公路桥梁桩基础施工中旋挖钻技术的应用研究

2020-05-28张伟

工程技术研究 2020年6期

张伟

（中交二公局第六工程有限公司，陕西西安 710075）

随着城市化建设水平的提高，桥梁建设中的桩基基础施工数量增多、难度提高、规模越来越大。旋挖钻施工技术作为一种高质量的成孔施工工艺，可以在钻孔灌注桩施工中起到良好作用，因而被大部分的施工项目所采用。该种施工技术效率高、质量好、速度快、操作简便、环境污染小，可显著提高建筑的环保水平。

1 旋挖钻施工技术的适用范围

旋挖钻施工技术是一种高效的成孔技术，可以广泛应用在多种施工土质中。（1）旋挖钻施工技术可以应用在淤泥土质地层中（见图1），可以提高施工的效率，降低土质地层的蠕动性，提高建筑施工的环保水平。（2）旋挖钻施工技术可以应用在砂性土的施工中，避免土层的流动性过大，影响施工的稳定性。（3）旋挖钻施工技术还可以应用在砂卵砾石层的施工作业中，降低建筑结构的不稳定性。具体应用时，应根据地层的实际情况，灵活地调整孔深、孔径、沉渣厚度以及护臂措施等。

图1 淤泥土层使用的旋挖钻施工技术

采用旋挖钻施工技术进行桩基施工，可以在钻土层时减少土层受到的破坏，并且成孔质量较好，可以根据自动倾斜装置进行垂直度的效应测量，避免在施工的过程中泥浆被大量破坏，提高施工基础的稳定性。

2 旋挖钻施工技术的关键工艺及应用

2.1 旋挖钻的施工工序

（1）加压钻取施工。相对于其他成孔工艺来说，旋挖钻施工技术成孔效果较好，实用性比较强，通过闭合开启钻斗底部和侧边的施工流程，可以显著增强施工的一体化程度。切削合金钢黏头进行灵活的旋转驱动，可以对被挖掘的土层进行一定的加压施工，从而将合金钢切削挖掘下来的土体放入倒旋斗内部。应用旋挖钻施工技术，还可以通过空外卸土施工，在钻头装满土之后进行整合化循环，形成一定的桩孔，避免多次施工造成土体的稳定性被破坏，提高桩基施工的质量，降低施工过程中出现地质灾害的风险。

（2）钻进成孔。在经过充分的施工准备之后，旋挖钻施工技术人员可以进行测量放样，对需要打孔的部位进行优化定点定位，再制备相应的高水平泥浆，埋入一定的施工护具之后，将旋挖钻的定位进行标记，桩基就位之后可以进行一站式钻进成孔。通过旋挖钻相关施工设备—旋挖齿（见图2），可以进行后期的清孔以及下道工序施工工作，施工的周期可平均缩短40%～60%，施工成本可下降20%～35%，该种施工对于施技术人员的要求也比较低，只要经过简单的技术培训之后就可以上岗进行钻孔作业。

图2 旋挖钻施工关键配件—旋挖齿

2.2 旋挖钻的作业要点

（1）充分的施工准备。旋挖钻的施工作业要进行钢护筒制作以及精准的埋设，如果不进行这个步骤的准备，旋挖钻的施工效果将大打折扣。除此之外，还要对泥浆进行一定的制备，提高整个施工的稳定性，确保公路桥梁桩基稳定。①要进行地面的平整。在施工之前对于地面的高差进行合理计算，通过物探设备、地探雷达等，对于地面上存在的一些突出物进行合理地标志，如果地面存在杂物则要一一清除，并重新标记平整度。②在清理过程中，如果场地比较陡峭，可以应用枕木或者钢条来对平台进行一定的搭建，在测量平整度之后对于搭设的平台进行稳定程度检测，必须保障平台稳固。③搭设平台之后还要对道路进行敷设检查，确保电源和水源等必要物质充足，在特殊情况下可以开挖蓄水池、泥浆池以及沉淀池等，保障施工顺利进行。

（2）钢护筒制作。钢护筒也是旋挖钻施工中的一个关键点，一般情况下要根据施工的具体情况来选择合适的制作供应商，如果现场具备制作的条件，也可以采用现场备料、现场制作的方式。一般来说公路桥梁桩基础施工中的钢护筒厚度，要在5～6m，护筒的内径要比桩径稍微大1%～6%，并按照具体的施工设计情况，选择顶部的几个溢浆口，保障内外部的通气。在对护体进行掩埋的过程中，可以采用明挖方式来进行施工，但是也要注意地下障碍物的探测，及时清除液体沉淀物质，避免检测人员的视野受到阻挡，避免施工的进度受到负面的影响，保障开挖的顺利进行。

（3）泥浆制备。泥浆制备工作要根据现场的实际土层情况来进行选择，一般来说要合理的控制施工的成本以及施工运输的距离。①选择在周边的砂类土或者黏土夹层中进行钻孔实验，如果钻孔得到的砂砾土可以使用，则要按照一定的比例，采用膨润土混合方法进行护壁制作；②在施工的过程中要严格按照泥浆的性能指标进行选择，合理调配水灰比，并对泥浆的性状、混合程度进行二次检验；③只有符合施工标准之后才能进行泥浆的制备，避免操之过急，没有进行数据的核对与检验，影响泥浆制作的实际标准。

（4）钻机就位。在钻孔施工的过程中，要对钻机的配套设备进行相应的检查以及数据的比对，严格按照施工计划中的相应数值、图形、模板以及动态视频，进行数据的检查以及参数的调整。根据一定的勘查情况对于底层进行优化选择与分析，按照地层的数据控制结果，选择更加合适的钻头、钻进压力、钻进速度。在小范围进行试验之后，对上述数据进行整合分析，查看这些参数的设置是否合理，如果存在异常情况，就要对钻头、钻进压力、速度进行二次调整，保障应用实效，才能够达到钻机就位的要求。钻机就位之后，还要严格调整桅杆的高度，确保钻头中心和钻孔中心一一对准，避免造成钻孔偏移，影响实际的施工效果。

（5）低档位钻进。在旋挖钻施工中，应该采用低档位、慢钻进的施工方式，实时观察地层的相应变化，如果地层对应出现的成孔效果达到了施工技术的要求，则可以继续加速。要根据孔深的增进及时进行补浆操作，避免存在压力的差度影响继续的钻进效果。一方面，要随着孔深的增加，确保定稿高度始终与外部水位持平或者与地下水位持平，这样的方式可以释放内部的应力，避免存在静水压力情况。另一方面，可以在孔内泥浆进水高度出现异常情况下，采用护壁施工方式，避免孔壁倒塌形成泥皮，影响最终的施工效果。

（6）计数器观察法。在旋挖钻施工过程中，还要始终检测钻杆是否垂直于钻孔。为了保障施工质量，可以采用深度计数器对于钻孔的数量、深度、钻进的速度进行实时的控制。除此之外还可以采用压力传感器、深度传感器、定位传感器等方式，对于旋挖钻的钻斗顺序进行实施的探测，保障底板的削切板和筒体翻版处于始终的对齐状态，对于进入筒体之后的旋转方向进行合理的调整，快插慢拔，进行一定程度上的卸土，避免筒体承受过大的压力，影响实际的钻进效果。管理人员要做好该步骤的技术交底工作，保障施工人员可以较好地操作智能设备，避免施工质量受到人为因素的影响。

（7）清洗工作。应用旋挖钻进行施工可以采用换浆法进行清洗和检测，一般情况下要在钻进完成之后再进行清洗，确保孔内的水类相对稳定。除此之外，还可以采用清除钻渣和沉淀层的清洗方法，使得孔底的沉淀厚度有所减少，达到桩基施工的实际要求，尽可能避免桩底存留过后的沉渣，影响实际的施工稳定性。技术人员要始终从结构角度对于施工后续的清洗和检测工作进行一体化的分析，强化技术性检测方法，通过物探技术对于底部的清洗状况进行实时检测与分析，并将获得的数字信号转化为信息图表以及可视化图形，提高分析的效果。