)0.4%。
4.3成孔作業(yè)
鉆孔前應(yīng)先根據(jù)設(shè)計(jì)要求測(cè)算出孔深，以便當(dāng)鉆機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)能采用測(cè)繩測(cè)量，確保鉆孔深度。在利用旋挖鉆鉆孔時(shí)應(yīng)先在護(hù)筒內(nèi)注入泥漿，并開(kāi)始緩慢鉆進(jìn)，當(dāng)鉆進(jìn)深度達(dá)到護(hù)筒下2m后，方可按正常速度鉆進(jìn)。循環(huán)鉆機(jī)在施工時(shí)隨鉆進(jìn)深度不斷拆接鉆桿，在這過(guò)程中必須要隨時(shí)注意垂直控制儀表，以保證鉆桿垂直度。并要隨時(shí)監(jiān)測(cè)泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)，尤其是泥漿中含砂情況，保證泥漿沉淀后能回收循環(huán)再利用。并在鉆進(jìn)過(guò)程中記錄有關(guān)參數(shù)及地質(zhì)情況，以便核對(duì)地質(zhì)資料，為下個(gè)相鄰樁基的施工做好準(zhǔn)備工作。
清孔是保證灌注樁質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)清孔能確保樁孔的質(zhì)量、孔底沉渣厚度、孔壁泥垢以及循環(huán)液中含渣量等符合樁孔要求。當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后，應(yīng)將鉆斗留在設(shè)計(jì)深度處機(jī)械旋轉(zhuǎn)數(shù)圈，盡量將孔底沉渣裝入斗內(nèi)。起鉆后仍需對(duì)孔底沉渣進(jìn)行再次清理，一般利用沉渣處理鉆斗排出沉渣，若沉淀時(shí)間長(zhǎng)，則采用水泵進(jìn)行濁水循環(huán)。
4.4吊裝鋼筋籠
旋挖鉆孔灌注樁的顯著特點(diǎn)就是成孔快，且成孔后孔底沉渣少。因此在鋼筋籠制作和安裝時(shí)應(yīng)當(dāng)采取合理措施，避免安裝鋼筋籠時(shí)刮傷孔壁，這樣可以大大降低沉渣厚度，并有效防止塌孔的發(fā)生。這就要求嚴(yán)格控制鋼筋籠的制作質(zhì)量，重點(diǎn)是控制鋼筋籠外徑和直線度，且主筋搭接以及縱橫筋交叉點(diǎn)的焊接質(zhì)量必須滿足要求，要做到同一根主筋不得有兩處駁接接頭，同區(qū)段內(nèi)接頭數(shù)不超過(guò)鋼筋總數(shù)的50％。在制作鋼筋籠過(guò)程中，要有足夠的混凝土墊塊保護(hù)層厚度，這樣既可避免鋼筋籠在安裝時(shí)碰撞孔壁，又可保證混凝土保護(hù)層厚度均勻以及鋼筋籠在灌注樁體內(nèi)的位置正確。鋼筋籠的吊裝應(yīng)采用3點(diǎn)起吊，并保持籠軸線重合，鋼筋籠要緩慢落入樁孔就位。
4.5灌注混凝土
在混凝土澆筑前，應(yīng)按照具體情況擬定澆筑計(jì)劃，并根據(jù)導(dǎo)管布置以及混凝土澆灌量，確定導(dǎo)管與混凝土高度上升量的關(guān)系，預(yù)先擬定好泵送混凝土量以及拔出導(dǎo)管的時(shí)間，保證鋼筋籠在灌注過(guò)程中不出現(xiàn)上浮和下沉的現(xiàn)象。混凝土開(kāi)始澆筑后，應(yīng)保證混凝土連續(xù)灌注，隨著樁中混凝土不斷上升，做好灌注記錄，并緩慢將導(dǎo)管向上提升。在澆筑過(guò)程中禁止將導(dǎo)管拔出混凝土面，并保持導(dǎo)管做幅度為30cm的上下運(yùn)動(dòng)，且不宜過(guò)劇。澆筑過(guò)程中要根據(jù)規(guī)范要求，對(duì)混凝土抽樣檢查，以保證灌注樁的抗壓強(qiáng)度滿足規(guī)范要求。
5、本工程采取的方案
本工程橋梁樁基地質(zhì)情況復(fù)雜，經(jīng)過(guò)勘察得知該處土層依次為淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粉細(xì)砂、中細(xì)砂、礫巖。該處地質(zhì)條件差，在基坑開(kāi)挖時(shí)，粉細(xì)砂層容易形成管涌，造成安全事故。根據(jù)本工程具體情況，在進(jìn)行樁基施工時(shí)采用旋挖鉆機(jī)開(kāi)挖灌注樁孔。在地表以下20m內(nèi)為淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土，此時(shí)采用摩擦鉆桿和回轉(zhuǎn)鉆頭。在20m以下土質(zhì)較硬，此時(shí)采用巖心回轉(zhuǎn)斗、嵌巖鉆頭，并針對(duì)其具體的地層情況制定不同的斗齒焊接角度。在本次施工中，由于樁基較深，下層巖石堅(jiān)硬，因此，鉆斗的筒體和底板采用強(qiáng)度高、耐磨好的合金Mn板制作。本工程在施工過(guò)程中，出現(xiàn)鉆孔樁清孔時(shí)沉渣厚度超過(guò)規(guī)范的現(xiàn)象，針對(duì)這個(gè)狀況，在灌注混凝土前，采用高壓水槍對(duì)孔底進(jìn)行高壓射水，在保證孔底沉渣達(dá)到規(guī)范要求后，立即灌注混凝土。通過(guò)這個(gè)方法很好的解決了這一現(xiàn)象，使得施工能夠正常進(jìn)行。
6、結(jié)論
近年來(lái)，灌注樁在我國(guó)鐵路橋梁樁基中的應(yīng)用越來(lái)越普遍，其整個(gè)施工過(guò)程都是隱蔽的，每道施工工序都必須從嚴(yán)要求，其中任何一道工序出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的后果。旋挖鉆孔克服了機(jī)械成孔時(shí)孔底沉渣較多，樁側(cè)摩阻力小，泥漿管理差的缺點(diǎn)，以其成孔速度快、效率高、適應(yīng)強(qiáng)、污染小的優(yōu)點(diǎn)成為了灌注樁成孔設(shè)備中的佼佼者，越來(lái)越受到同行的認(rèn)可，是一種理想的施工工藝。
