桥梁桩基工程中旋挖钻成孔施工技术分析

桥梁桩基工程中旋挖钻成孔施工技术分析

卞伟

湖南省城龙高速公路建设开发有限公司 湖南长沙 410000

摘要：旋挖桩成孔施工技术因施工流程简单、技术难度要求较低，具有良好的加固效果，广泛运用于桥梁桩基工程中。本文通过分析旋挖钻钻孔主要工艺参数、泥浆稳定液制备要求，从施工准备、护筒埋设、钻孔、成孔检查与清孔、钢筋笼制作运输及安装、导管安装、二次清孔与灌注水下混凝土等方面，总结旋挖钻成孔施工技术要点，并提出施工过程中出现的常见问题及处理方法，以期为施工人员提高桥梁桩基施工质量提供借鉴。

关键词：桥梁工程；桥梁桩基；旋挖钻成孔

桩基施工是桥梁工程的重要组成部分，其施工质量对桥梁后期的承载力和稳定性都产生了直接影响。现阶段桥梁桩基施工的常用方法有多种，例如振动法、 锤击法、压入法等。其中，旋挖钻施工因具有施工流程简单、技术难度较低及加固效果良好等优点，逐渐在桩基施工工程中得到广泛应用。 因此，深入研究旋挖钻成孔施工技术具有重要意义。

1钻孔主要工艺参数

采用旋挖钻成孔技术进行桥梁桩基施工前，应结合桥梁工程基本情况及现场施工条件，科学确定旋挖钻孔施工技术参数，以有效提升钻孔精度和成孔质量，保证桥梁桩基整体施工质量。

（1）确定工作压力。旋挖钻成孔施工过程中，工作压力为轴向作用力，钻机钻进时应始终使钻杆与钻孔基底保持垂直，确保钻孔不出现偏斜。因此，钻孔施工前，应对现场地质状况进行全面勘查，并结合地质调查结果、钻机性能参数、钻头直径等各方面因素综合确定工作压力。

（2）钻孔速率应结合施工现场土层力学特性综合确定。回次进尺长度是决定成孔质量的关键因素，通常取钻头高度的0.8倍。

（3）根据现场实际施工条件，并按照上述各种工艺参数确定方法，科学设定钻机施工工艺参数。具体钻孔标准要求如表1所示。

表1 旋挖钻孔标准要求

2泥浆稳定液制备

在旋挖钻成孔桥梁桩基施工中，钻孔内灌注泥浆的制备是非常重要的施工部分，高质量的泥浆稳定液是施工稳定性的关键。因此，严格按照施工要求进行稳定液的制备。施工所用泥浆的主要材料是膨润土与水，为了增强泥浆的综合物理性能，需要加入一些配合剂进行配比，可以提高泥浆的物理性能，从而提高桥梁桩基的稳定性。筑孔泥浆稳定液的主要成分及其配比情况如表2所示。

表2 泥浆稳定液主要成分及其科学配比情况

泥浆相对密度是决定泥浆性能的重要指标，科学合理的相对密度能有效提升泥浆胶合能力，其相对密度计算公式如式（1）所示。

=          （1）

式（1）中a1表示泥浆容器质量，kg；a2表示加清水时容器的总质量，kg；将清水滤出，加满泥浆，a3表示容器加满泥浆的总质量，kg。计算泥浆的静切力：

         （2）

式（2）中b表示泥浆计的重力；d表示泥浆计插入泥浆中的长度，cm；S表示泥浆计的横截面面积，cm2；η表示泥浆稳定液的容重值，N/cm2；C表示泥浆计横截面的总长度，cm。根据上述计算，将泥浆静切力进行压强换算，换算式为：

1Pa=1×10-4 N/cm2        （3）

泥浆含砂率通常利用含砂率检测仪进行检测。为准确确定泥浆黏度、悬浮性，应对胶体率进行检测。泥浆制备时，应严格控制其黏度，以有效确保泥浆稳定性、胶合性满足施工要求，泥浆黏度可通过黏度计进行检测。根据上述各种指标参数的检测与计算参数拌和泥浆，确保泥浆性能满足要求。严格按照上述流程制定泥浆稳定液，并对其质量进行检测，其具体质量标准如表3所示。

表3 旋挖钻孔桥梁桩基施工中稳定液的标准要求

3 桥梁桩基旋挖钻成孔施工技术要点

旋挖钻成孔施工具体施工工艺如图1所示。

图1 桥梁桩基旋挖钻成孔施工工艺流程

3.1 施工准备

（1）场地平整。桥梁桩基钻孔施工前，应对施工场地进行全面处理，清除表面杂物，并对施工区域内坑洞、平整度较差部位进行整平处理，保证平整度满足施工要求。

（2）施工机械。旋挖钻成孔施工中，所用施工机具包括旋挖钻机、汽车吊、自卸式运输车、挖掘机、装载机、全站仪等，对所有设备进行安装、调试，确保运行状况良好。

（3）施工材料。将钻孔施工中所用材料运至现场，并钻孔打样，检测样孔精确度、稳定性，满足要求后，正式进行钻孔。

（4）测量放样。根据全站仪确定桩位的测量和摆放。桩位确定后，应在桩位中心位置处插入钢筋。施工人员应将控制桩合理打在桩位中心的各个方向上，同时利用砂浆固定好。在进行下道工序之前，施工人员应反复核查，确保桩位中心符合要求。

3.2护筒埋设

建造护筒的钢板厚度通常情况下为0.4～6mm，护筒的半径应比桩基孔大10cm，单节护筒的长度应为1.5～3cm，护筒的总高度应比地面高至少0.2m，以避免泥水或其他杂物进入护筒内。在利用旋挖钻成孔技术进行护筒埋设时，需使用厚度为10mm的钢板，防止卷筒出现质量问题影响工程整体建设。同时，相关工作人员应在护筒焊接缝以及其底部安装钢带，要在焊接的过程中采取双面焊接的方式，使得护筒能够具有防水功能，并且护筒埋设的深度应为2～4m，埋设的护筒底部的土地应采用黏性较高的土进行处理，保证护筒底部的密闭性。此外，在水中埋设护筒时，应使用导向架进行定位，保证护筒的质量。护筒埋设示意图如图2所示。

图2 护筒埋设示意图(单位:cm)

3.3钻孔

钻机钻进过程中，现场施工人员要做好随时观察，如果钻头有偏移情况，要及时调整。另外，还要掌握以下技术要点：在钻深达到1m之前，为了避免钻机大幅度摆动，应当适当降低钻机的功率，当钻孔深度超过1m后，观察钻机是否稳定。如果稳定再循序渐进地增加功率，达到正常功率后稳定钻进。当钻孔深度达到一定程度后，会遇到坚硬的岩层，此时应当观察旋挖钻机的压力表，当压力异常增加时要降低机器功率，避免钻头卡死。另外也要经常性地检查钻头，如果磨损严重需要重新更换。

3.4 成孔检查、清孔

（1）验孔。检孔器是专门用来检查孔径的器具。它的主要制作材料为Φ25钢筋。与桩直径相比，检孔器的外径要大得多，约为桩直径的4倍。检测过程中，检孔器在吊车的作用下被吊起。检孔器中心、孔中心及起吊钢丝绳保持一致。随后，施工人员将检孔器放置到孔内。如果放置过程中没有产生遇阻的情况，则说明孔径不小于设计桩径；如果放置过程中产生了遇阻的情况，则说明遇阻部位存在缩径或孔斜现象。针对这种情况，施工人员应及时查找出问题原因，并制定相应的策略进行消除。钻孔深度及位置严格按照施工要求，其偏差范围标准如表4所示。

表4 钻孔的偏差范围标准及检验方法

（2）清孔。需要注意的是，清孔前对钻孔进行检查是必不可少的。检查的具体内容既包括钻孔的孔径，又包括孔深和垂直度。清孔完成后，施工人员检测沉渣厚度，此时的沉渣厚度应远远＜设计要求。清孔主要采用换浆法。实施清孔主要是为了使相关指标与要求规范相符，如孔底沉渣指标、泥浆相对密度指标等。清孔的具体要求如下:用手摸排出钻孔中的泥浆，泥浆中不含有较大颗粒；泥浆的比重控制在1.03以上，1.1以下；含砂率不超过2%等。

3.5 钢筋笼制作、运输及安装

（1）钢筋加工、钢筋笼制作。首先，施工人员应明确焊接竖向主筋的准确位置，并在环向加劲箍筋上做好标记。其次，将3根竖向主筋固定在钢筋笼的制作胎架上，并在竖向主筋上焊接加劲箍筋。完成上述操作后，施工人员准备好特制的钢筋挂钩，挂钩的数量为3组或4组，长度与主筋间距保持一致。接着在加劲箍筋上确定待焊主筋的位置，并以相同的方式定位和焊接其余竖向主筋。

（2）钢筋笼运输与安装。25t吊车在吊装钢筋笼的施工中比较常见，吊装方法主要为三点起吊。施工人员应尽量保证钢笼在下放过程中的稳定性，避免与孔壁发生碰撞。下放骨架时，如果骨架到达钢筋笼顶部的加劲箍处时，施工人员利用厚壁钢管稳定骨架，随后再以同样方法起吊下一节。施工人员确保轴线和第一节对应准确，再将钢筋接头连接起来。按同样的方法继续操作，直到完成全笼的安装。

3.6 导管安装

钢筋笼安装完成后，应及时安装导管。导管安装前应进行水密性试验检测及抗拉强度检测。根据设计要求测量其长度并编号，按照编号顺序安装导管。严格把控导管埋置深度，孔口距离孔底保持30～40cm。导管下放时应位于钻孔中心部位，防止碰撞钢筋笼和孔壁。

3.7 二次清孔、灌注水下混凝土

导管安装完成后，应对钻孔进行二次清孔，以确保桩基施工质量。清孔完成后及时进行水下混凝土灌注。混凝土灌注前应全面检查混凝土质量，确保满足施工要求。利用压球法将隔水球压入导管，并在导管上方设置料斗进行混凝土灌注，确保混凝土方量超过导管埋置深度1m以上。混凝土灌注过程中，应严格控制导管埋置深度，确保始终处于2～6m范围内。混凝土灌注完成后，养护6h后将导管拔出，并剔除桩头，完成桥梁桩基施工。

4常见问题与处理方法

4.1桩身夹泥

桥梁工程所在区域为淤泥质软土的情况下，如果使用较快的速度拔管，就会导致混凝土未完全干燥成型，管外淤泥涌入桩身，后期成桩后出现桩身夹泥的情况。桩身夹泥会导致旋挖桩的承载力度达不到设计标准，后期桥梁通车后，桩基因为不能满足承重要求而出现弯折、变形等问题，影响桥梁使用安全。针对此类问题，一是要结合施工区域的地质特点，控制拔管速度，且拔管过程中不宜进行转动；二是将护筒完全拔出后，立刻用钢筋网片封堵孔口，静置约2h左右，继续回填。

4.2护筒拔起困难

制备混凝土时，未严格按照配比，或是配比本身设计不当，水的掺加比例偏低，混凝土过于黏稠，流动性不好。浇筑混凝土时，部分混凝土粘结在护筒内壁上，后期拔出护筒时，会增加阻力，导致拔起困难。对于此类问题，可以尝试以下措施进行防控：其一，严格控制混凝土配比，浇筑前可以先用少量清水湿润护筒，提高浇筑效果。其二，在地下水较为丰富的地区，埋设护筒时需要设置隔水塞，可以避免混凝土发生离析，保证旋挖桩良好成型，减轻后期拔出护筒的阻力。

4.3堵管

堵管是旋挖钻施工中常见的一类问题，导致堵管的原因多样，例如导管质量问题，存在漏水、变形等，灌注混凝土时管内混凝土不能顺利流动，出现堵塞。还有的则是混凝土出现问题，例如采用混凝土车从附近运输混凝土，但是运输距离和时间过长，混凝土出现硬化，也增加了导管堵塞的概率。预防堵管的措施包括：第一，下放导管前应注意对导管质量进行严格检查，包括导管的直径是否符合设计标准、有无变形裂缝出现质量问题等；第二，控制混凝土的质量，保证混凝土现用现配。预制混凝土应当控制运输时间，保证混凝土使用性能和施工方便。

5 结束语

桩基工程是公路桥梁建设中最为重要的内容，公路桥梁桩基旋挖钻成孔施工技术是目前最具有优势的施工技术，通过分析旋挖桩成孔施工技术要点，探讨旋挖钻施工过程中出现的桩身夹泥、护筒拔起困难以及堵管等常见问题，并提出相应问题的处理方法，施工人员应根据不同工程实际情况对旋挖钻成孔施工技术进行分析总结，严格按照施工规范和工艺流程，以提高桥梁桩基施工质量。

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