旋挖钻机施工应对溶洞处理方法

韦永豪（中铁二十五局集团第六工程有限公司，广西柳州545007）

旋挖钻机施工应对溶洞处理方法

韦永豪（中铁二十五局集团第六工程有限公司，广西柳州545007）

旋挖钻机指的是一种桩基工程中成孔作业的施工机械，一般被应用于粉质粘土、填土、黄土土层穿越施工中，具有施工效率高、成孔精度高等应用优势。对此，本文将结合工程实例，对桥梁溶洞旋挖钻机施工方法进行详细探究，以期为类似工程提供借鉴。

桥梁工程；溶洞；旋挖钻机

1 引言

现如今，社会经济发展迅速，桥梁工程建设发展越来越迅速。桩基础是桥梁工程的基础工程，在桩基础施工中，需要结合实际情况合理选择施工技术。旋挖钻机施工技术是桥梁工程施工中的常用技术，对该项技术进行详细探究，对于提高其应用水平至关重要。

2 桥梁概况

J1K0+4475×32m货场联络线竹鹅溪大桥设计里程范围为JK0+359.75～J1K0+534.25，列车行车速度为80km/h。根据现场勘查，桥址范围为溶洞较发育地区，该桥梁工程地质条件为①Q4m1：粉质粘土（人工填土），土质松软，硬塑，属Ⅰ级松土，σ0= 0.08MPa；②Q4a1+p1：粉质粘土，流塑～软塑，属Ⅱ级松土，σ0= 0.06MPa；③Q3a1：粘土，软塑，属Ⅱ级松土，σ0=0.08MPa；④Q3a1：粘土，软塑，属Ⅱ级松土，σ0=0.15MPa；⑤Q4ca：粉质粘土（溶洞充填物），软塑，属Ⅱ级普通土，σ0=0.06MPa；⑥C2d：白云质灰岩夹白云岩，全风化带（W4），属Ⅲ级硬土，σ0=0.18MPa；强风化带（W3），属Ⅳ级硬土，σ0=0.4MPa；强风化带（W2），属Ⅴ级硬土，σ0=0.6MPa。孔桩桩径1.25m，桩长8～28m不等。

3 溶洞旋挖钻施工工艺原理

对于不同的溶洞类型，可以采用以下施工方案：抛填法、碎石砂浆填充法以及钢护筒穿越法，分别如图1～3所示。旋挖钻机钻进成孔施工技术的应用原理是通过钻机自有的行走功能和桅杆变幅机构，使得钻机能够准确定位，然后采用桅杆导向作用，下放钻杆，并且将底部带有活门的桶式钻头置放到孔位，在旋挖钻机钻进成孔施工过程中，钻机动力头装置为钻杆提供扭矩、加压装置，通过利用加压动力头的施工方式，能够将加压力传递给钻杆钻头，钻头回转破碎岩土，同时直接将其装入钻头内，然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土，通过循环上述施工技术，能够完成施工任务。旋挖钻施工工艺的施工特点主要体现在以下几点：①旋挖钻施工及时施工效率比较高，施工灵活性比较高，而且通过应用其配套的螺旋钻斗、普通钻斗等钻具，可以在粉质粘土、卵石层、粘土层中进行分层钻进施工。②旋挖钻施工能够实现准确定位，而且桅杆可以自行折叠起落，因此能够对回转定位进行自动检测，而且移位效率比较高，在钻进施工过程中，桩基定位和成孔深度、垂直度都可以采用自动化技术进行有效调节和控制。③旋挖钻成孔施工效率和施工质量比较高，通过应用旋挖钻施工技术，能够有效避免在机械成孔施工过程中孔底沉淤土过多的问题，同时，还能够有效解决桩侧摩阻力较低，泥浆很难管理的缺点，从而有效保证成孔施工质量。④旋挖钻机在实际施工过程中不会产生较大噪音，而且施工环保。

4 旋挖钻施工流程

4.1 旋挖钻机孔桩施工

4.1.1 放样定位

图1 抛填法

图2 混凝土填充法

图3 钢护筒穿越法

在进行旋挖钻孔施工过程中，必须充分结合施工现场轴线及桩位条件，设置测量控制网，然后对测量桩位进行放线、定位和测量，测量放线完成后，即可进行后续施工步骤。

4.1.2 护筒埋设

护筒埋设前，要详细地研究勘察报告，对场地的分布情况应非常熟悉，特别是在孔口的土层稳定性差的情况下，需要掌握其厚度、结构及岩性类别等。其次要熟悉场地的地下水分布特征，依据钻孔孔口的底层性质，护筒的长度由地下水埋深确定。需要注意的是，选择护筒的直径比孔径大200～300mm的护筒：①方便操作手埋设护筒时对护筒进行调整，既能确保护筒下口与土层的密贴，又可确保护筒中心与钻孔中心重合，有利于旋挖钻进施工时保持护筒的稳定；②在上提、下放旋挖钻头时使钻头和护筒之间存在约100mm的环状间隙，避免旋挖钻头与护筒刮蹭、碰撞。

4.1.3 钻孔施工

在进行钻孔施工时，通常采用的就是清水施工，不需要利用泥浆进行护壁。在钻孔过程中，如果施工现场存在地下水分布时，并且具有不稳定的孔壁，就需要进行护壁施工，通常选择的稳定液护壁或者护壁泥浆。钻杆的定位需要提前进行设置，一般在狭窄作业施工前完成。通常情况下，在钻机施工中需要严格进行钻杆的调垂，一般情况下，做直孔作业。在调垂过程中，主要采用自动调垂或者手动调垂进行操作。钻杆的调垂方式的确定是以相对零位±0.05来确定的，超出这个范围时，就需要进行手动调垂，在这个范围内时，就需要进行自动调垂。但是在钻孔施工中，斜孔作业也可能会出现，这就需要操作人员对零位进自定义设置，之后采用钻孔作业的方式对钻杆进行调垂操作。

4.1.4 清孔施工

旋挖钻机钻孔达到设计要求深度后，用检孔器对成孔进行检查。孔径、孔垂直度、孔深经检查合格后，填写终孔检查证，并经监理工程师验收认可，方可进行孔底清理，否则重新进行扫孔。采用换浆法进行清孔，钻孔作业达到设计标高后停止施工，提出钻头后，清理孔内含碴的泥浆后注入已经经过净化的泥浆，清孔时孔内水位需保持在地下水位以上1.5～2.0m。当从孔内取出泥浆测试的平均值与注人的净化泥浆相近，测量孔底沉碴厚度符合技术规范和设计要求时，即停止清孔作业。清孔结束后，孔底沉碴厚度，柱桩不得大于50mm。

4.2 钢筋笼的制作与安装

在钢筋笼的安装前，现场相关人员必须对钢筋笼的主筋长度、截面尺寸、箍筋间距、保护层厚度等方面进行检查验收。为了保证在运输过程中不变形，钢筋笼内用钢筋十字撑焊接加固。在制作、运输及吊放过程中，防止产生不可恢复的变形，对变形的钢筋笼应整理成型后再安装，严重变形的必须报废。为保证混凝土保护层厚度，在桩身配筋范围内每隔2m沿圆周等距焊接四钢定位钢筋（耳环）。钢筋笼下沉时应采用对称的两根吊环，确保钢筋笼下沉的垂直度与下沉速度，避免钢筋笼碰撞孔壁和自由下落。就位后应将两根吊环与钢护筒焊接固定，避免浇注混凝土时钢筋笼浮笼。

4.3 泥浆护壁施工

在钻进过程中，配备专门试验人员及时检测泥浆指标，在泥浆池中用搅浆机将泥浆搅拌好后，泥浆补充采用泥浆泵泵入孔内，旋挖钻均匀缓慢钻进，这样既钻进能够起到泥浆护壁的作用。钻进时掌握好进尺速度，随时注意观察孔内情况，及时补加泥浆保持液面高度。

4.4 下导管施工

导管采用灌注导管，下入孔内时对每根导管认真检查、清除丝扣浮油及检查“0”型密封圈是否完好，并在丝扣上重新涂抹黄油。导管连接要牢固、顺直、下入深度离孔底50cm左右。导管下好后，利用灌注混凝土的导管输入泥浆循环清孔，清孔时输入孔内的泥浆密度控制在规范以内，直至测量出浆口的泥浆性能达到规范要求。导管使用前和使用一个时期后应做压水试验，并试验隔水栓能否顺利通过。

4.5 混凝土灌注

首批混凝土灌注前精确计算首盘混凝土方量，制作足够容积的封底用漏斗，确保首盘封底混凝土量保证导管埋进混凝土深1m以上，确认封底成功后，进行正常浇注。桩基混凝土为C35水下混凝土，安装导管并放入钻孔内，导管安装后，再次探测孔底沉渣厚度，如超过设计要求，则需进行二次清孔至合格为止。混凝土运至现场时，要检查混凝土的和易性、坍落度，如不符合要求，则进行二次拌和，二次拌和后仍不符合要求的，混凝土就不再使用。水下混凝土灌注连续进行，中途不能中断，并尽量缩短拆除导管的时间。当导管内混凝土不满时，可徐徐灌注，以防产生高压气囊压漏导管。为防止灌注过程中发生坍孔、缩孔，要保持孔内水位高度。为防止钢筋骨架上浮，混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，应减慢混凝土的灌注速度。浇注混凝土过程中根据混凝土浇注高度，进行导管拆除施工，但导管底端要始终埋入混凝土面以下1～3m，严禁把导管提出混凝土面。

4.6 混凝土养护及桩基检测

每根桩必须随机抽样留置试块不得少于一组，并认真做好试块的养护，达龄期及时送检。工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性抽样检测，对建筑物安全等级为一级且直径不大于600mm的钻孔灌注桩，应采用现场静载荷试验方法。对其它情况的钻孔灌注桩和各种情况的人工挖孔灌注桩可根据终孔时持力层检验情况和桩身质量检验情况核验。对于端承型大直径灌注桩，当受设备或现场条件限制无法检测单桩竖向抗压承载力时，可采用钻芯法测定桩底沉渣厚度并钻取桩端持力层岩土芯样检验持力层。基桩混凝土完整性可采用低应变物探、声波透射法或钻孔抽芯法进行检测。对柱下单桩和截面尺寸大于800mm×800mm或直径大于800mm的灌注桩，应采用声波透射法或钻孔抽芯法进行检测。

5 结语

综上所述，在桥梁桩基础的施工过程中，旋挖钻技术的应用范围十分广泛。在桥梁溶洞处理施工中采用旋挖钻技术，能够有效确保桥梁桩基础的施工质量，同时还能够缩短施工工期。旋挖钻技术在桥梁桩基础的施工应用中具有很多的优势，主要包括成孔快、工期短、技术灵活以及承载能力强等。在该项技术的实际应用中，首先需要做好施工准备，即放样定位和护筒埋设，然后再进行钻孔和清孔施工，并且进行钢筋笼安装和混凝土灌注等施工工艺，这样才能够提高桩基础的施工质量。

[1]张 琨，刘建民，邬 欢，等.城市桥梁桩基穿越溶洞预注浆施工技术[J].施工技术，2011，40（1）：77～79.

[2]卢兴晨.浅谈桥梁钻孔桩施工过程中的溶洞处理[J].山西建筑，2010，36（36）：338～339.

[3]李裕文.桥梁钻孔灌注桩溶洞处理方法探讨[J].技术与市场，2014，21（5）：129～130.

U445.551

A

2095-2066（2016）34-0196-02

2016-11-17

韦永豪（1981-），男，工程师，大学本科，主要从事铁路路基、桥梁、站场工程工作。