市政桥梁旋挖钻孔灌注桩施工技术研究

杨庆忠

合肥市公路桥梁工程有限责任公司 安徽 合肥 230000

1 旋挖钻孔灌注桩施工技术的优势

1.1 成孔率高

由于旋挖钻机自身具备负荷传感、液压先导控制、带孔深数码显示、垂直度自动检测调节的功能，可以最大限度提高施工效率和自动化程度。通常，市面中常用的旋挖钻机有孔深60～90m、孔径1.5～4.0m，基本可以满足大部分桥梁桩基施工要求。

1.2 具备较高环保性

一般旋挖钻机在钻孔过程中，钻头旋挖取土，钻头提出孔后卸土，产生的泥浆仅仅用来护壁，而不用来排渣，因此，可以看出其具备较高的环保性，在建筑工程施工中得到广泛推广使用[1]。

1.3 适用范围广

旋挖钻机具备较强的适用范围，可以应用在强度不同的胶结砂岩层、淤泥质黏土层、黏土层、砂性土层等，因此，被广泛应用在各种桥梁工程桩基施工中。

2 旋挖桩机的适用性及技术要求

2.1 结构组成

旋挖桩机由三个部分组成，即主机、钻头、钻杆。其中主机的作用是控制旋挖桩机的运行，并提供相应的动力能源，可以设置在各种场地，常见的主机类型为履带式；钻杆断面有两种类型，即方形和圆形，按照类别可以将其分为摩擦式和机锁式两大类，摩擦式钻杆的工作原理：在钻机施压钻进时，借助杆键条间产生的摩擦力传输钻机压力，其具备操作简单、钻进深度大、高运行效率的优点，但由于其主要依靠杆键条之间产生的摩擦力传输压力，一般下行压力比较小，只适宜在泥沙层、淤泥层、卵石层等软土层工程中使用。机锁式钻杆工作原理：通过杆上机锁点和键二者间咬合对接，将钻进压力传输至钻头，其具备高抗扭矩能力和传递压力，但在提升钻杆过程中，需进行解锁操作，操作相对较为烦琐，适用于强风化、中风化、弱风化等硬地质层工程的施工。钻头的类型较多，如螺旋钻头、筒式取芯钻头、冲抓锥钻头、扩底钻头、液压抓斗等，在市政桥梁工程施工中，应结合工程的地层结构，科学选择钻头，如施工现场地层结构为高胶结性的卵砾石或者风化基岩等，则优先选择截齿螺旋钻头；像扩底钻头的主要作用是通过扩大底桩头，使桩承载力得到提高，因此，在使用扩底钻头时，需在桩底非钻进操作时，旋转扩大桩底；在卵石层钻机施工中，可以优先选择冲抓锥钻头、冲击钻头；而在连续钻进施工中，则可以优先选择液压抓斗。由于不同的钻头性能不同，因此，在钻进施工中，应结合实际情况科学选择钻头类型，以提高施工效率和质量。

2.2 科学选择钻斗，合理设置钻进速度

在市政桥梁工程旋挖钻孔灌注桩施工中，为最大限度提高施工效率，应结合实际情况，科学选择钻具，以提高施工效率。在钻进施工中，钻具与钻进速度关系密切，在选择钻机钻斗时，要求其强度必须比地层下的抗压强度高。在成孔施工中，需严格控制进尺速度，在钻进过程中，应结合地层变化情况、孔深等及时对钻进速度进行调整，如从硬地层向软地层钻进施工时，应适当将钻进速度调高，当由软地层向硬地层钻进时，应适当将钻进速度调低；若在钻进施工中，遇到缩径地层，应及时调整扫孔频率，避免地层出现缩径问题，影响钻孔质量。在施工中，若遇砂层或卵石层，应及时将钻进速度、进尺量降低，增加泥浆黏稠度，以确保孔壁具备较高的稳定性。若在钻进施工中，遇到密度大的黏土、流塑黏土、泥岩、膨胀土，应及时降低钻进速度，增加扫孔频率，严禁冒钻和长时间停留在黏土层中[2]。

3 市政桥梁工程中旋挖钻孔灌注桩施工准备

3.1 资料准备

在市政桥梁旋挖钻孔灌注桩施工前，应安排勘察人员，勘察并收集施工现场地质、水文等资料，并对桥梁桩基工程施工图进行审查，在勘查现场时，应详细了解现场附近地下管线埋设情况；同时，对主要机械、材料配置情况进行了解，检查机械器具、材料的质量，确保机械设备、材料的质量等完成达到施工要求，从而为后期工程的施工奠定基础。

3.2 合理配置人员

一般市政桥梁工程施工量较大、施工周期较长、涉及的范围较大、现场环境较为复杂，为确保各项工作顺利进行，在配置人员时，可以遵循双班制配置原则，保障24小时连续施工，对于施工中的重要环节，应尽量增加人员配置数量，以保障施工质量。

3.3 机械仪器设备准备工作

在市政桥梁工程施工中，机械仪器设备是重要的组成部分。一般在桥梁工程施工中，常用的机械仪器设备有搅拌机、吊车、泵车、全站仪、水准仪等，为保障桥梁工程的正常施工，应根据工程量科学配置各种机械仪器设备，对于使用频率较高的设备，应配备备用设备，确保工程的连续施工。

3.4 场地清理

在市政桥梁旋挖钻孔灌注桩施工前，应安排相应的人员清理路基两侧开挖线原地面表层的杂物，如腐殖土、农作物根系、草皮、表土等，清除厚度为30～50cm。在清除表土时，应将其堆放在指定弃土场，确保钻机施工平台具备较高的整平压实度，为后期旋挖钻孔灌注桩的顺利施工奠定基础[3]。

4 市政桥梁旋挖钻孔灌注桩施工流程

4.1 测量放样及定桩位

在市政桥梁旋挖钻孔灌注桩施工中，在完成准备工作后，应根据设计图规定要求，进行测量放线工作，确定桩位中心，并做好标记，在做标记时，应以桩身半径加护壁厚度的半径为中心，标记出钻孔圆周，并撒上石灰线。在此过程中，要求桩位偏差不得超过20mm。在放样操作中，应由专业放样测量人员使用全站仪或经纬仪双向校对其垂直度，并在现场全程指导施工，以保障施工质量。

4.2 埋设钢护筒

按照设计要求制作埋设钢护筒，防止孔口出现坍塌，应保证整个钻进过程中的连续性。埋钢护筒顶面应高出地面30cm，在填实护筒周围时，首选黏土，防止出现泥浆与水泥浆流失问题。

4.3 泥浆制备

在制备泥浆时，首选膨润土，要求泥浆浓度与黏度需达到规定要求，在清孔时，要求在置换泥浆过程中，应具备较高连续性。在浇筑混凝土前，应严格将孔底500mm以下的泥浆比重、含砂率分别控制在1.25%、8%范围内，以在提高孔壁稳定性的同时，防止泥浆出现渗漏。

4.4 旋挖成孔

在市政桥梁旋挖钻进施工中，应待旋挖钻机运输至施工位置后，对钻杆垂直度进行调整检查，确保垂直度达标后固定钻杆，防止在钻进施工中钻杆发生位移。在此施工中，需借助旋挖钻机挖出孔洞中的土壤，且由于钻进速度较高，需对泥浆密度进行科学调整；同时，在钻进施工中，需专人对泥浆质量和数量进行检查，并根据实际情况调整膨润土和外加剂的使用量。另外，在钻进过程中，还需结合施工现场土层类别调整钻进速度。若施工现场土层为黏土，应适当将钻机钻进速度调高；若现场土层为砂土，则需严格对钻机进尺进行控制；在实际施工中，还需根据实际情况调整钻杆运行速度，以控制施工质量，若在实际施工中，提升钻杆的速度过快，则会出现以下问题：①钻头下方位置出现负压区，此时，若地下水位过高，水会慢慢渗入钻孔中，增加泥浆护壁压力；②钻头位置的泥浆会顺着钻孔流动，影响泥浆护壁的稳定性；严格控制钻头下降速度，在钻头与钻孔初次接触时，应放慢钻头下降速度，防止泥浆四溅。

4.5 制作及安装钢筋笼

在制作和安装钢筋笼过程中，应尽量选择使用双面搭接焊方式焊接钢筋笼，焊接长度应比钢筋直径大10倍，钢筋接头处要弯折，保证焊接的两根钢筋轴线在一条直线上。但与纵向钢筋总量相比，应将截面钢筋接头控制在其一半范围内。主筋间距误差、旋螺筋间距误差分别为10mm、20mm；在钢筋笼外侧设置混凝土垫块或者焊钢筋。在制作钢筋笼时，应在现场分节制作，并对主筋和加强筋进行焊接，在加固螺旋筋、主筋时，应采取隔点焊加固方式，制作的钢筋笼应达到规定要求。在最后焊接整个钢筋笼时，应在孔口位置焊接，并将其缓慢放入孔内，以保障钢筋笼的完整性。

4.6 声测管安装

在安装声测管之前，相关人员需对每根声测管进行检查，确保声测管的通畅性，在每道加强箍筋上绑扎8字形扎丝。在安装一节声测管后，需在声测管内注满清水后，方可进行下一节钢筋笼和检测管的安装工作，以此类推，完成整个声测管的安装。待安装完声测管后，需使用橡胶套进行封闭处理，并用扎丝固定，确保其具备较高的密闭性。同时，需确保声测管自身的垂直性，且要求声测管两端截面与其他轴线保持较高垂直度；另外，确保声测管切口横截面和边缘具备较高光滑性，防止在安装插管过程中，破坏密封圈。

4.7 导管安装

在选择导管时，首选丝扣连接的，底管长度、中间每节导管长度分别为4m、3m。在安装导管前，应对导管形状、对接情况、内壁平滑性进行检查，在确保导管的质量达到施工要求后，方可安装导管，在孔口连接处对导管进行固定和封闭处理。在吊放导管过程中，应始终确保导管位于中间，以免导管与钢筋笼接触，出现破损等问题。

4.8 清孔

在市政桥梁旋挖钻孔桩施工中，清孔工作是非常重要的一项施工，其直接影响着后期混凝土的灌注质量和桥梁灌注桩质量。在完成一次清孔后，安装钢筋笼、声测管、导管后。在灌注混凝土前，还要进行二次清孔，在此过程中，不断改变导管在孔底的位置，确保清孔的质量。待完成二次清孔工作后，且孔底泥浆达到施工要求后，方可复测孔底沉渣厚度，待质量达标后，可以进行下一环节的施工。

4.9 混凝土灌注

在灌注混凝土前，将导管底部与孔底间距控制在30cm～50cm范围内，首次灌注混凝土时，导管埋设深度应控制住1～2m范围内。在灌注混凝土过程中，应保证灌注的连续性，并对灌注速度进行控制，以免发生导管堵塞等问题，影响混凝土灌注质量。在灌注混凝土时，超灌混凝土高度控制在0.5～1m范围内、混凝土坍落度控制18～22cm范围内，进而保证混凝土灌注质量。

在对水下混凝土浇筑前，应严格按照桩孔设计直径、深度等，计算混凝土浇筑量。在拆管前，应测量孔内混凝土面，并做好详细记录。在浇筑混凝土过程中，若浇筑高度接近桩顶标高时，应严格控制最后一次混凝土浇筑量，将桩顶标高控制在规定范围内。待完成混凝土浇筑工作后，需缓慢抽出护筒，并清理机械设备，待完成清理工作后，将机械设备放置在指定的储存场地位置，方便下次施工使用[4]。

5 结束语

近年来，随着社会经济的不断发展，市政桥梁工程建设数量持续增加，但质量问题受到社会各界的关注，为保障市政桥梁工程的施工质量，在桥梁工程施工中，施工企业广泛应用了一种新型施工技术，即旋挖钻孔灌注桩施工技术，此技术不仅可以最大限度提高桥梁工程的整体质量，而且可以最小化施工企业的施工成本。因此，在市政桥梁工程施工中，施工企业应结合施工现场的实际情况，规范施工流程，严格控制各环节施工质量，以保障旋挖钻孔灌注桩施工质量。