高速公路建设中的桥梁桩基旋挖钻孔施工

近年来，随着国家重点工程对桥梁桩孔质量、成孔速度及施工环保等要求的不断提高，一些大型旋挖钻机已悄然兴起，越来越受到施工者的关注。旋挖钻机成桩亦称回转斗成桩、取土成桩，在覆盖层施工具有成孔质量好、速度快、无噪音、无污染或小污染等优势，对于干硬性粘土，可不用静态泥浆稳定液护壁，一般覆盖层采用泥浆护壁。由于我国地域广阔，地质条件较为复杂，旋挖钻机施工中成孔工艺的制定要有针对性，以防止发生埋钻、坍塌等施工事故，避免造成损失。
( y* ?* P4 d+ k! V. U5 X: o' ]一、工程概况
　　武汉市和平至左岭高速公路武东特大桥工程，总桩量322根，钻孔灌注桩，桩径φ1.5米，平均桩深32米。工程地处低垄岗冲击平原地区，自地表向下2米左右为淤泥质亚粘土层，2～20米为亚粘土层，20～28米为Ⅲ2粉砂质泥岩，28～40米为Ⅲ3粉砂质砂岩、砂砾岩。
: M0 r+ `% E7 i' S# T二、成孔工艺
( R; r6 J( G. ?　　采用旋挖钻机取土成孔，成桩工艺：定桩位→埋护筒→注泥浆→钻进取土→一次清孔→放钢筋笼→插入导管→二次清孔→砼灌注→拔出护筒。施工中最大的难题是钻孔作业至2～20米亚粘土层时，桩孔缩径现象严重及成桩过程中孔的坍塌。经研究发现，除操作手在控制钻进尺度及回转斗提升速度等方面显得经验不足外，最大的影响在于静态泥浆的配比、钻具的结构及护筒的埋护不合理，易造成护壁泥皮过薄、钻具下方负压过高及孔口渗透，从而引起坍塌事故。
) j, \' k& `5 o# w( _  N三、静态泥浆的配比
　　旋挖取土成孔中，静态泥浆作为成孔过程的稳定液，主要作用是护壁。可在孔壁处形成一薄层泥皮，使水无法从内向外或从外向内渗透。针对工程的地质情况，加强泥浆技术，重新调整泥浆配比，控制泥浆比重，提高泥浆质量，增加粘性及润滑感，适当添加处理剂，增强絮凝能力，确保护壁泥皮的厚度及强度。初次注入泥浆，尽量竖直向下冲击在桩孔中间，避免泥浆沿护筒侧壁下流冲塌护筒根部，造成护筒根部基土的松软，正式钻进前，再倒入2～3袋膨润土，启动钻机的高速甩土功能，进行充分搅拌，提高膨润土的含量，增大护筒底部同基土结合处护壁泥皮的厚度，防止钻进过程孔口渗漏坍塌。
四、护筒的埋护
　　针对现场地质情况，专门定制高3米、厚10毫米、直径φ1．9米的护筒。护筒内径尺寸较大，能贮存足够的泥浆，在钻杆提出桩孔时，可确保护筒内的水压，维护孔壁泥皮的稳定。同时单边侧隙达到200毫米，可有效避免回转斗升降过程碰撞、刮拉护筒，保护孔口的稳固。钻进过程，操作手凭经验目测对孔定位，工作强度加大，易于疲劳，且精度低，容易造成孔的偏差及砼的超方。施工时采用的钻机具有快速回转自动定位功能，每个工作循环均能精确对孔定位，即降低了操作手的劳动强度，同时能保证成孔质量，有效解决了大护筒带来的负面影响。特制3米高护筒，可以埋至淤泥质亚粘土层以下500毫米，能有效防止孔口渗漏坍塌及周围环境振动、冲击对桩孔的影响。护筒埋设的传统方法：先用φ1.5米的回转斗钻至护筒深度，侧壁安装边刀扩至护筒外径尺寸，副卷吊起，放入护筒，校正，层层填埋夯实。采用传统方法，劳动强度大，效率低，耗时长，埋设护筒通常需要3～4小时，几乎占到总成孔时间的一半。新研发一种超长护筒专用驱动器，固定在动力头下端的承撞体上，通过销轴，将护筒直接安装在驱动器上，利用动力头边旋转边加压的功能，将护筒压至规定的埋设位置，再取土成孔。有效提高护筒跟土壤的结合度，增强抗外界振动、冲击的能力，在注浆或提升回转斗时有效防止渗水、漏浆现象的发生，降低孔口坍塌的概率，节约了时间，提高了效率，降低了强度。护筒应高出地面150～300毫米，除保护孔口防止坍塌外，还用以防止表面水或地面漏浆、杂物等滑落孔中。
" v6 z0 I' z% \* X' ~+ s五、回转斗的结构
5 t+ ~" {/ }+ i/ o9 x0 v5 e　　施工初期，提供钻机的设备租赁公司采用自制的双门底开式回转斗，圆柱型盛料桶，侧壁无泥浆导流槽，底盘无侧齿，使用中发现，液压系统压力偏高，回转斗提升力明显增大，且桩径缩孔现象较为严重。经工程技术人员分析，主要原因在于回转斗的结构不合理，提升回转斗时下方产生较大负压，从而导致提升阻力增大及孔壁收缩、坍塌。通过改进，将回转斗盛料桶改为圆锥式，侧壁加焊导流槽，以有利于在桩孔内的导向及泥浆的导流，减小桩孔内的负压。同时底盘加焊侧齿，适当控制回转斗与刀尖间的距离，防止回转斗升降旋转时碰坏孔壁。现场测试表明，改进后的回转斗在提升过程中，液压系统压力明显降低，桩身的缩孔、坍塌现象有所缓减，具有良好的使用效果。
% A) O; h8 }6 `( s7 G六、钻机的钻进控制
$ _  J6 c( \6 F+ M  U, Q3 u- ?　　钻进过程，回转斗的底盘斗门必须保证处于关闭状态，以防止回转斗内砂土或粘土落入护壁泥浆中，破坏泥浆的配比；每个工作循环严格控制钻进尺度，避免埋钻事故；同时应适当控制回转斗的提升速度。施工实践表明，φ1.5米的桩径，升降速度宜保持在0．35～0．45m／s，提升速度过快，泥浆在回转斗与孔壁之间高速流过，冲刷孔壁，破坏泥皮，对孔壁的稳定不利，容易引起坍塌。
七、影响坍塌的其它因素
+ N, T$ _9 `& v; e　　桩孔完成以后，清孔、下放钢筋笼、砼的灌注等工序中均应规范操作，避免成孔的坍塌。如钢筋笼下放过程，应吊车吊起、坚直、稳步放入孔内，避免碰撞孔壁，以造成泥皮或孔壁的破坏，从而引起灌注过程，桩孔的坍塌及出现断桩、废桩等事故。
八、施工总结
  ^1 l2 C! v; R% n/ g; U. e　　施工中影响桩孔坍塌的因素很多，最重要的一点，就是如何因地制宜，有效针对不同的地质情况，制定相应的施工工艺，以确保钻进成孔的顺利进行，避免施工事故的发生。

我们采用的就是旋挖钻机成孔的，说得很好，因为护筒的埋设十分耗时

我们这边的地质不行，海积平原，采用旋钻孔成孔难度很大，缩径和塌孔难以解决，机械进场后进度反而比其他钻机更慢，都撤了

旋挖钻对地质比较挑剔，03-04年我们在杭州钱塘江边上做一个桥时，就发现如果有流沙层或粉沙层存在，旋挖钻成得桩极易在下钢筋笼或灌注前清孔时塌孔。

泥浆调制是关键的关键