旋挖钻机钻孔灌注桩施工技术研究

陈齐飞

（贵州省交通运输综合行政执法监督局，贵州贵阳 550001）

0 引言

在桥梁施工环节，旋挖钻机钻孔灌注桩施工技术通过灌注混凝土和钢筋形成的灌注桩可以有效地分散基础结构的承载力，以达到增加基础支撑面积、提高基础承载力的目的。但是，在一些特殊地形条件下，旋挖钻机钻孔灌注桩施工技术在钻孔过程中土质的变化和钻孔孔径的控制仍然存在不确定因素，导致桩体的尺寸和质量难以保证。因此，需要在旋挖钻机钻孔灌注桩施工技术方面进行深入研究，掌握旋挖钻机钻孔灌注桩施工技术重点，对桥梁工程建设具有重要作用。

1 工程概况及地质介绍

位于G352 桐梓县花秋至桃林公路上的花秋大桥（K1+995—K2+395）全长400m，桥面宽度达12m。该桥主体结构由三联装配式预应力混凝土先简支后桥面连续T 梁组成，分布为（4×30m+5×30m+4×30m）。桥梁平面布局沿直线、圆曲线和缓和曲线设计，纵向设置为单向3.9%的纵坡。这座桥梁所在地区地质构造复杂，为九坝背斜，总长约80km，轴线呈SN 方向变化。地层包括轴部的奥陶系和翼部的三叠系以及志留系。轴部岩层倾角介于15～25°之间，而西翼和东翼的地层倾角分别为30～40°和25～45°，两翼近乎对称，形成一条长轴背斜，公路线路布设在背斜的两侧。

2 旋挖钻机钻孔灌注桩施工技术应用

2.1 定桩位

在进行现场整平施工时，首先由专业技术人员进行测量和放样工作，根据甲方的要求，设置现场测量控制点。采用全站仪进行二级控制点的精确定位，使用极坐标法或者直角坐标法来确定各个桩位的中心点位置和轴线[1]。在桩位的先行设置过程中，必须考虑旋挖钻机行走的影响。每根桩的准确定位至关重要，它们必须经过质量检查和验收，并将结果报告给监理工程师。只有在验收符合要求的情况下，才能进行现场的桩基施工，以确保工程的施工质量和效果。此外，对于高程控制也要进行精细管理，根据甲方的规定，设置高程控制点，并在基坑内部设置高程投射线，以保证桩体高度的精确控制，以满足相关标准的要求[2]。

2.2 钢护筒的制作及埋设

在钢护筒的设置中，长度不超过2.5m 的护筒通常采用8～10mm 厚的钢板制作，而长度超过2.5m 的护筒应采用10～15mm 厚的钢板。在现场施工中，钢护筒的埋设深度需要严格控制，采用多节钢护筒进行连接，并确保其内径超过钻头直径，通常大约多出200mm。具体的标高设置要根据现场需要而定，但通常应将其超过地面标高约0.3m。

在施工现场，钢护筒的埋设过程至关重要。必须确保钢护筒在平面上定位准确，垂直度达到所需的精度标准，并确保其底部与周围的护筒底脚紧密结合以确保不渗水。为确定具体的桩位中心，可以通过插入短钢筋的方式进行控制，钢筋的埋设深度应达到300mm 以上，以确保稳定性。高程方面，需要使用全站仪、水准仪等工具进行检测，将标高信息标记在外部短钢筋上，从而满足钢护筒的安装要求，并严格控制桩顶的标高。首先需要开挖一个与孔桩直径相匹配的圆形坑，然后将钢护筒埋设到坑内。使用卷尺进行现场检测，调整护筒的位置，确保外缘到3 个短钢筋头的距离相等，并使钢护筒的中心与孔桩的中心完全重合。使用水平尺或线坠进行现场的钢护筒垂直度检查，确保护筒孔口标高对称均匀布置，并确保护筒与孔壁之间的间隙用渣土填充处理，然后进行夯实施工，以确保护筒稳定，没有发生移位或倾斜等问题，同时位置精度完全符合标准。钢护筒的埋设示意图如图1 所示。

图1 钢护筒埋设示意图

2.3 钻孔

在将钻机安装到指定位置并达到稳定标准后，确保它与桩位中心对齐，并使用钻机和电缆进行现场的调平处理。此外，钻头的直径应比桩体直径小1～2cm，并按照2cm 的要求进行现场的扩孔操作。

2.3.1 在现场，首先安装钢护筒保护管，并按照规定进行钻机平台导轨的设置。确保钻机平台组装符合要求，基座具有足够的稳定性，钻探框架的垂直度符合标准。使用挖掘机进行现场调整，以确保滑槽、钻头和钻桩位于同一条垂直线上，满足垂直度的要求。

2.3.2 钻孔过程采用正循环方式进行，以低速进行钻进作业。在孔的下部约5m 处进行控制，继续以低速进行循环操作，然后在下方5m 深度开始钻孔。一旦达到规定的深度，开始进行反向推进施工。在整个钻孔作业过程中，要保持减压状态[3-4]。

2.3.3 钻孔作业的顺序应明确定义，不得连续进行相邻孔位的钻孔施工。通常情况下，一个孔的钻孔施工完成后，需要等待24h，然后才能继续进行相邻孔位的钻孔作业。在连续钻进作业中，要随时进行泥浆样本的取样和检测，并根据检测结果调整技术参数。此外，在正常的钻进过程中，要根据获取的地质数据信息及时调整钻机的钻进速度和冲程，以适应土壤条件的变化。孔必须始终保持在地下水位线以下2m 的位置，确保挡土墙具有足够的稳定性，避免发生塌陷事故。

2.4 成孔检测、第一次清孔

一旦现场钻孔施工达到计划的标高尺寸，对于中心位置、倾斜度、底部标高、深度、直径等方面进行检测后，需要填写终孔验收作业书，并经部门主管批准通过后方可进行清洁处理。质检工作在钻孔后非常重要，需要检测直径、垂直度、深度等参数。使用直径22mm 的钢筋材料，并应用现场测量设备进行检测，以确保孔位中心与起吊钢丝绳中心位于相同的垂线上。下降过程中，可以通过绳索上的刻度和深度计来检测和确认。如果钢丝绳的活动性较高，表明钻孔符合技术标准;如果在钻孔过程中受到干扰，表明受阻部位的直径减小或孔斜度减小，这时需要重新进行钻孔作业。在现场施工中，要及时进行清孔处理，将底部的沉积物清理干净，并严格控制钻渣含量和泥浆密度，以确保各项指标都符合工程要求。当钻孔达到规定深度后，应用测量绳进行检测，并在符合规定标准后进行现场清孔作业。清孔作业应采用正循环导管的方式，并将废渣导入泥浆池中。严禁通过增加钻孔深度来代替清孔作业，并要及时注入泥浆，以免导致孔位塌陷[5]。

2.5 钢筋骨架的制作和吊装

2.5.1 钢筋笼的制作应该在2#钢筋加工厂进行，按照从上到下的顺序进行组装。根据现场的要求，进行必要的调整，并通过直螺纹套筒将各根钢筋连接起来，然后使用平板车将钢筋笼运输到施工现场。

2.5.2 在连接直螺纹套筒时，需要严格控制单一截面的接头数量，通常应控制在钢筋总数的50% 以内，以确保连接的牢固性。

2.5.3 钢筋下料过程中，应选择合适的切割方式，确保钢筋的端面和轴线保持垂直，避免发生弯曲或扭曲。每根钢筋的长度和尺寸应符合设计要求。

2.5.4 钢筋的连接是非常关键的步骤。首先，将钢筋安装到位，并设置好必要的保护罩。然后，将连接部位的螺纹套筒拧紧，确保紧固牢固。在现场连接完成后，需要进行标记，并对钢筋连接部位进行检查。螺纹的质量检测合格后，使用活动扳手和管扳手将配件拧紧，以确保连接的稳定性和可靠性。

2.5.5 为增强钢筋笼的稳定性和强度，可以采用加固措施。内部设置两道斜撑，将接头通过焊接进行连接，以提高整个钢筋笼的刚度性能，确保钢筋笼在施工过程中不会发生变形或损坏，从而满足工程的要求[6-7]。

2.6 下放导管

在进行管道密封性检测时，首先采用螺纹缠绕的方式，选择直径为300mm 的管道，其截面长度为3m，底部深度为4m，而顶部的横截面在0.5～1.5m 之间进行调整。这一过程确保管道的合适尺寸和形状，以适应具体工程需求。在导管准备投入使用之前，执行水密性检测，该检测过程非常重要，因为它可以确保管道的可靠性和安全性。在检测中，进行垫圈的拉伸测试，以验证其性能。水密性检测要求密封性能必须超过孔内水深的1.3 倍，以确保在各种环境条件下都能保持密封状态，避免可能的泄漏问题。在进行管道的固结操作时，特别关注管壁与焊缝的性能。这两个部分需要能够承受高达1781MPa 的压力，以确保管道在使用过程中不会发生变形或损坏。这一步骤非常关键，因为管道在工程中承受着巨大的压力和应力，必须具备足够的强度和耐用性。当经过水密性检测并合格，对钢筋进行编号，并在管道配件中进行长度标记。这个过程有助于确保管道系统的组装和维护更加有序和高效。通过编号和标记，可以追踪和管理每根钢筋以及管道配件，从而降低混乱和错误的可能性，提高工程的可控性和安全性[8]。

2.7 二次清孔

在进行清孔的过程中，采用更换浆料的方法，以确保套管壁的泥浆得以有效清洁。具体的操作步骤如下：首先，将导管直接放入距离井底约30cm 的位置上。接下来，利用水泵施加压力，将清洁泥浆注入导管内部。这一步骤的目的是将井孔内的泥渣和杂质冲刷出来，确保导管内部的清洁和通畅。其次，在钻井内部，常常会出现钻渣漂浮的情况。为解决这个问题，必须将这些浮在钻井内的杂质和泥渣排出井口，然后进行沉淀处理。同时，需要检测井眼的泥浆比重以及井下沉淀的深度，确保清洁泥浆的性能符合要求，并且井内没有残留的泥渣或杂质。最后，一旦清理结束，泥浆的比重应该在1.03～1.10，黏度应维持在17～20Pa·s，同时含砂量应保持在低于2%的水平，沉淀物的浓度和质量也必须达到设计标准。这些参数的检查和测试是确保清孔作业达到质量要求的关键步骤。在施工环节，当泥浆的性能满足要求时，才能将检查结果上报给监理工程师，以获得批准和确认。

2.8 灌筑水下混凝土

水下混凝土的浇筑施工是桥梁和其他水下工程中的一道关键工序，它需要严格的控制和操作。

第一，水下混凝土浇筑的关键性：水下混凝土浇筑是水下工程中至关重要的一环。在进行浇筑前，必须确保成孔的合格性，清孔达到标准，而且泥浆指数和压载厚度也必须符合工程要求。压载厚度的计算是根据孔底高程减去地面高程来确定的。在浇筑前，必须明确这些关键参数，并且合理安排浇筑的时间控制。通常情况下，需要在6h 内完成检查和确定这些参数，以确保水下混凝土的浇筑质量。

第二，导管埋深的保障：在进行第一次混凝土浇筑时，导管的埋深必须达到2m 以上，并且需要对底部进行全部填充处理，以确保导管的稳定性和浇筑的均匀性。浇筑开始后，必须保持连续进行，以确保地下管线的深度始终保持在2m 以上。

第三，使用拉盖法进行初次浇筑：在初次浇筑过程中，通常采用拉盖法。这意味着将管道盖直接覆盖在下开口，并且需要将其附着在钢丝绳上。在第一次浇筑时，混凝土直接存储在漏斗内，吊车将拉住钢丝绳，提升盖板结构，使混凝土快速下料到孔底，将孔道包好。现场浇筑施工中，应用锥形测深锤进行深度监测，以确保混凝土表面的上升高度得到有效控制。根据浇筑作业的情况，必须及时提升管道，使其埋深在2～6m 之间。

3 结语

总之，在桥梁工程施工环节，采用旋挖钻机钻孔灌注桩施工技术能够为桥梁桩基工程开展提供技术指导。在桥梁工程建设环节，还要结合项目的建设要求，做好科学的施工计划、明确桩基设备的安装以及技术操作的工艺操作要点，确保钻孔灌注桩工程顺利进行，为桥梁工程项目开展奠定基础。