浅谈旋挖钻成孔施工技术在高速公路桥梁桩基施工中的应用实践

王燕浩

摘 要：目前在高速公路建设中，出现大量桥梁工程，桥梁基础广泛采用灌注桩基础。旋挖钻成孔技术作为自动化程度较高的成孔技术是桥梁桩基施工方法的选择之一。本文通过工程实例对挖旋挖钻成孔技术在高速公路桥梁桩基施工中的应用实践进行了阐述和总结。

关键词：旋挖钻成孔技术;高速公路;桥梁桩基;应用实践

随着环保理念的深入人心，在高速公路建设中，除江河、深沟、深壑等设计桥梁跨越外，对较平缓高于20m的填方区段以及在生态恢复脆弱地区也尽量采用桥梁跨越。这样在高速公路建设中出现了大量桥梁工程，而桥梁基础往往采用灌注桩。这就为旋挖钻桩基础施工技术在高速公路桥梁桩基施工中的应用提供了契机。下面以工程实例就旋挖钻成孔技术在高速公路桥梁桩基应用进行阐述。

一、工程概况

某高速公路土建K71+690～K80+561.75段，主线全长8.872公里。线路布设于红河两岸;桥梁共21座，其中特大桥2座（K73+790南沙红河特大桥及K76+611左幅瓦遮河特大桥）;桥梁基础均为钻孔灌注桩基础，主要有Ф1.6m、Ф1.8m、Ф2.5m的桩基，数量较多合计1000余根。桩基除少部分布设于河谷、沟箐陡峭地带，大部分布设与平缓河床、山间缓坡地（立交区）、山脚河岸缓坡地。桩基地质主要是黏土、粉砂、砂砾石、软岩及风化岩等土层。

二、桩基成孔方案选择

考虑项目距离省会城市不到300KM，工程桩基数量较大及地质状况，结合常用的冲击钻和旋挖钻适用条件和特点，为充分发挥旋挖钻成孔速度快的优势，除场地不能旋挖钻施工要求的地带采用冲击钻外，其余地段均选择使用旋挖钻成孔。

三、旋挖钻灌注桩成孔施工工艺

一）旋挖钻灌注桩成孔工艺流程

测量放线及护桩埋设→开挖地面表层土及平整操作平台→钻机就位埋设钢护筒→检查桩中心轴线→钻进成孔（需护壁时，注入护壁泥浆）→提钻、卸渣→钻至设计标高→清孔→终孔检查

二）旋挖钻成孔施工方法

1、干钻（不需泥浆护壁的地层）

1） 测量放样及桩位护桩设置

① 群桩护桩设置：采用全站仪或GPS对桩位采用坐标法进行实地放样。沿桥宽方向一次放出整排护桩桩位，沿桥长方向放出两排护桩桩位。当进行下一排桩基施工时可利用上一排排桩护桩。群桩护桩为高度80cm木桩，埋入地下45cm，桩顶钉上铁钉，在护桩周围浇筑混凝土稳固桩点。

② 单桩护桩设置：在桩位中心点四周用施工钢丝线引出“十”字型的四个桩位点用来控制桩位，设置护桩。单桩护桩采用截面30mm×30mm、高度80cm的木桩，埋入地下45cm，桩顶钉上铁钉，在护桩周围浇筑混凝土穩固桩点。

2）桩位处埋设钢护筒：钢护筒埋设深度按照设计要求或根据桩位处的水文地质情况而定，一般埋设深度为2-4m;钢护筒埋设时高出施工地面35cm（规范为30cm），当为水面时高出1-2m。本工程涉及的桩基施工在旱地或筑岛围堰的红河河道内，钢护筒埋设均采用挖坑法，其具体操作步骤：先对桩基中心桩位放样，护桩，旋挖钻机钻头中心对准桩位中心钻孔扩孔，其扩孔直径为护筒直径加20 - 40cm。接着在孔内回填30—50cm粘土，并用旋挖钻钻头夯实。然后用护桩拉线绳定出桩位中心，用线锤将桩位中心点引至孔底。然后用汽车吊或履带吊安放护筒至孔内，在护筒顶部用施工线形成十字线后再用线锤吊垂线对孔底桩位中心点，用吊车调整护筒，使护筒中心与桩位中心重合，其偏差不大于3cm（规范为5cm）。待护筒正确就位后，检查护筒竖直度，护筒倾斜度不大于1%。再在护筒周围对称填黏质土，夯实;四周夯填完成后，再次检测护筒的中心位置和竖直度，合格后测量护筒顶高程，计算出桩基钻挖深度。

3）旋挖钻机就位与钻孔

① 确定钻机位置，用双飞粉白灰线标记、定位。然后把旋挖钻机开至标记位置定位。

② 用施工钢丝线通过护桩点拉十字线调整钻头中心对准桩位中心。再用钻机自身的仪器设备调整好钻杆的竖直度并锁定。

③ 钻孔作业开始钻进时应先慢后快，始发每次旋挖深度控制在40-50cm，并对照地勘图资料与钻渣分析地下地层情况判断选用合理钻进参数，若进尺5米后钻进正常，方可适量加大进尺，每次控制在70-90cm。

④ 钻孔达到设计标高后，用检测工具，如：测绳、检孔器等对孔深、孔径、孔壁垂直度、沉淀厚度等进行检查。合格后，方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。

旋挖钻机干钻成孔过程注意事项：在钻进作业中应随时关注钻机仪表，如仪表显示竖直度有变化，必须立即调整，调整到满足精度后方可继续钻进。及时填写钻孔施工记录。停钻时，钻头必须提出孔外，并在提钻后对孔口加盖防护。为确保桩长， 成孔时应超挖30cm，同排桩超挖深度应基本一致，控制在±5cm以内。在钻进过程中，注意对地质状况进行对照设计地勘图验证检查;要根据地质变化情况调整钻机的钻进速度;在黏性土地层中，钻机的进尺控制在80-90cm/次旋挖;在粉砂土层中，钻机的进尺控制在40-50cm/次旋挖。钻进中，钻杆的提升速度控制在0.4米/s。

4）清孔：终孔检查后立即进行孔底清理。空转清土（10转/分钟），提钻时严禁回转钻杆。

2、对需泥浆护壁的地质情况采用泥浆护壁钻进

1）泥浆制备：钻孔泥浆一般由水、黏土（或膨润土）和添加剂按配合比拌制。泥浆性能指标选用根据地质情况、泥浆材料等情况参照《公路桥涵施工技术规范》要求落实。

2）泥浆初次注入桩孔时，应垂直向孔中间进行注浆;液面不宜低于孔口1.0m，并且高于地下水位1.5m以上，液面应保持稳定。

3）现场泥浆池（含造浆池和沉淀池）的容积成孔容积的1. 5～2. 0倍。粘土造浆时宜用水力搅拌器;膨润土造浆时用泥浆搅拌机。施工泥浆使用后循环至沉淀池中经过重力沉降后除渣。经过沉淀后的泥浆，再流入储浆池中，然后对储浆池中的泥浆加入适量纯碱和CMC改善其性能，满足使用要求后再行使用。

4）钻孔过程控制：

①待桩位测量复核无误，钢护筒埋设、标高已测定完成后，钻机就位;钻机定位要准确、稳固，钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线。钻机就位后，必须保持平整、稳固，不发生倾斜。

②开钻前检查好钻头保径装置，钻头直径、钻头磨损情况。施工过程中对钻头磨损超标的及时进行更换;根据土层地质情况正确选择钻斗底部切削齿的形状、规格和角度;计算桩底与护筒顶的高差，以供钻孔时控制成孔深度。

？钻孔时采用跳挖方式，钻斗倒出的孔渣距桩孔口的距离应大于6m，并及时清运出场。熟练利用钻机配备的电子控制系统显示并调整钻进时的垂直度，确保通过电子控制和人工观测两个方面来保证钻杆的垂直度。

④钻孔中，按试桩时确定的参数进行施工，且应及时、准确、清晰记录好成孔过程的各项参数，如：进尺、地质特征描述、障碍物等情况。常用钻具和钻进参数见下表所列。

钻进中控制好钻头在孔内的提钻上下速度，防止泥浆较大波动对孔壁的破坏。根据地质条件变化，及时调整钻进参数，调制泥浆，保障钻进正常推进。

⑤钻孔过程中由硬地层变为软地层时，可提高钻进速度，由软地层变为硬地层时要降低钻进速度;在易缩径的地层中，要增加扫孔次数;在硬塑层快转速钻进，提高效率;在粉沙层和砂砾石层时，增加泥浆相对密度和稠度，慢转速钻进，以稳定孔壁;同时应观察主机所在地面和支脚支承地面处的变化情况，发现沉降现象及时停机处理。钻进中，应注意清理孔口积渣，遇地下水、塌孔、缩孔等异常情况时，应及时处理。

⑥钻进达到要求孔深停钻后，注意保持孔内泥浆水頭和泥浆稠度，确保孔壁的稳定。旋挖钻底部平缓，钻至孔底对土的扰动小，不能形成聚淤漏斗，要加强护壁泥浆的控制，还要控制好终孔前两钻斗的旋挖量。同时在成孔深度达到设计要求后，对孔位、孔深、孔径和孔形等进行检查，合格后，方可进行清孔等后续作业。

5）清孔可根据具体情况采用掏渣、换浆、空压机喷射等方法。桩基灌注前，再次检查孔内泥浆性能指标和孔底成沉渣厚度，若超过规范要求，必须进行二次清孔。不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。

五、钻孔问题处理

1）坍孔处理。钻孔中发生孔口坍孔，查明原因后，可加深钢护筒继续钻进。地下水丰富的情况下，调稠泥浆，泥浆比重一般不宜超过1.4，改善泥浆护壁效果;钻头入孔速度要缓慢，待钻头完全进入泥浆后，保持匀速下到孔底，每次提钻速度控制在0.3～0.5m/s。坍孔严重已不满足旋挖钻使用条件时，回填孔位改用冲击钻成孔技术。

2）偏孔处理。钻孔发生偏孔时，把钻头提到偏孔处进行反复扫孔，直到钻孔竖直;如发生严重偏孔和探头石时，可采用狗头大小的片石俗称“狗头石”和黏土的混合物回填至略高于偏孔处的位置，待填料沉降密实后再重新钻孔纠偏。

3）埋钻和卡钻处理。埋钻或卡钻发生后，在钻头周围会沉淀大量的泥砂石，形成很大的侧阻力。处理时要先保证孔内有足够的护壁泥浆，保持孔内压力，稳定孔壁;再采用砂石泵吸出埋钻卡钻砂石，消除阻力，再旋转提钻。

在半年以来的桥梁桩基础施工中，旋挖钻成孔技术的应用取得了良好效果，对Ф1.8m桩基，在地质较好地段取得了每天成孔并灌注2棵桩的佳绩，获得进度快、成本低的良好效应。

结语：旋挖钻成孔技术在高速公路桥梁桩基的应用实践，为高速公路钻孔桩施工技术发展，不断实现自动化，降低工人劳动强度，提供了更多选择;同时也为旋挖钻成孔工艺在高速公路工程实践中不断改进提供了基础。旋挖钻成孔技术通过在实践中不断完善后，如：轻量化、装配件小型化等，必将在高速公路施工中得到广泛应用。