旋挖钻机成孔灌注桩技术在高速公路工程中的应用

张彦伟

（中铁二十二局集团市政工程有限公司，广州510800）

1 引言

旋挖桩技术有助于提升施工效率，且在多种地基环境中具有适用性，基于旋挖桩的应用，可控制资源投入，是典型的环保施工技术。因此，要根据工程项目的实际情况，选择合适的技术方案，确保工程质量。

2 工程概况

广州北三环高速公路连塘大桥孔跨布置为：20m+2×30m+20m，上部结构为装配式预应力混凝土简支小箱梁；下部结构桥墩为双柱式桥墩桩基础。根据现场情况，工程所在区域地质环境复杂，有第四系人工填土层以及冲洪砂质基层等，施工范围内的岩土较为松散，不具备足够的承载力。对此，采取旋挖钻孔灌注桩技术，给桥梁施工提供支持，保障整体质量。

3 施工准备

将施工场地存在的各类障碍物清理干净，并整平、换填压实，以提升桩机运行稳定性。所有设备进场前的准备工作必不可少，需做好钻孔前的技术交底工作，让所有施工人员能熟练地掌握关键要点。

4 施工技术

4.1 桩位放样

以施工图坐标为准，用全站仪放出桩位中心点，并用木桩打好标记，以大于桩身半径50cm 以上在四周设置钢筋头十字护桩，以便桩位校核，钢筋头护桩用混凝土固定以免挪动造成复核不准确。

4.2 挖、砌泥浆池

在挖机的支持下形成泥浆池，该结构深度约1.5m，为给后续施工提供良好条件，需控制最小体积，即不小于清孔循环泥浆与灌注后排出泥浆的总量。形成泥浆池后，于周边增设防护装置，以免发生安全事故。

4.3 泥浆制备

考虑到地层情况，该处钻孔过程中要做好保护工作，即使用膨润土泥浆护壁。

整个成孔作业环节都要确保循环泥浆性能，为提高泥浆黏度和胶体率，在其中掺入适量的烧碱、碳酸钠等，其掺量经试验决定，具体有如下几点要求：泥浆密度1.1～1.15，黏度19～28Pa·s，pH=8～10，含砂率＜2%，胶体率＞98%【1】。

4.4 埋设护筒

利用护桩引出桩位，采用挖坑、静压法完成钢护筒的埋设作业。为避免孔口坍塌现象，要全面确保护筒埋设质量，此举也是旋挖作业中尤为关键的内容。以10mm 厚的钢板为原材料，通过卷制的方式形成护筒，护筒内径比设计桩径要宽20cm，护筒长度均控制为2.5m，于上部增设溢浆孔，以机械埋设的方式为主，辅以人工作业，在钻机旋挖斗的作用下将其压入土中，实际埋深需达到2.2m。若施工现场为淤泥层或流砂层，考虑到稳定性要求，需适当增加长护筒，护筒位置中心与桩位中心的偏差应满足≤50mm 的要求，并使得护筒埋设满足垂直的要求，允许微量倾斜但必须在1%以内。

4.5 钻孔

4.5.1 钻机就位

复核桩位使其与设计值相符，钻机就位，要求桩机水平方向和钻杆垂直度都足够合理，钻杆中心线与护筒中心线需达到共线的效果。结束钻机的准备工作后，根据地质构造情况开始钻进，控制钻进速度并向其中注入泥浆液，在此基础上进入到钻孔施工环节。旋挖钻及施工现场如图1 所示。

图1 旋挖钻机施工

4.5.2 钻进成孔

经试桩后确定适用于本工程的工艺参数，在其指导下展开正式施工作业。安排专员做好数据记录工作，如钻进深度、区域地质情况、设备工作状况等。

以实际地质情况为准，确定合适的进尺速度，若从硬地层转向软地层，此时可逐步提升钻进速度；反之，若由软地层逐步转向硬地层施工作业，则需要放慢钻进速度。部分地层施工中易出现缩径现象，应当加大扫孔次数【2】；若遇到硬塑层，此时应采取快速钻进的方法；砂层环境中，以慢速钻进较为可行，且所用泥浆的密度、黏度都要适当提升。

钻进过程中要严格控制孔深，需使用到百米钢丝测绳（需经过校核处理），并分析自动深度记录仪的检测结果。钻进作业时加大检查频率，如钻杆垂度、孔壁垂直性等。钻头升降速度要足够合理，不可出现浆液冲刷孔壁的现象。以地层与孔深为准，确定合适的钻进参数，制得高性能泥浆，确保成孔质量。当钻进至砂层与卵石层时，需要适当放慢进尺速度，所用泥浆的稠度可适当提升，进尺量适当减小，从而提升孔壁稳定性。钻进过程中易产生钻渣，需将其清理干净并运输到指定堆放位置，场地应保持干净、整洁的状态，为后续施工创造良好条件。钻进到设计深度后随即停止，检测孔内泥浆浆面高程，以提升孔壁的稳定性。

4.6 钢筋笼制作与吊放

利用旋挖钻机施工可大幅提升成孔速度，有效降低孔底沉渣。加之合理的钢筋笼制作与安装工艺，便可有效控制沉渣厚度。

1）完成钢筋笼制作后检验其实际情况，关于偏差提出以下要求：主筋间距±10mm，箍筋间距±20mm。

2）设置主筋保护层，此部分厚度50mm，通过圆形砂浆垫块可有效控制偏差，所有钢筋笼都设置在钻孔最中间区域，顺着钢筋笼依次设置，各组间距均控制为2m，每组数量均为4个，避免对孔壁的碰撞。

3）钢筋笼各环节施工作业时都要做好保护工作，不可变形。

4）钢筋笼加工好后，用平板车拉入现场，现场用1 台汽车吊分节吊装，当第一节钢筋笼放入孔内后，取出事先加工好的十字撑，在护筒顶用工字钢穿过十字撑，下挂住钢筋笼并保证工字钢水平和钢筋笼垂直。吊第二节钢筋笼时与第一节对准后进行钢筋焊接，然后再下放钢筋笼，如此循环，下放钢筋笼时，要做到轻放、慢放，不可出现强制下落等行为。结束钢筋笼的安装作业后，应随即采取固定措施，检查钢筋笼的状态，当其完全到达设计孔底后，需再次检验笼顶标高。

4.7 安装导管

做好导管检查工作，要求密封性足够良好，试验工程中水压保持为1MPa，所有导管的密封性都足够良好。后续施工中，注重对导管的水密性检验，通过此方式分析导管工作状态，不可漏气，且要设置O 形密封圈。

在吊车的辅助下将导管放入指定区域，以孔深为基准，确定合适的导管直径与长度，当导管完全到达孔底后，需适当提升30～50cm，以便二次清孔作业。严格控制初灌量，当混凝土发生扩散行为后，确保导管埋入深度达到1m 以上，并向管中设置充气球胆，以减少混凝土与泥浆混合的情况【3】。导管下放过程中，要求丝扣对正，不允许刮碰钢筋笼，所用导管直径均为300mm，设置长度为3m 的标准节段，调节段为1m、2m。

4.8 混凝土灌注

混凝土灌注过程中，需注重如下内容：

1）二次清孔是确保灌注质量的关键，与此同时，还要测量孔底沉渣厚度是否满足规范要求。

2）以施工配比为指导拌制混凝土，确保材料可靠性和供应能力，为施工作业提供支持。

3）完成首批混凝土灌注施工后，检测桩孔混凝土高度，测算出导管内埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。

4）实际灌注施工时，导管埋入深度宜控制在2～6m，安排专员做好灌注施工准备工作，分析管内混凝土的情况，其高度不可下降，且孔口处不出现返水问题。注重对孔内混凝土的检测，要求其上升高度足够合理，若要拆除导管，需在技术人员的指导下展开。提升导管时要足够稳定，不可出现左右移动现象。

5）检查灌注高度，当快要接近桩顶时，要做好桩顶标高的测量工作，其应当比设计值高出50～100cm。拔管时，遵循上下缓慢活动的原则，此方式可使得混凝土面口达到有效弥合的状态，一旦出现快速拔管现象，将会造成泥浆混入，随之产生混泥芯，后续易出现桩头渗水等问题。

5 结语

综上所述，随着社会的发展，公路桥梁的重要性逐步彰显出来。大量工程案例表明，钻孔灌注桩技术具有较高的可行性，可提升桥梁整体质量，有效控制施工成本，为现代工程事业的发展提供支持。