旋挖钻成孔技术在桥梁桩基施工中的应用

2022-09-21陈辉

黑龙江交通科技 2022年9期

陈辉

(保利长大工程有限公司，广东广州 510000)

0 引言

在实施旋挖钻成孔技术的过程中，离不开专业旋挖钻机的支持。旋挖钻机不仅可以保证行动的自由性，还可借助桅杆变幅结构实现迅速移动，可在较短的时间内与桩位进行顺利对接。在桅杆的帮助下，将钻头放置于孔位，正式启动钻机，就可进行操作。要进行加压装置的安装，通过钻杆钻头施加获得相应的加压力。在钻机提升装置与伸缩式钻杆的影响下，就能保证钻头顺利提出，还能及时将岩土进行清理。通过重复性操作，就能保证钻孔符合设计的深度。

1 成孔旋挖桩技术概述

在桥梁桩基础施工中，需充分发挥出旋挖钻成孔技术的作用。作为桥梁施工的基础，桩基础进行施工离不开旋挖钻机。首先，要利用底部带有活门的桶式钻头对岩土进行破碎处理，保证岩土能够直接装入到钻斗之中。通过钻机提升装置和伸缩钻杆就能提出钻斗，实现对岩土的卸载。通过反复操作，就能保证最终的成孔达到设计深度的要求。如果岩土层的粘结性比较好，就可采用干式或清水钻进工艺，无需使用泥浆进行处理。如果地层容易出现塌陷，或者地层分布大量的地下水，就要采用静态泥浆护壁钻进工艺，以保证孔内能够获得护壁泥浆的保护。研究人员要加强对成孔器的研究与开发，这样就能在钻孔的过程中将多余的土直接挤压到周边土层即可，无需进行二次提钻与反复卸土，这样就能提高工作效率，降低施工成本。旋挖钻成孔技术不仅可以缩短施工周期，还会通过不断的改进减少施工噪音，避免对周边居民的生活产生不利影响，还能进一步保障施工人员的人身安全。研究人员在研究该项技术时，会结合不同的地域和地基等相关因素，保证该项技术在应用时具有一定的针对性和实效性。由于桩基础通常会受到直径的限制，因此，在应用这一技术的过程中，必须要进一步提高打孔的深度。此外，还要进一步提高桩基础的承载力。进行浇筑时，要采用专业的吊锤等必要的工具予以辅助。既要保证浇筑工作顺利开展，又要同时对桩基础进行打击与夯实处理，这样就能提高桩基础的牢固性，延长桩基础的使用寿命。

2 旋挖钻成孔技术存在的问题

虽然旋挖钻成孔技术有其自身的优势，操作比较简单，施工效率比较高，但在桩基础施工的过程中，还可能会产生一些问题。比如，若操作不到位，很容易发生钻孔异常，从而导致钻孔坍塌。钻孔完毕后，会产生弯孔和缩孔等质量问题，影响施工进度。使用旋挖钻成孔技术时，还可能会产生埋钻问题，这样不仅会对设备造成损坏，还会影响工程的工期。因此，在应用旋挖钻成孔技术的过程中，必须要采取有效的控制对策，对现有的技术进行优化和改进，才能提高桥梁桩基础施工质量。

3 旋挖钻成孔技术在桥梁桩基础施工中的应用

中山市西部外环高速公路主线桩基础均为钻孔灌注桩，桩位位于原古神公路中间，地处第四系海陆混合沉积、珠江三角洲平原地貌区，本路段范围内平原区上覆第四系海陆交互相淤泥、淤泥质土、淤泥质砂、粘土、亚粘土、残积的亚粘土，淤泥呈流塑状，局部软塑，淤泥层具有含水量高，孔隙比大，高压缩性和强度低的特点。

桩基施工利用围蔽区域进行，原古神公路左右线保留一条车道，施工车辆围蔽区两侧通行，采用旋挖钻成孔技术施工质量好，工作效率高，施工噪音低，尘土污染少。

3.1 对施工场地进行处理

应用旋挖钻成孔技术之前，要在钻孔桩的位置处对施工场地进行有效填筑，采用全站仪对每一个桩位的坐标进行精准定位。由于旋挖机的自重数值比较大，在放置这一设备之前，必须要严格保障作业平台的地基具有强大的承载力。正式施工之前，要对施工场地进行平整硬化处理。如果施工平台是填土筑岛围堰形式，就要在设备施工的位置处设置具有一定厚度的钢板，避免在施工的过程中平台产生下沉，诱发位置偏移，保障施工安全。

3.2 护筒的处理

进行旋挖钻成孔操作时，要考虑到孔内的护壁密实度，如果成孔之后的留置时间比较长，就很容易产生孔塌陷事故。要选择钢护筒对孔进行有效的保护，避免内部的松散土质影响孔的质量。如果淤泥层的厚度有所增加，就要进一步增加钢护筒的长度，这样才能确保施工顺利进行。由于淤泥层的厚度比较厚，通常要搭配一台专业的震动锤，确保钢护筒能够得到及时的处理。埋设钢护筒时，通常要采用口径较大的钻头提前钻进2 m左右，再将钻头提出，使用震动锤压入护筒。要随时对护筒的垂直度和位置情况进行检查，一旦发现有所偏移，就要及时进行处理，确保成孔后的孔的垂直度符合设计要求，避免桩基位置发生较大的偏移。当浇筑工作完成以后，就要及时将护筒拔出，要做到平稳，避免对周边地层造成影响，更不要影响桩头。

3.3 钻头的选择

要根据不同地层的情况，选择相应的钻头。旋挖钻机钻头类型比较多，由于其构造不同，各种类型的钻头还可仔细进行划分。如果不能合理选择钻头，不仅会影响施工效率，甚至还会影响工程质量。如果是淤泥土质，就要选择双层底旋挖钻头；如果是硬胶泥层，就要选择单进土口头齿直螺钻头或旋挖钻头；如果是粘土层，就要选择单层底旋挖钻头。要根据地层的实际情况配置相应的钻头。比如，如果是粘性土层，就要采用长钻筒，这样可以提高钻进速度。短钻筒适用于含砂量比较高的土层，需搭配泥浆处理，对钻进速度进行合理控制。在比较坚硬的岩石地层中，可选择螺旋式钻头，如果钻头遇到的岩层比较硬，要及时对钻头的角度进行调整，就能提高钻进速度。在淤泥层施工时，要选择通气孔钻头，还要设置导流槽，这样就能避免产生孔壁坍塌等质量问题。

3.4 泥浆配置

进行泥浆配置时，需考虑到地表层的实际情况，若其主要以回填土、淤泥等类型为主，就要及时制作泥浆护壁，就能对孔壁进行保护。制备泥浆时，要保证其具有合适的稀稠度。如果泥浆比较稀，就会对钻进效果造成影响；如果泥浆比较稠，就会影响桩基混凝土的质量。在选择泥浆的材料时，主要以聚丙烯酰胺、粘土、烧碱、膨润土为主。要选择专业的制浆设备进行泥浆制作，将制作完毕后的泥浆倒入泥浆池之中。为了避免泥浆发生沉淀，要采用泥浆泵保证泥浆池中的泥浆循环。为了进一步提高泥浆的粘度，可适当添加烧碱。通过这种方式既能减少泥浆发生沉淀的现象，又能保证颗粒悬浮物的均匀度，提高泥浆的稳定性。

在制作泥浆之前，要将粘土块进行破碎处理，使用搅拌机对粘土进行搅拌，使之成为泥浆。将泥浆放入泥浆池之中后，还要考虑到原料的回收工作，避免对环境造成污染。要设置完善的净化循环系统，确保泥浆得到有效的回收。为了保证泥浆的粘稠度合理，就要根据地层的具体情况对其进行有效的调节，满足钻进需求。要尽量选择粘度较高的粘性土作为泥浆制备的主要原料，这样不仅可以提高泥浆的稠度，还能避免在钻进的过程中产生质量问题。确定泥浆的浓度符合悬浮细渣的要求后，就可以对孔底的沉渣进行有效处理与控制。确定泥浆符合要求后，就可以在正式浇筑之前，将孔底的沉渣控制在一定的范围内，要及时进行泥浆补充。

3.5 钢筋笼的处理

在制作钢筋笼之前，要明确钢筋的焊接位置，并做好相应的标记。要选择三根竖向主筋，并将其固定于钢筋笼的制作台架上，在设置加筋箍筋时，要采取焊接工艺进行处理。要选择特殊的钢筋挂钩，将其分成若干组，保证其长度与主筋之间的间距相符。要明确需要焊接的位置，保证其他的竖向主筋得到逐一焊接。进行钢筋笼运输时，要选择专业的吊车进行吊装处理。在下放钢筋笼的过程中，要稳定进行操作，避免钢筋笼与孔壁之间发生碰撞。进行骨架下放时，要仔细观察骨架与钢筋笼之间的位置，一旦其到达顶部的加劲箍位置，就要及时采用管壁较厚的钢管对骨架进行稳定处理。处理完毕后，在对下一环节进行同样的吊装与处理。施工人员需保证轴线与第一节之间彼此对准，然后将钢筋接头进行连接。通过这种方式继续吊装，就能保证所有的钢筋笼得到顺利安装。

3.6 对钻进速度进行有效控制

在进行钻进操作时，要根据不同的地层情况，选择相应的钻进速度。最初进行钻进操作时，或者当钻机穿过软硬层之间，就要将钻杆保持在竖直方向，减缓钻进速度。要严格把控钻进的速度，避免操作过猛，否则就会产生安全事故。一旦遇到难以钻进的情况，就要提钻，并及时进行检查，了解问题产生的原因，并做好相应的处理工作，然后继续钻进。要保证钻斗的升降速度得到合理的控制，速度过快或过慢均不利于钻进的质量。如果速度比较快，转斗的底部就会产生较大的压力，泥浆会对孔壁形成冲击，导致孔壁出现坍塌或缩孔等质量问题。为了保证转斗的升降速度和转速范围得到有效的控制，可参照表1。

表1 钻头适宜升降速度及转速参考值

4 成孔后施工与质量控制要点

进行旋挖钻成孔施工时，要严格控制钻孔的速度，要考虑到孔壁的特殊性，避免出现成孔坍塌等质量事故。当成孔操作完毕后，就要保证钢筋笼及时得到安装，还要做好混凝土浇筑工作，避免各工序之间间隔时间过长。如果泥浆具有良好的悬浮能力，就要将混凝土浇筑的等待时间适当延长，但不要超过十个小时。如果地层中的粉细砂层比较多，就要进一步缩短混凝土的浇筑等待时间。进行钢筋笼的安装时，要严格按照相应的要求进行操作，避免对孔壁造成影响，否则就会产生严重的塌方事故。当钢筋笼顺利安装后，就要立刻进行混凝土浇筑。如果浇筑耽搁的时间比较长，就不能保证孔底部的沉渣是否符合设计要求，一旦出现问题则很难进行处理。通常可采用专业的捞渣转斗对孔底进行清理，但却不能保证钢筋笼底部的沉渣得到彻底清除。首次浇灌混凝土之前，施工人员要严格按照相应的要求放置固定球。要保证混凝土的存量与第一次灌注量相等。还要保证施工现场的混凝土罐车中存储的混凝土数量充足。要加强对混凝土的检测，确定其质量没有问题后方可投入使用。

进行桩基础施工时，要设置相应的钻孔允许误差值，在正式钻孔之前，要使用水平仪对施工护筒的标高予以确认，并将其作为施工的基点，还要明确计算孔的深度，避免在钻孔的过程中出现较大的误差，严格保障桩基础的施工质量。要加强对每个阶段的施工检查，这样才能有效避免问题的发生。要制定完善的管理机制，明确各项职责，一旦发生紧急状况就能在第一时间内进行处理。要随时对钻杆的垂直度进行检查，可采用深度计数器对钻孔的深度进行精准控制。