旋挖灌注桩在市政桥梁工程中的应用

邢 乐 刘韦巍

郑州市市政工程质量监督专业站（450000）

为缓解交通拥堵，郑州市大量修建城市立交及高架桥梁。灌注桩基础具有施工方便、承载力高、适应性强的特点，在市政桥梁工程中大量使用，而旋挖工艺成孔因成孔泥皮薄、孔径规矩、施工污染小、噪声低、效率高、适合深孔施工等优点而被广泛采用。

1 旋挖成孔灌注桩的工艺特点

1）旋挖钻机的操作以全自动液压控制系统为特点，技术先进，钻机重心低，稳定性好，定位精准，精度高。钻杆的垂直度及中心位置均由电脑控制，自动化程度高。钻机备有钢护筒，能有效防止塌孔、扩孔、缩孔等现象发生，保证桩身的质量。2）旋挖钻机伸缩钻杆快速升降、快速卸土，缩短了钻机辅助作业时间，提高了钻进效率，成孔速度快、质量高。成孔后清孔速度快，符合市政桥梁工期要求紧的特点。3）旋挖钻机由履带底盘承载，接地压力小，在施工场地内行走移动方便，机动灵活，对桩位的定位非常精确方便，转移工地时可用拖车载运，钻机和钻杆拆卸方便，施工比较简便。4）旋挖钻机的地层适应能力强，适用于不同的地质情况，既可以在粘土、沙土、粉土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地层施工，也可以在地下水位较高，卵石较大的地层中施工。5）旋挖钻机在成形后的桩孔孔壁上形成较为明显的螺旋线。有助于提高桩身的摩擦力。6）施工现场较为干净，施工噪声低，不污染环境，环保特点突出，所以，适用于环境保护要求高的施工地区，被誉为“绿色施工工艺”。7）旋挖钻机使用泥浆仅仅用来护壁，而不用于排渣，成孔使用泥浆基本上等于孔的体积，且泥浆经过沉淀和除砂后还可以多次反复使用。8）旋挖钻机自带柴油动力,缓解了市政工程施工现场供电困难的矛盾，并排除了铺设动力电缆所造成的安全隐患。9）吊车放置钢筋笼、导管、灌注混凝土等施工现场较其他工艺容易布置。10）旋挖钻机配合不同的钻具，适用于干式（短螺旋）、湿式（回转斗）及岩层（岩心钻）的成孔作业，由于其具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大等特点,适应我国大部分地区的土壤地质条件。

2 旋挖钻机的工艺原理

旋挖钻机将整体自重置于可自动行走的履带式底盘上，以自带柴油发动机输出动力来提供施工现场所需要的大功率电源，利用筒式钻斗底部的斗齿，在液压油缸的加压下钻进，切削土体并压入容器内，由钻杆提出筒式钻头，出孔后快速回转倒土，如此循环反复完成钻孔作业，桩孔达到设计要求的深度和质量后，由吊车安装钢筋笼和导管，灌注水下混凝土。

3 旋挖钻机的施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

桩孔定位→旋挖钻机安放钢护筒→拉十字线校核护筒中心（与桩孔中心一致）→实测钢护筒顶标高→旋挖机钻进（记录时间、深度、土质情况等参数）→钻进至设计深度附近通知有关部门验孔，如符合要求，清孔，实测孔深，计算钢筋笼长度、制作钢筋笼(如不符合,继续钻进)→安装钢筋笼和导管→灌注水下混凝土。

3.2 操作要点

1）平整场地、桩位的测量放样采用全站仪坐标法来进行桩的中心位置放样，放样后四周设护桩并复测，误差控制在5 mm以内，桩位用直径10 mm、长400 mm钢筋打入地面300 mm（四周用混凝土保护），作为桩的中心点，然后在桩位周围做上标记，既便于寻找又可以防止机械移位。

2）护筒的埋设

①对护筒的要求。护筒选用整体式钢制护筒，壁厚根据长度的不同选用5～20 mm，为了增加护筒的刚度，防止周转使用中的变形，在护筒的上口和中部的外侧各焊一道加劲肋，护筒内侧应比钻头直径大100 mm。

②埋设护筒。在埋设护筒前，首先对场地进行平整，清除杂物。在施工中，护筒的埋设采用旋挖钻机静压法来完成。护筒埋设后再将桩位中心线通过四个控制护桩引回,使护筒中心与桩位中心重合，并在护筒上用红油漆标识护桩方向线位置，确认护筒平面位置的偏差不大于50 mm，倾斜度的偏差不大于l%，将其周用粘土填实。

3）钻机就位、泥浆制备

①钻机就位。旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置,并在操作室内有仪表准确显示电子读数，当钻头对准桩位中心十字线时,各项数据即可锁定，勿需再作调整。钻机就位时钻头中心和桩位中心应对正准确，误差控制在2 cm以内。

②调制化学泥浆。化学泥浆调制的好坏是钻孔桩施工是否顺利的一个关键性指标，因为塌孔是灌注桩施工中最为常见的事故，为了解决这一关键的技术问题，就要制备符合性能指标的泥浆。泥浆护壁一般采用优质的膨润土、烧碱、纤维素等根据实际地质情况按一定比例配置而成，并随着旋挖钻进用泥浆象持续注入孔内，起到静压护壁作用，防止发生塌孔事故。

4）钻进

当钻机就位准确，泥浆制备合格后即可开始钻进。钻进时每回进尺控制在600 mm左右。刚开始要放慢旋挖速度，注意放斗要稳，提斗要慢，特别是在孔口5～8 m段旋挖过程中要通过控制盘来监控垂直度，如有偏差及时进行纠正，而且必须保证每挖一斗的同时及时向孔内注浆，使孔内水头保持一定高度，以增加压力，保证护壁的质量。同时，做好整个过程中的钻进记录，随时据不同地质情况调整泥浆指标和旋挖速度。弃渣与旋挖钻进同步进行。

5）成孔验收

当钻孔达到设计标高并经检查符合相关要求后，应立即进行清孔作业。

6）钢筋笼安装

完成清孔作业并经检查符合规定要求后，应及时、准确地将钢筋笼吊放在桩孔内并固定就位,以免在灌注混凝土时被混凝土顶出或发生位移等事故。

7）放入导管，灌注水下混凝土

灌注水下混凝土，一般采用不漏水的钢制导管进行，内径为250～300 mm，导管在混凝土内的深度不宜小于2 m或大于6 m。

8）拔出混凝土导管及钢护筒

混凝土浇灌时，应逐步提升护筒，护筒内混凝土不宜过高，但不应小于l m，以防护筒内外侧摩擦阻力超过起拔能力，造成拔不出护筒。起拔钢护筒时，导管要用钢丝绳另外固定，避免受到震动造成导管内混凝土离析堵塞,如果混凝土灌注顺畅，钢护筒孔段灌注时间短，也可以在混凝土全部灌注完毕后整体起拔钢护筒，但该项工作必须确保在混凝土初凝前5 h完成。

至此，混凝土桩基施工即告完成。

4 控制要点

4.1 桩基成孔

主要检查桩孔直径、桩孔深度是否符合设计要求。

4.2 钢筋笼的制作安装

钢筋笼所用钢筋的品种和规格均应符合设计要求，并有出厂合格证及按规定实验合格后方可使用，钢筋笼的绑扎制作应符合设计及规范要求。吊装时要有保证钢筋笼不弯曲变形的措施，下放后的钢筋笼中心应与孔位中心重合,钢筋保护层的控制，应事先采用混凝土垫块牢固固定于钢筋笼外侧，下放钢筋笼时，须缓慢下放，防止碰撞孔壁引发塌孔事故。

4.3 浇筑水下混凝土

混凝士浇筑导管使用前应试拼，无裂缝、弯折，进行水密、承压及接头抗拉强度实验，安装时要固定在桩的中心,上部安装储料漏斗,底部离孔底250～400 mm。混凝士灌注过程中，要随时检查孔内混凝土面的高度位置，掌握好拆除导管时间，使导管埋入混凝土内深度始终保持在2～4 m以内，并做好每根桩的混凝土的浇灌详细记录，督促承包单位按规定每根桩留置混凝土试块一组。

5 工程应用实例

郑州市某立交桥工程，桥梁全长约4 km，面积7万多平方米，工程总投资约37 000万元，桩基成孔采用了旋挖钻机灌注桩施工方法，泥浆护壁。桩基总量793个，桩径1 000 mm、1 500 mm，桩长40～50 m,于2009年6月开工建设,2009年10月完成了全部灌注桩的施工。在有效工期内，旋挖钻机桩基成孔、灌注混凝土每天平均完成10根以上。2009年11月按规定进行了单桩抗压静载实验及桩身完整性低应变检测，检测结果全部符合设计及施工验收规范要求。

6 结语

通过采取各种监督手段及对质量控制点的严格控制，我站圆满完成了本工程基础灌注桩的监督任务，获得了、创造了良好的社会效益，为监督同类工程项目积累了丰富的经验。