桥梁桩基采用旋挖钻施工成孔施工实践

桥梁桩基采用旋挖钻施工成孔施工实践

林涛

广州市第三市政工程有限公司

摘要：文章结合笔者工作实践，对桥梁桩基工程采用旋挖钻成孔的优点、工艺等内容进行分析，希望能为同类工程施工提供有益参考。

关键词：旋挖钻机；成孔；桥梁桩基；成孔；质量事故；解决措施

前言

在进行道路桥梁基础工程施工中，常采用旋挖钻机进行成孔施工，旋挖钻机可以配合不同钻具，进行不同方式的施工作业，包括干式(短螺旋)、湿式(回转斗)及岩层(岩心钻)等。旋挖钻机操作灵活、功能多、功率、输出扭矩和轴向压力等都比较大，可有效提升施工效率，目前该机械已在桥梁桩基工程建设中广泛使用。

我单位近年承建的某市政道路工程，其中桥梁桩基础采用旋挖钻机成孔技术进行施工，取得了良好的效果。

一、旋挖钻成孔的工作原理

1、旋挖钻成孔桩的优点

（1）采用旋挖桩机进行成孔，施工速度快，施工质量高，经济效益明显，特别是对于施工工期比较紧的工程，经济效益更加显著。以往的桥梁桩基施工当中，多数采用冲击钻机或者传统的循环钻机，生产效率较低，例如，在道路桥梁施工中，对于一个直径1.5m、深30m的桩（有3m厚的卵石层），如果采用循环钻机进行成孔施工，通常完成一个孔需要2d~5d时间，而采用旋挖桩机成孔，仅仅需要7h～8h就可完成同样孔径和深度的钻孔，施工效率高，质量好。（2）环保性强，采用旋挖钻机作业时，可以循环使用泥浆；（3）方便移动行走。旋挖钻机均配有履带，可以移动行走；（4）对孔定位准确、方便。旋挖钻驾驶室内具有先进的电子设备，可以对准孔的位置进行精确定位，操作人员通过操作相关的功能键，就可以进行操作定位作业。（5）适应力强。旋挖钻机以不同的钻头相组合，就可以完成对不同土质的地层进行中作业。包括淤泥质土、砂土、卵石层和软岩等，据有关研究表明，有的旋挖机，已胜任单轴抗压强度超过100Mpa的坚硬岩层。

二、工程概况

某城市主干路工程，全长约2.698公里，工程施工中包括三座简支桥梁，分别为A桥（三跨10+13+10m，宽57m），B桥（三跨13+16+13m，宽50m），C桥（三跨16+22+16m，宽68.5m）。桥梁上部采用先张法预应力砼空心板梁结构，下部结构为桩柱式墩，直径1.2m钻孔灌注桩。根据设计方案，需要设置68根长度为28～44m的钻孔桩。

工程地质走廊内为冲海积平原，地表浅层多为透水性强的粉土或粉砂，层厚2～10m不等，其下层为强度低、含水量高11.6～39.5m厚淤泥质粘土，再往下多为渗水性大圆、卵砂砾层。

施工难度较大，质量要求比较高、工期紧，经综合考虑后，桥梁桩基采用旋挖钻施工成孔的施工方法。

三、挖钻成孔施工流程

旋挖钻成孔施工流程如下：

1、场地布置原则

旋挖钻进施工前，先要对施工现场进行合理布置。场地要平整、杂物要清理干净，换去软土，夯实场地。之后放出桩位，测量复核无误后，要对数据进行记录妥善保存。

2、桩位放样

桩位放样时，要按照先整体后局部的顺序进行。钻孔高程放样作业完成后，必须校核结果。通过全站仪，确定各桩点准确的放样位置，并保证其误差不得超过规范规定的精度。

3、钻孔机就位

进行钻机就位时，要保证钻机各项性能良好，能正常进行工作。

4、埋设钢护筒

护简埋设主要是防止孔口、孔壁坍塌，隔离地面散落物。埋设钢护筒作业是旋挖钻孔机施工的开始，要保证埋设后的护筒,其平面位置及垂直度都要准确，护筒四周与护筒底脚必须紧密,没有出现透水。本工程护筒用8mm的钢板制作，其内径大于桩径的200～250mm。护筒顶端高出地面30cm;护筒埋设位置准确、稳定、保持垂直。护筒周围1m范围内的土体确保密实，防止外界地表水浸蚀孔壁。

埋设钢护筒前，要先进行测量放样，确保位置准确，护筒顶面位置误差应小于5cm。埋设钢护筒时，其斜度要小于1％。

5、旋挖成孔

旋挖钻机作业时，通过回转钻头，方可削到土层，削下的泥土，通过机器放入钻斗内，钻机再从钻斗孔外取出卸土，之后回转钻头，继续削土，循环施工，直至挖孔任务完成。钻机成孔期间，一般采取静态泥浆护壁钻进工艺，泥浆原料以选用优质膨润土为佳。随着旋挖钻深的增加，孔内的泥浆也要相应补充，并保持泥浆高于护筒底口1m以上。

钻进期间要及时关注土层变化情况，与地质报告比对，并做好钻进记录。当钻进深度距离设计深度还有1m时，要对其进行测量，确保钻深达到设计要求。

针对旋挖钻机施工速度较快的特点，钻孔顺序安排与相邻墩位桩基跳开施工;无法避开时，待相邻钻孔桩混凝土强度达到2.5MPa以上方可施工，避免损伤相邻桩基的养性期质量。

6、钻进时要及时跟进施工情况，防止出现欠挖和超挖问题，每钻进2m深度时，要检查成孔的孔位、孔径、垂直度、地质等情况，并做好相关记录。

7、泥浆选择

结合到本工程地质和桩基情况，为避免孔壁的缩径和坍塌泥浆选用了中、高黏性化学泥浆护壁，主要材料选用高性能钠质膨润土。并经反复试验，确定泥浆指标和配合比，并根据成孔进深土层地质变化作相应调整。

8、清孔

当挖深达到设计要求时，要进行掏渣清孔，可以通过筒式钻头，在原处进行旋转几圈，就可以完成清孔作业，要适度控制清孔的速度，孔内泥浆要保持一定高度。放入钢筋笼后，要检查孔底沉渣情况，并检测其厚度，如出现超标时，需要通过旋挖钻机进行再次清孔。

9、钢筋笼安装

安装钢筋笼时，要采用分节下放，孔口必须焊接紧密。采用三点起吊钢筋笼，之后把笼放入孔内，要垂直下放，注意避免笼碰触孔壁。具体作业时，先在孔口上放上第一节笼，之后吊起第二节笼，并进行焊接，焊接完成后可下放入孔，焊接时要保证上下节笼呈垂直状态，主筋位置要准确。如果钢筋笼节段多时，可以先把两节笼进行水平焊接，同时起吊，这样可节省焊接时间。

10、浇筑水下混凝土

完成钢筋笼安装工序后，要及时下放导管，浇注混凝土。根据有关要求，进行水下混凝土浇注施工，浇注期间可通过移动式钢板箱泥浆池回收泥浆，可以减少浪费，有利于环保。

水下混凝土浇筑要连续进行，不能中途停顿。浇注桩内混凝土时,由于不能进行振捣，桩成型主要靠混凝土的自重压密和混凝土的流动而成，因此要保证配合比准确,并适度控制浇注速度,保证混凝土质量，及时对混凝土塌落度进行检查。

由于混凝土浇筑到顶时残留泥浆会与混凝土混合，为确保桩头混凝土质量,实际桩顶标高应比设计标高高0.5m～1.0m，最后机械破桩头处理。

四、旋挖钻机施工过程预防措施

1、编制专项施工技术、安全方案。

本工程所施工现场为透水性强的粉砂层和强度低、含水量高淤泥质的软土地质，施工中技术和安全措施不到位的话，会引事故发生。必须事前制定相应的专项施工技术和安全控制方案，通过专家审核确认后，方可实施。

2、坍孔防控措施。

如果在钻进过程中出现轻度坍孔，可把护筒直接加长至稳定土层，继续进行钻进作业，如果出现严重坍孔，可先投入粘土泥膏，及至孔壁稳定，后把护筒加长，以较低速度进行钻进作业。浇注混凝土期间出现坍孔，导致断桩，则应马上拔出钢筋笼，快速清理孔内混凝土，解决坍孔问题后，再进行后续工序施工。

在本工程施工过程中，发现第8#桩基进行钻孔作业时出现了塌孔，经查，是泥浆护壁配比和管理不当。结合现场情况，我们制定了相应的解决措施，原孔内灌入1：3水泥砂浆改善护壁结构，钻头每次重新开钻时增大泥浆比重，入液面时，速度要非常缓慢，等钻头完全进入浆液后，再匀速下到孔底，每次提钻速度控制在0.3m/s～0.5m/s。

3、缩孔处理

本工程4#桩基钻孔发生缩孔，分析其原因主要是由于孔壁土层吸水膨胀造成。针对此情况，我们采取了相应的治理措施：更换优质泥浆，控制泥浆比重和黏度，降低失水量，将钻头提高至偏孔处进行反复扫孔，直到钻孔正直，尽快灌注混凝土。当缩孔严重时，应将钻孔钻过缩孔的软地层后，加满泥浆静置4h～5h，待地下应力释放完后，再继续钻到设计孔深，孔径扩大到设计要求。

4、钻杆、钻具掉入孔内防控措施

采用夹板提引法和钢绳套取法打捞钻杆；钻斗卸土活门可采用冲抓锥取活门或用冲击锥将活门击碎挤入孔壁。并经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置磨损情况，做好预防措施。

5、钢筋笼上浮防控措施

轻提导管缓慢下放，人工辅助转动，保证导管回到孔中间位置，量孔要及时，导管要勤拆；当混凝土浇注靠近钢筋笼底部，导管底口在钢筋笼底3.0m以下或在1.0m以上时,要注意减慢混凝土浇注速度,避免混凝土产生向上冲力。

6、导管堵管、断桩防控措施

水下混凝土的坍落度及和易性必须符合设计和施工要求；保证混凝土供应速度；出现堵管问题后，要立即进行疏通或处理，如需要二次拔球时，混凝土出导管后及时将导管插入原混凝土足够深度，高出桩顶混凝土适当多留等；所用导管必须通过水密试验，确认合格后方可用于施工。导管安装时，要对称拧紧螺栓，并进行复查,无问题后才放入孔内。

六、结束语

上述工程采用旋挖钻机进行成孔施工过程中，经项目部全体人员共同努力，严格按照有关规定和要求精心施工，并对施工中常见问题做好防控措施,施工任务完成后，已通过了有关部门的检查和评定，确认施工质量优良，在业主规定的工期内完成施工任务，得到了有关设计、业主、监理等单位的充分肯定。

实践表明，采用旋挖机成孔施工工艺，优点明显，可作为今后同类工程灌注桩成孔工艺的优选工艺之一。

参考文献

[1]叶帅，探讨旋挖钻在桥梁桩基成孔施工中的缺陷与控制，黑龙江交通科技，2015，06

[2]韦献亮，钻孔灌注桩施工技术在市政桥梁施工中的应用，江西建材，2014，09