云南省公路工程监理咨询公司 云南昆明 650021
摘要: 伴随我国经济水平的不断提升，建筑工程施工技术也取得较大进步，在实际施工中引入了科技水平较高的钻孔械具，其中旋挖钻机是引入的比较新型的施工械具，作为一种先进的桥梁钻孔灌注桩施工技术，优势非常明显，这种施工械具移动便捷，操作方便且钻孔速度快，可钻高质量孔等。所以，在桥梁桩基础施工过程中，旋挖钻技术得到大范围应用，作为施工的关键技术，被广泛应用于桥梁桩基础施工中，施工人员要借鉴成熟施工技术经验，并熟练掌握旋挖钻技术知识，进一步提升桥梁整体工程质量。
关键词: 旋挖钻技术; 桥梁桩基础; 施工
0 引言
在城市建设、桥梁以及其他相关工程中，因灌注桩基础具有较大优势，所以得到大范围推广和应用，灌柱桩基础施工非常便捷，适应性佳，成本不高，在广泛应用中有效提升了工程整体质量。其中旋挖钻机施工技术因其污染小，噪音较低，既节能又高效等优势，得到到广大建筑单的大范围推广和应用。本文浅要分析了桥梁钻孔桩施工中，对旋挖钻机施工质量的控制措施及改进建议，以供参考。
1 旋挖钻技术简要叙述
1. 1 旋挖钻技术简述
在桥梁成孔施工过程中，旋挖钻技术专业性较强，且具有较多优势，如操作便捷、钻孔质量好且成孔速度快等，不但能够显著缩短施工工期，还能够明显提升施工质量。使用旋挖钻施工技术，在桥梁基础施工过程中，能够实现钻孔的高垂直角度，还可避免损坏泥浆。例如在云南地区，针对喀斯特地质，我们曾采用了大功率旋挖钻机施工技术，相比较于传统的冲击钻机成孔技术，使用大功率旋挖钻施工技术，具有更大的优势，成孔速度更快，且能够转出孤石等较大岩石。
图2：旋挖钻的步骤
1. 2 旋挖钻技术应用中常见问题分析
在桥梁桩基础施工过程中，常见施工质量问题如，钻孔时发生异常，或者钻孔时发生坍孔问题；还存在完成钻孔后，发生缩孔或弯孔等问题，拖延了旋挖钻施工周期。另外，存在的问题还包括，经常出现埋钻现象，这种现象会造成工程难以推展，还会使施工机械设备受损，造成较大的成本损失。其中旋挖机的使用过程中主要的常见问题有，(1) 旋挖钻机的体积较大，因旋挖钻机具有较大体积，无论是装卸，还是运输过程中都非常困难。如某工程使用的旋挖钻机重量就达到了50．7 t左右。(2) 施工环境、条件，技术标准都较高，使用旋挖钻机时，施工路面必须稳固，平整度达标，不过，桥梁桩基础施工现场情况复杂，平整度不达标，因此，在使用旋挖机之前，应当先行处理施工现场。(3)机械使用范围受到限制，旋挖机的施工场地必须保持良好的平整度，无法应用于地形过于复杂的施工区域。如果施工地层硬度过高，则进钻的难度进一步加大。所以，将旋挖钻技术有效应用于桥梁基础施工过程中，应当科学合理的应用旋挖钻技术，采取切实有效的施工保护及防范方法，有效提升机械使用寿命，进一步推进工程进程。
2 旋挖钻技术施工要点
2. 1 埋设护筒施工要点
在使用旋挖钻机之前，先要进行埋设护筒施工，护筒埋设标准较高，不但要保证精准的垂直度，以及精确的平面度，还要避免在筒的底部位置，以及周边发生透水问题。埋设护筒工作至关重要，成孔施工质量高低，主要取决于埋设质量水平，做好埋设工作能够避免成孔之后产生塌孔问题。应当先进行放样，再实施护筒的埋设施工，先将回填土挖除掉，可采用挖掘机施工，随后，在相应位置，利用钻机缓慢放置护筒，再逐步缓慢进行下压操作，下压时要对垂直度进行认真观测，检测工具可使用垂球。完成护筒的放置操作之后，将黏土填充到护筒的周边，可采用分层填压法，以确保密度与要求相符，使施工后期，出现坍塌现象的可能性降到最低。
2. 2 泥浆配置施工要点
如某工程中，配置的泥浆比例，包括0.03%膨润土的羧酸基纤维用量，以及9%水的膨润比例，以及0.5%膨润土的纯碱量，泥浆的密度为1左右，粘度大概为22，具有40 mL /h的失水率。上述比例配置的泥浆，能够充分满足工程建设需求。因施工土质层的类型不同，对泥浆的配置标准要求也各不相同，如施工地区的土质比较粘稠，可配置较低比例的泥浆，以实现对成本的有效控制。如施工区域的土质过于松散，配置泥浆的比例要达到高标准，不能减小配置比例。泥浆的配置较复杂，成本也较高，如仅作一次性使用，将使工程的建设成本显著提升，与此同时，还将影响到工程周边的环境和条件，不过，如果回收和利用泥浆，进行二次使用，能够使成本降低，还会使资源得到节省。不过实践证明，泥浆如果进行二次应用，因其含砂率超标，性能与标准不符，所以，会严重影响到成桩施工质量，还会影响到施工质量。所以，如果需要对新配置的泥浆进行二次使用，可利用水力旋流器，以及振动箱等仪器，操作孔内排出的泥浆，通过对泥浆多次分离操作，再使泥浆向预备的泥浆池中流入，随后进行再次的配置操作，直至其满足性能要求。
2. 3 钻孔施工要点
旋挖钻机的施工，非常适用于稳固和平整度较高的地基，所在，在桥梁基础施工过程中，首先要使施工地带更加稳固和平整，再应用旋挖钻机进行施工，应当对准好钻头和桩位之间的点，在施工过程中，避免对准点不出现偏移问题，使连接的可靠性更高，且同心度、垂直度达标。在钻孔初期，钻头刚进入的时候，应当先掉紧主动钻杆，可使用钢丝吊绳操作，以确保钻杆垂直度达标。与此同时，通过钻孔施工，还能够使施工效率提升。钻头由硬地层向软地层钻进时，应当适度提高进钻速率，与此相反，可适当减缓钻进速率，以达到更加理想的钻进效果。比如，钻头在砂层当中，应使进钻速度减缓，如果需要，还应当使泥浆的比重和粘度增加。如下表所示，为不同类型地质层中旋挖钻钻孔状况的比较数据。
钻机施工过程中，应当确保使用符合标准规格的泥浆，并且与地下水位相比，孔内泥浆水头高度要略高。使用旋挖钻机，在钻进施工时，应当重点检查岩体底层情况，钻进尺寸。并对钻头进行科学合理的选择。在施工中，对旋挖钻机的斗体容积进行估计时，要保持容积达到3/4的钻头高度。如果尺寸超标，将使缺土施工受到影响。如果尺寸低于标准要求，将造成施工进度过缓，无法按期完成施工，与此同时，还将显著提高工程成本，使施工效率明显下降。
3.旋挖钻机技术应用实例分析
3.1 工程概况
某桥梁位于云南省境内，此处地段无较大的起伏，施工现场的地势比较平坦，由第四系，新型浅黄色马兰黄土及粉质粘土，并夹杂多层棕红古土质，共同组成上部地层，地层上部厚度在3～20m范围内，地层的下部，也为第四系，包括粉质黏土，呈浅褐色与浅灰白色，以及砂层，呈浅锈黄色和浅灰色。此处砂层，具有微斜交层理类型，主要组成成分为中西砂。沉积类型为河流相沉积。地质不存在不良问题，非常适合修建构筑物。工程项目的桥梁具有737.0m的长度。其中的13#到7#桥墩的成孔施工，均采用冲击钻，其他的桥墩成孔施工，主要采用了旋挖钻机。
3.2 施工前准备工作
3.2.1 设置恰当的旋挖钻机位置并埋设好钢护
本工程使用的旋挖钻机，重量为100t，为使钻机可进行顺利施工，并准确就位，需要先对施工现场的平整度进行处理，采取的措施为，对施工场地进行填筑，可使用山渣材料，经过平整和碾压施工以后，再使用自带的钢板进行铺设，完成铺设后再进驻施工现场，这种预防措施可保证在钻进时钻机不出现沉陷现象。确定好桩位置后，可使用十字线，对四个控制桩位施出，且以此为基准点，进行埋设护筒施工。护筒可采用钢板制作，厚度规格要求为10mm，另外，使用的护筒直径，应当超过桩基孔的直径20cm左右，其中每一节的护筒，其长度范围在1.5～3.0m之间，护筒高度与地面相比，最少超过30cm左右，可避免孔内流入泥水和杂质等。使用旋挖钻机进行埋设护筒施工时，需要由施工人员辅助施工，在钻头挤压入土层时，进行辅助调整施工。
3.2.2 泥浆的制备施工要点
在桥梁桩基施工中，泥浆的作用重大，可有效抑制地下水，避免孔壁产生坍塌现象，因此，高质量泥浆可确保孔壁更加稳定。完成清孔的检测后，在灌注混凝土前，要对泥浆的相关性能指标进行重点检查，保证使用合格的泥浆，以提升泥浆对孔壁的支撑能力，减少施工事故的发生。第一、泥浆制备要点分析，制浆材料包括，水、黏土或者膨润土、添加剂。为使泥浆的胶体率提升，并加大泥浆的黏度，可将碳酸钠或者烧碱掺入泥浆之中，可根据试验来确定掺量。可根据施工现场基本状况，调整相关比例参数。为进一步改进泥浆的性能，可适度的掺入适量纤维素。如下表所示，参考公路桥梁设计规范内容，并与工程地质条件相结合，制备泥浆时的指标依据。
在桩基施工时，应当设置专门人员，管理泥浆制备、供应、以及循环施工。由泥浆泵和输浆管、沉淀池及泥浆池共同组成深泥浆循环系统。对施工场地，泥浆循环系统的设置，可参照施工现场的实际状况实施。该项目的钻孔桩，设置46m，为最大成孔深度，设2.0m为钻孔桩的最大桩直径，设114m3为钻孔的容量，所设置的泥浆池体积，最少要在钻孔体积的1.5倍以下。要在施工现场设置一个沉淀池，用来回收泥浆。经过检查确认泥浆达标后，向供应池排出。其中彼此连通的，包括泥浆供应池、沉淀池、制备池，具体参照下述结构图：
第二、回收和净化泥浆要点，钻孔施工时，泥浆的性能会不断丧失，发生变质问题，对使用质量产生影响，施工时，应当将泥砂进行不断的清除，并对泥浆的性能指标进行调整，确保在规范标准范围之内。可使用振动筛、3PNL泵、旋流除砂器设置泥浆处理系统，并回收和处理位于孔口处的泥浆。对泥浆的回收，可向旋流除砂器中，通过泥浆泵送入的泥浆，再利用振动筛仪器，使泥浆向沉淀池中流入，随后进行沉淀，使泥浆向供浆池中流入，对泥浆进行二次利用。第三、做好泥浆的维护工作，要对泥浆的性能和参数进行定期测定，针对泥浆相关参数，适度调整泥浆。针对弃浆施工，可配置专业机械和专业人员，清理干净废浆，绝不允许向河中排放泥浆。第四、埋设护筒前，要先放出桩位点，可使用钻头，在桩位置挖一个圆坑，圆坑深度比护筒小30cm左右，比护筒的外直径大20cm左右。
3.3 钻进施工要点
精准确定好钻机的位置以后，再施工，钻机每一次不要钻进过大的深度，最合理的深度为60cm，钻进初始阶段，应当放缓旋转速度，以及提斗速度，一旦偏差问题，要马上采取纠正措施。由专业人员认真观察操作过程，并及时记录钻孔深度，旋挖斗钻头向底部钻入过程中，要保持筒体翻板后边与底板切削板保持对齐。当钻入达到护筒下3m处时，钻进过程中可采用较高速度，其钻进速率与压力值密切相关，加压过程，可使用钻杆和钻头的自重摩擦力。钻机施工时，要求泥浆面高于地面以下20cm位置。钻斗通过提升和削土等动作，采取反复循环方式，直到成孔完成。施工时要进行全面的记录，并且，针对钻孔中产生的问题，进行重点记录，要全面记录对问题的处理过程。当钻进深度达到孔深设计标准后，要进行自检，合格后由监理人员确认，全部合格后可完成钻进施工。
3.4 检孔与清孔施工要点
在钻进过程中，可使用检孔器，进行孔的检测，可利用钢筋笼制作检孔器，检孔器的外径应当与设计孔径要求相符，制作的孔径长度与设计孔径相比，超过四到六倍左右。要根据规范内容，对孔倾斜度、孔深和孔径进行检查，一旦出现问题，发生诸如斜孔和偏空等问题时，要对钻机的位置进行认真调整，有效提升钻孔的质量水平。完成孔钻后，要实施二次清孔施工，应当保证沉渣深度数据与设计要求相符，可有效提升钻头高度，达到10-20cm范围，采取低速旋转模式，抽浆和排渣施工可使用泥浆泵进行，并将净化后的泥浆注入，对泥浆的指标进行测定，判断沉渣的厚度值，桥跨墩桩基与柱桩，其桩底的沉渣厚度不能超过10cm左右，要求摩擦桩在30cm以下，要求特殊桥墩桩基与柱桩的尺寸小于5cm左右，如提蓝拱和连续染等，其他的摩擦桩应当小于20cm左右。完成导管的安装施工以后，要检测孔底部，沉淀厚度数据，合格之后，再灌注混凝土，当尺寸在20cm以上时，需要完成二次清孔施工，通常可采取反循环措施，可向导管中注入泥浆，泥浆要求具有较低的含砂率，并具有较低的相对密度，要求置换出钻孔内部的悬浮钻渣和泥浆，要求泥浆具有较大的相对密度。清孔时，应当使孔内水头得以保持，避免钻孔出现坍塌现象。
4 结束语
本文通过实例，浅要分析了使用旋挖钻机进行施工的质量控制要点，经过分析和研究成桩后的检测数据，充分证明本文提出的施工工艺及技术质量控制要点可有效提升施工质量。既达到了预期的经济及社会效益目标，也得到了广大用户及业主的认可，此项值得大范围推广和应用。
参考文献
[1]代华．桥梁桩基础施工中旋挖钻技术的实践应用分析［ J］．江西建材，2015，17( 10) : 167 － 168．
[2]宋录彬．旋挖钻技术在桥梁桩基础施工中的应用［ J］．交通世界( 运输车辆) ，2015，22( 8) : 24 － 25
[3] 袁明.旋挖钻在桥梁钻孔灌注桩施工中的应用[J].甘肃水利水电技术， 2007（3）： 76-77， 79.
[4] 宋华丽.桥梁钻孔灌注桩施工技术和质量控制分析[J].江西建材， 2016（7）： 137， 145.
[5] 周银钢.当前桥梁钻孔灌注桩施工控制分析[J].黑龙江交通科技， 2014（7）： 85.
[6] 覃献强.钻孔灌注桩技术在桥梁桩基施工中的应用[J].科技信息， 2010（7）： 678，706.
[7] 杨睿，侯靖东，李卫锋.旋挖钻机在市政桥梁桩基中的施工工艺及质量控制[J].考试周刊，2009（48）：182-183．
[8] 翟金宝，郑亚迪.旋挖钻机成孔技术在建筑工程桩基施工中的应用[J].山西建筑，2014（24）：92-93
论文作者:黄春华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年2月下
论文发表时间:2017/6/12
标签：泥浆论文; 钻机论文; 钻孔论文; 桥梁论文; 钻头论文; 桩基论文; 技术论文; 《建筑学研究前沿》2017年2月下论文;