摘要：桥梁作为一个技术难点多、工期长、设计难度大的土建工程建筑物，其稳定性是十分必要的，其桩基础的施工质量和精度要求也随之提升，先进的施工技术的采用也成为桩基础施工过程中的必然趋势。本文以桥梁桩基础施工为论点，简要介绍现阶段普遍使用的旋挖钻技术的原理及施工要点，对其在桥梁桩基础施工上的应用进行简单分析。
关键词：桥梁；桩基础；施工；旋挖钻技术
一、旋挖钻技术的原理以及适用范围
1、旋挖钻技术的原理
旋挖钻技术是利用机械的液压传动系统，对钻头施加较大的扭矩，迫使钻头进行高速旋转作业，从而达到对土层施加压力，钻头向下推进的效果。
2、旋挖钻技术的适用范围
按照旋挖钻斗的形式可将旋挖钻技术的适用范围作出以下分类。
首先，旋挖钻斗主要分为嵌岩捞砂砂斗、捞砂钻斗、土层钻斗等，其分别适用于含水量较高的砂土层、淤泥质粘土、致密粘土、砂砾石层、卵砾石层、贝壳层、铁板砂、高强度冻土、强～中风化岩层等软硬地层和复杂地层、散土、含水量较高的砂土层、淤泥质亚粘土、砂砾石层、松散冻土等结构比较松散、克取强度较低的地层和淤泥、淤泥质粘土、粘土、塑性冻土、块状砂土、风化软基岩等经扰动后所取样的结构不易松散且克取强度较低的地层；其次是旋挖短螺旋钻头，主要包括嵌岩螺旋和土层螺旋，分别适用于坚硬土层、砂卵砾石层、强～弱风化岩层、有节理发育的坚硬冻土等克取强度较高的地层和含水层以上的粘土、砂土、塑性冻土等经扰动后所取样的结构不易松散且克取强度较低的地层；再有是旋挖岩石筒钻，适用于比较硬的基岩地层、大的漂石层及硬质永冻土层；最后是推土盘式钻头，主要原理是钻头筒体内部带有推土板，通过钻机压盘向钻头上方的推土机构施加压力，推土板向下运动，卸土顺畅，钻头推土机构分为手动和自动，适用于淤泥质粘土层等卸土困难的地层，旋挖钻技术的工作效率较快、施工质量较高、掘进精度较好，多被应用于桥梁桩基础、高层建筑桩基础和精密仪器工厂桩基础等施工精度和稳定性要求较高的桩基础结构施工过程中。施工前应当根据土层的硬度和级配选择合适的钻头进行钻探，并在根据勘察数据，准确判断土层内部的颗粒种类情况，确定合理的旋转速度，保证钻头的安全。
二、桥梁桩基础施工中旋挖钻施工要点
1、施工准备
1.1旋挖 钻机就位、钢护筒埋设
施工场地平整处理，为保证重达100t 旋挖钻能够顺利就位施工，施工场地采用山渣填筑平整碾压后铺设自带钢板后进场，避免在钻进过程中钻机产生沉陷。桩位确定后，利用十字线放出四个控制桩位，并以四个控制桩为基准进行埋设护筒。护筒由厚度10mm 钢板制成，护筒直径比桩基孔径大20cm，每节护筒长度1.5 ～ 3.0m，护筒至少高出地面30cm，以防止杂物、泥水流入孔内。旋挖钻机在埋设护筒时，应由人工进行辅助配合，护筒埋设利用旋挖机的钻斗挤压入土并做相应的调整。
1.2泥浆的制备和处理
因钻机施工中泥浆可以防止孔壁坍塌、抑制地下水、悬浮钻渣等作用，为此泥浆是保证孔壁稳定的重要因素。施工过程中随时检测清孔后灌注砼时泥浆的各项性能指标，确保泥浆对孔壁的撑护作用，避免发生施工事故。为保证泥浆的性能指标，本工程进行集中制备，回收后集中净化处理，重复使用，以降低施工成本，保证现场文明施工。
制浆材料：钻孔的泥浆一般由水、粘土或膨润土和添加剂适当配合配制而成。为提高泥浆的黏度和胶体率，可在泥浆中投入烧碱或碳酸钠，其掺量按试验而定。施工时可根据现场情况对比例参数进行调整，必要时适当加入一定量的纤维素来改善泥浆性能。性能指标：根据公路桥梁桥规的要求，结合本工程地质条件。备注：泥浆比重参数具体按现场实际施工情况调整。
在钻孔过程中，泥浆会逐渐失去原有性能而产生变质，影响使用质量，在施工过程中需要不断除去所含泥砂，并调整泥浆性能指标在规定范围内。为此设置泥浆处理系统，泥浆处理设备采用旋流除砂器、振动筛和3PNL 泵，对从孔口回收的泥浆进行处理，回收泥浆用泥浆泵先送入旋流除砂器，再通过振动筛后流入泥浆沉淀池，经过沉淀后流入供浆池进行重复利用。
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1.3护筒埋设
在护筒埋设之前，应该先将桩位点放出来，在桩位处用钻头边刀挖出一个比护筒深度小30cm，外径大20cm 的圆坑，并在底部填筑一定量的黏土，对于护筒的中心应该和桩位点一致，避免出现偏斜。
2、钻孔
2.1钻机选择及就位
旋挖钻机采用筒式钻斗。钻机就位前，应对钻前的各项准备工作进行检查，包括主要机具设备的检查和维修，使钻机按预定桩位就位，且使钻机停在硬实地面，调整桅杆偏差，保证桩位移、倾斜度不超标，并在成孔中间不定期检查调整。护筒埋好后，用十字线恢复桩位中心，移动旋挖钻机至孔口，调整钻机动力头部份使钻机旋斗插入护筒内，确认旋斗在护筒内前后、左右间隙一致。严格按照水平、稳固、三点一垂线的原则调整钻机，调整钻架垂直度，使钻杆垂直。进一步稳固钻机，保证钻架的平稳和牢固，确保施工中钻架不发生移动和倾斜。
2.2钻进
钻机位置确定后，开始进行施工，每次钻进的深度不宜过大，以60cm为宜，刚开始的时候旋转速度要慢，对于提斗也要慢，如果发现出现偏差，应该及时进行纠正。
操作过程中，应该有专业的人员进行观察，对钻孔的深度进行记录，当旋挖斗钻头进入底部的时候，底板的切削板和筒体翻板的后边对齐。通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土和泥浆撑护孔壁，反复循环直至成孔。
在施工的过程中，做好详细的记录，对于钻孔过程中遇到的问题及时进行记录，对于处理的情况都需要登记。钻至设计孔深，经自检合格并由现场监理工程师确认后，停止钻进，完成本桩基钻孔施工。
3、检孔与清孔
钻进中应用检孔器检孔，检孔器用钢筋笼做成，其外径等于设计孔径，长度等于设计孔径的4～6倍，按要求检查终孔的孔径、孔深、倾斜度。
当检孔的过程中，发现了不理想的情况，出现了偏空、斜孔的情况，应该及时调整钻机的位置，确保钻孔的质量。钻成孔后，要严格进行二次清孔，确保沉渣符合设计要求深度，将钻头提升10 － 20cm，低速旋转，用泥浆泵抽浆排渣，注入净化泥浆，测定泥浆指标，量测沉渣厚度（用带园锥形测锤的标准水文绳测定。测锤重量＞ 5kg），桩底沉渣厚度一般桥跨墩桩基柱桩不应大于10cm，摩擦桩不应大于30cm，连续梁、提篮拱等特殊跨桥墩桩基及柱桩不应大于5cm，其余摩擦桩不应大于20cm；直到符合设计要求。
导管安装完成后对孔底沉淀厚度进行检测，符合要求后进行砼灌注，如超过20cm，应进行二次清孔，二次清孔一般采用反循环法，以相对密度较低的低含砂率泥浆从导管内注入，将钻孔内的悬浮钻渣和相对密度较大的泥浆置换出，在清孔过程中保持孔内水头，防止钻孔坍塌。孔底沉淀厚度经检测符合规范要求后，即可灌注水下砼。
三、桥梁桩基础施工中旋挖钻技术分析
1、钢护筒的制作以及埋设
在钢护筒进入预埋孔洞之前，应当对钢护筒表面进行细致的检查，保证钢护筒的质量完好，并对孔洞内部进行较大坚硬岩体的清理，保证孔洞内部的危险因素充分降低。挖掘孔洞并非仅仅利用旋挖钻技术，保证旋挖钻技术的施工精度，这样不但能够保护钻头，而且也可以对钢护筒进行保护。
2、钢筋
在进行钢筋的加工和钢筋笼的绑扎过程中要严格执行施工技术规范，并且保证其绑扎形式与设计图纸一样。因为旋挖钻机具有非常高的成孔效率,正常情况下在8-10小时内就能够制成一个孔。因此,在正式进行钻桩孔前一定要进行钢筋笼的验收工作,保证其钢筋笼的质量达到设计指标，并且要合理安排施工顺序和时间，防止由于长时间静置已经钻好的桩孔而造成坍孔等相关事故。
参考文献
[1] 中华人民共和国交通部. JTG D60-2004,公路桥涵设计通用规范[S].北京：人民交通出版社，2006.
[2] 中华人民共和国交通部.CJJ11-2011,城市桥梁设计规范[M].北京：人民交通出版社，2006
[3] 王晓谋.基础工程[M].北京：人民交通出版社,2010.
[4] 顾安邦.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社,2011.
论文作者:曾喜波
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/9
标签：泥浆论文; 钻机论文; 钻头论文; 钻孔论文; 地层论文; 粘土论文; 过程中论文; 《基层建设》2017年第12期论文;