桥梁钻孔桩旋挖钻成孔施工工艺分析

高希恩

（中铁二十二局集团第一工程有限公司，黑龙江哈尔滨 150000）

0 引言

桥梁作为城市交通的重要组成部分，对于区域发展和交通流动至关重要。在桥梁的基础工程中，桩基是支撑桥梁结构的不可或缺的组成部分。随着建筑技术和工程实践的不断发展，桥梁钻孔桩旋挖钻成孔施工工艺作为一种先进而高效的施工方式，逐渐成为桥梁建设领域的研究热点。传统的桩基施工方式面临着一系列的挑战，桥梁钻孔桩旋挖钻成孔工艺以其高效、精准、适用于不同地质条件的特点，在桩基施工中崭露头角，得到了人们的广泛关注。

1 工程概况

铁科高速项目方正西枢纽主线桥全长732.2m，下部结构采用柱式墩、肋板台，钻孔灌注桩基础。桩基直径为1.6m，桩基长度在30～41m 之间。根据地质勘测资料，该桥址地层由粉质黏土和砂砾土组成，结合工期要求，决定采用旋挖钻成孔施工工艺。

2 桥梁钻孔桩旋挖钻成孔施工主要流程

旋挖钻成孔施工较为复杂，施工流程如图1 所示。

图1 旋挖钻成孔施工流程

第一，施工前需要做好充分的准备工作，确保施工现场的安全性，确保施工顺利进行。

第二，准备工作完成后，进行施工放样，确保桩位的准确性[1]。

第三，埋设护筒，以有效降低孔口坍塌风险。

第四，钻机安装就位后，仔细检查机械设备，发现问题及时校正，确保施工顺利进行。

第五，测量数据并复核，以验证施工过程中各项参数的准确性，为后续施工提供可靠的基础数据。

第六，正式开始旋挖钻成孔施工，并及时检测成孔质量、解决可能出现的问题。

第七，清孔后进行沉渣检测，确保沉积物的清除符合要求。

第八，进行钢筋笼、导管设置等工序，并进行二次清孔，以保证整体施工质量。

第九，混凝土灌注。

3 桥梁钻孔桩旋挖钻成孔施工优势

3.1 提高施工效率

桥梁钻孔桩旋挖钻成孔施工工艺，能显著提高施工效率。特别是在复杂地质条件下，应用旋挖钻机能够大幅缩短施工周期，有效提高工程整体进度，且能降低人力资源投入，降低施工对交通的影响，可为工程的及时交付提供有力保障。

3.2 适用性广

桥梁钻孔桩旋挖钻成孔施工工艺适用于多种地质条件[2]。无论是软土、砂土还是岩石地质层，旋挖钻机都能适应且能实现高效施工，同时，通过合理的桩基设计和规范的旋挖钻机操作，能够更好地应对地下水位变化等复杂情况，确保桩基的牢固性和稳定性。

3.3 施工过程可控、安全

桥梁钻孔桩旋挖钻成孔施工过程可控、安全是其另一个显著优势。通过先进的施工技术和设备，工程人员能够实时监测施工参数，确保钻孔的准确性和一致性。此外，旋挖钻孔桩施工操作相对简便，可减少施工过程的安全隐患，有助于减少事故风险，提高工程的整体安全水平。

4 桥梁钻孔桩旋挖钻成孔施工工艺分析

4.1 施工准备

进行桥梁钻孔桩旋挖钻成孔施工前，需要进行详尽的现场勘测和测绘工作，这是确保整体工程高效进行的基础。

第一，必须详细了解地质条件、地下水位及其他环境因素，为后续施工提供科学的数据支持。

第二，在机械设备准备方面，要保证旋挖钻机等施工设备准备充分，并做好机械性能检查、设备调试及备用零部件准备等工作，以应对可能出现的设备故障问题。此外，对施工人员的培训和技能考核也是施工准备中的重要环节，需要确保操作人员熟练掌握施工设备的使用技巧，以提高施工效率和安全性。

第三，在施工方案的制订方面，要详细制订施工流程、安全措施和紧急预案，为实际施工提供指导[3]。

第四，需要考虑材料储备、运输等细节工作，以保证施工过程的顺利进行。

4.2 护筒埋设与钻机就位

在桥梁钻孔桩旋挖钻成孔施工中，护筒起重要的防护和定位作用。护筒通常由8mm 厚的精加工钢板制成，直径大多为2000mm（特殊情况下会有例外），这种制作工艺能够保证护筒的强度和稳定性，确保其能够应对施工过程中可能遇到的各种挑战。在护筒埋设环节，除了要检查护筒的质量，还需保持护筒的垂直度。

在施工过程中，应保证钻头中心位置和护筒中心位置的偏差不大于5cm，进而为后续的钻孔作业提供可靠的基础。为达到这一要求，施工人员在埋设护筒时需要进行精准的测量和调整，合理控制护筒的垂直度。

此外，钻机就位也是关键操作环节，需要仔细检查钻机各部件的完好性、操作系统能否正常运行，以及工作平台的稳定性等。在钻机就位过程中，检查与及时校正至关重要，必须保证钻机安装的每一个细节都符合工程设计要求。钻机就位后，需要对钻头的中心位置进行仔细调整，确保其与护筒中心位置的偏差在允许范围内，以保证钻孔的准确度。

4.3 泥浆调制

泥浆调制是桥梁钻孔桩旋挖钻成孔施工中的关键步骤，其目的是维持钻孔的稳定性、提高钻进效率及确保孔壁的完整性。需要注意的是，在不同地质条件下，需要针对性地调整泥浆的密度和黏度等参数。

4.3.1 泥浆密度调整

泥浆密度直接关系到孔壁的稳定性，需要根据不同的地质条件，灵活调整泥浆密度。不同地质条件下泥浆密度范围如表1 所示。

4.3.2 泥浆黏度调整

泥浆黏度对携带钻屑、冷却钻头及维持孔壁的稳定性都有重要影响。不同地质条件下泥浆黏度范围如表2 所示。

表2 不同地质条件下泥浆黏度范围

施工人员可以根据实际地质情况合理控制泥浆密度和黏度，从而保证在不同地质条件下旋挖钻成孔施工的高效性和安全性，为整个工程的成功实施提供保障。

4.4 钻进成孔

在桥梁钻孔桩旋挖钻成孔施工中，钻进成孔是核心环节，对桩基的质量有重要影响。为确保钻进成孔的精准度和质量，施工中需注意以下几点：

第一，需要确保精准操作钻机，保持恰当的钻进速度和扭矩，以适应不同地层的特性。同时，要实时监测钻机的工作状态，以便调整钻进参数，确保钻孔的稳定和高效进行。

第二，要及时排除钻屑，保持钻孔通畅。应合理使用冷却泥浆，有效清洗钻头，防止过度磨损，并及时调整孔壁支护方式，防止塌方和孔壁失稳，保障施工安全。

第三，在钻进成孔过程中，必须特别关注孔壁土质的变化，以便及时调整泥浆参数和支护方式。

4.5 成孔检查、清孔

在桥梁钻孔桩旋挖钻成孔施工中，成孔检查和清孔环节是确保桩基质量的重要步骤。钻孔完成后，应立即进行成孔检查，以验证孔的准确度和完整性，包括检查孔的直径、深度及孔壁情况[4]。为准确验证钻孔尺寸是否符合设计要求，要采用先进的检测设备和技术手段。

清孔的目的在于清除残留在孔内的泥浆、碎屑和其他杂质，维护孔壁的稳定性，为后续的桩基灌注提供良好的基础。在清孔阶段，需要使用合适的清孔工具和设备，确保全面、高效地完成清理工作。同时，要特别注意防范孔壁塌方和滑塌风险。因此，在清孔过程中除了要及时排除孔内的杂质，还要采取适当的支护措施，以保证工程的安全性。

4.6 钢筋笼制作、运输与安装

第一，钢筋笼制作。通常依照预先设计的钢筋布置方案，利用高强度钢筋按照规范要求精准地焊接成笼状结构。在制作过程中，要关注焊点的牢固性和整体结构的一致性，以保障钢筋笼符合工程的承载和抗弯要求。

第二，钢筋笼制作完成后，需要进行钢筋笼运输。在此过程中，要采用适当的运输工具和设备，确保将钢筋笼安全运达施工现场。在运输过程中，司机和相关人员需要紧密配合，确保整个运输过程顺利进行，避免钢筋笼碰撞和变形，影响使用性能。

第三，在钢筋笼安装过程中，要确保安装位置准确，垂直度符合设计标准。使用吊装设备将钢筋笼准确降入桩孔内，并进行必要的调整，确保其与桩孔壁的间隙均匀。在安装过程中，还要注意钢筋笼连接的牢固性，以保证整个结构的刚性和稳定性。

4.7 导管设置

在桥梁钻孔桩旋挖钻成孔施工中，导管设置的准确性直接关系到后续混凝土灌注能否顺利进行。导管的主要作用是引导混凝土流入桩孔，确保整个桥梁基础结构的牢固性。该过程需要细致设计、准确设置，并在施工过程中保持高度的专业性。

首先，导管设置需要遵循桥梁设计要求和施工方案，包括导管的位置、数量、间距等方面的准确规划。通过合理的设计，能够保证导管布置均匀，覆盖整个桩孔，使混凝土在灌注时更加均匀。

其次，导管设置的准确性和垂直度对整个桥梁结构的承载能力有重要影响。因此，在导管安装的过程中，需要使用专业设备确保导管垂直，防止在混凝土灌注过程中出现不均匀流动或其他问题。

最后，导管设置涉及与其他工艺步骤需协同配合。比如，与钢筋笼、泥浆调制等步骤相结合，确保在灌注混凝土时，整个桥梁基础结构能够实现各个方面的均衡和协调。

4.8 混凝土灌注

进行混凝土灌注时，需确保混凝土的配合比、强度等参数符合设计要求。施工人员在混凝土灌注时需要使用专业的设备和工具，确保混凝土均匀流入桩孔，特别是大直径桥梁钻孔桩，应采用高效的混凝土输送系统，提高整个灌注过程的稳定性和效率。灌注过程中需特别注意防止空隙和气泡产生。可以采用振捣设备对混凝土进行适度振捣，确保混凝土的密实性和均匀性，这对提高混凝土的抗压强度、减小孔隙率至关重要，有助于确保桩基的整体性能。此外，混凝土灌注后需要进行养护，合理的养护措施有助于混凝土的强度发展和抗裂性能，提高桩基的长期稳定性。

5 桥梁钻孔桩旋挖钻成孔施工常见故障与处理

5.1 塌孔事故处理

在桥梁钻孔桩旋挖钻成孔施工中，塌孔事故是一种常见且严重的施工故障。塌孔通常由孔壁土体的失稳或支护不善引起，可能导致安全隐患和进度延误。面对塌孔事故，首先要立即停工，切勿在事故发生区域继续施工，以免加大事态范围和影响[5]。其次，确保施工人员安全撤离，采取紧急措施，如设置护筒、注浆加固等，防止孔壁进一步坍塌。最后，进行孔壁修复，利用专业设备和材料对受损孔壁进行修复，确保下次钻孔时的稳定性和安全性。

5.2 堵管事故处理

堵管也是桥梁钻孔桩旋挖钻成孔施工中的常见故障，可能影响施工进度和施工质量。面对堵管事故，首先需要迅速识别堵管原因，明确是管道损坏、工具卡阻还是其他问题引起的。其次，采用适当的工具，如管道清理设备或钻头修复工具，取出堵管物的。取出堵管物后，要仔细检查孔内是否有残留物，防止二次堵管。最后，对施工工艺参数进行调整，如改变进给速度、调整泥浆性质等，预防再次堵管。

6 结语

综上所述，桥梁钻孔桩旋挖钻成孔施工工艺在桥梁基础工程中有重要作用，在实际工程中，通过科学合理的施工准备、准确的泥浆调制、严密的成孔检查和清孔等步骤，能够有效提高桩基施工质量和效率。在今后的桥梁基础工程中，需要进一步深化对该工艺的研究，结合实际项目经验，不断完善施工流程和技术规范，以推动桥梁建设的可持续发展。