桥梁基础工程旋挖钻施工技术分析

刘炼

摘要：旋挖钻作为一种新型桩孔的施工方法，由于旋挖钻施工具有成孔速度快、环保特点突出、行走移位方便、桩孔对位方便准确等优点，而被广泛应用于桥梁基础工程。本文结合新建铁路西安至宝鸡客运专线常兴渭河特大桥工程的基础施工对旋挖钻施工技术进行了分析。

关键词：桥梁基础工程；旋挖钻；施工技术

Abstract: the drilling screw dig as a new type of pile bore construction method, due to dig into the construction has drilling screw holes speed, environmental protection features prominent, walk shift convenient, pile bore registration precise and convenient to etc, and is widely used in the bridge foundation engineering. Combining with the new railway construction xian to passenger special line ChangXing baoji weihe river super major bridge construction project foundation to spin the construction technology of the dig drill analysis.

Keywords: Bridges foundation engineering; Spin dig drill; Construction technology

中图分类号:U445 文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

1.1 工程范围

新建铁路西安至宝鸡客运专线常兴渭河特大桥（DK562+393.65～DK573+392.59）桥段位于陕西省宝鸡市杨凌农业高新技术产业示范区、陕西省扶风县绛帐镇范围内，本桥段起讫里程为：DK562+393.65～DK573+398.93全长11.005km。

1.2 工程地质特征

本桥段地均为第四系全新统、上更新统、中更新统地层，厚度大于300m。全新统（Q4）主要出露在现代河床、沟谷及山前斜坡部位，主要有冲、积黏性土、黄土、砂类土、碎石类土，局部有滑体堆积黏质黄土等；上更新统（Q3）主要有风积、冲积黏（砂）质黄土，冲、洪积黏性土、砂类土、碎石类土；中更新统（Q2）主要有风积黏质黄土夹古土壤（黏质黄土）主要分布于渭河二、三级阶地、黄土梁中下部，冲积黏性土、砂类土、碎石类土主要分布于一、二级阶地下部。本工点区涉及地层主要为：第四系全新统冲积黏质黄土、粉质黏土、粉土、细砂、中砂、粗砂、砾砂、细（粗）圆砾土等。

2 旋挖钻施工技术

2.1 施工准备

(1)平整场地、清除杂物、换除软土及夯实。场地位于陡坡、水中或淤泥中时，用枕木或型钢等搭设工作平台，平台必须坚固稳定。

(2)铺设施工道路，接通电源、水源。

(3)开挖储水池、泥浆池、沉淀池。

(4)准备合格的黏土。

(5)测量放线定桩位。

用全站仪准确放样各桩位中心，用十字桩固定位置，用水准仪测量地面高程，确定钻孔深度；测好的桩位必须复测，误差控制在5 mm以内。

2.2 钢护筒制作及埋设

(1)钢护筒为6 m厚钢板制成，护筒内径比桩径大0.2 m，护筒顶面应开设1～2个溢浆口。

(2)护筒埋设采用挖孔埋设的方法施工，开挖前应探明地下障碍物。

(3)护筒埋置深度应符合下列规定：岸滩上，黏性土不小于1 m，砂类土不小于2 m。当表层土松软时，将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5 m，在护筒四周回填黏土并分层夯实。

(4)护筒顶端高出地面0.3 m，护筒应上下正直，护筒中心与设计桩位偏差不大于50 mm，倾斜度不大于l％。

2.3 泥浆制备

(1)在砂类土、碎(卵)石土或黏土夹层中钻孔，采用膨润土泥浆护壁。在黏性土中钻孔，当塑性指数大于15，可利用孔内原土造浆护壁。

(2)泥浆性能指标。泥浆比重：岩石不大于1.2，砂黏土不大于1.3，坚硬大漂石、卵石夹粗砂不宜大于1.4。粘度：一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s。含砂率：新制泥浆不大于4％。胶体率：不小于96％。PH值：8～10。

造浆后应检验全部性能指标，钻孔过程中应随时检验泥浆比重和含砂率，并填写泥浆试验记录表。

2.4 钻孔

2.4.1 钻机就位

(1)钻机就位前，对主要机具及配套设备进行检查、维修。

(2)钻孔前，按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质割面图，挂在钻台上。针对不同地层选用不同的钻头、钻进压力、钻进速度及合适的泥浆比重。

(3)钻机就位，调整桅杆角度，操作卷扬机，将钻头中心与钻孔中心对准。钻机对位与设计钻孔中心位置误差不超过5 cm。调整钻机垂直度参数，使钻杆垂直，与平面最大倾角不超过40，同时稍微提升钻具，确保钻头环刀自由浮动孔内。

2.4.2钻机钻孔

(1)开钻时使用低档慢速钻进，主卷扬机钢丝绳承担不低于钻杆、钻具重屋之和的20％，以保证孔位不产生偏差。钻至护筒以下1m后再以正常速度钻进，钻进护筒以下3 m可以采用高速钻进，钻进速度与压力有关，采用钻头与钻杆自重摩擦加压，150 MPa压力下，进尺速度为20 cm/min；200 MPa压力下，进尺速度为30 cm/min；260 MPa压力下，进尺速度为50 cm/min。在钻孔过程中钻机提钻甩渣复位后，应检查钻头是否对中。

(2)钻进过程中应注意地层的变化，在地层的变化处均应捞取渣样,判断地质的类型，记入记录表中，并与设计提供的地质剖面图相对照。钻渣样应编号保存，以便分析备查。

(3)钻孔作业应分班连续进行，在砂粘土和砂土中钻进，直接用旋挖筒成孔和取渣。在砾石和砂卵石层中钻进，应先用螺旋钻头将其松动，再用旋挖筒取渣。填写钻孔施工记录。交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。

(4)钻孔施工时随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆，保证满足钻孔内泥浆顶高程始终高于外部水位或地下水位2.0 m，使泥浆的压力超过静水压力，在孔壁上形成一层泥皮，阻隔孔隙渗流，保护孔壁，防止坍塌。

(5)测量钻进深度用测绳系重锤(1～2 kg)从孔底量至护筒顶部，应经常对钻孔泥浆及钻机对位进行检测，不符合要求时，应及时改正。

(6)钻至设计标高后，相对延长旋挖筒取渣的时间，保证能够取尽钻渣，但不能加压,以免超钻。

(7)当钻孔深度达到设计要求时，采用检孔器和测绳等仪器对孔深、孔径、孔斜和沉渣等进行检查，确认满足设计要求后，立即填写终孔检查证，经监理工程师认可，方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。

(8)钻孔。钻进过程中，操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。当旋挖斗钻头顺时针旋转钻进时，底板的切削板和筒体翻板的后边对齐。钻屑进入筒体，装满一斗后，钻头逆时针旋转，底板由定位块定位并封死底部的开口之后，提升钻头到地面卸土。成孔中，设专职记录员记录成孔过程的各种参数，如加钻杆、钻进深度、地质特征、机械设备损坏、障碍物等情况。钻孔桩成孔后，现场要根据实际地质情况取岩样，画出地质柱状图，报设计确认。成孔达到设计深度时，要测量机上余尺，检查确认孔径、孔深、孔位、倾斜度达到钻孔桩钻孔允许偏差的要求，见表1。并监理工程师确认后，方可进行清孔。

表1 钻孔桩钻孔允许偏差表

2.5 清孔及检测

(1)清孔采用换浆法清孔，清孔时注意保持孔内水位。

(2)清孔的目的是清除钻渣和沉淀层，尽量减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留过厚沉渣而降低桩的承载力。清孔分两次进行，第一次清孔在钻孔深度达到设计深度后进行，第一次清孔就应满足规范要求，否则不应下放钢筋笼。

(3)待钢筋笼到位后下放导管再进行第二次清孔，灌注混凝土前清孔必须达到标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无颗粒感觉，泥浆比重≯1.03，含砂率＜2%，粘度17～20s；浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度不大于5cm。孔底沉渣的测量：采用前端悬挂平砣的测绳在孔壁周围测量孔深，测点不少于4个，两者底标高之差为沉渣厚度，每次测量前必须采用钢尺对测量绳进行校核,严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔作业。

3 钻孔过程中孔内事故的预防及处理

3.1塌孔

在钻进过程中塌孔：如果是轻微塌孔，不影响正常钻进可以不处理；如果塌孔严重不能再继续钻进，则需要回填土待自然沉实时机成熟后再钻进。

在灌注过程中塌孔：在保证孔内水头的同时，应采用吸泥机吸出踏入孔中的泥土，如不再继续塌孔，可恢复灌注，如仍塌孔不停止，则需要拔出导管钢筋笼，回填土待自然沉实时机成熟后再钻进。

当旋挖钻在易塌孔地区作业时，首先要保证配制的泥浆各项指标均符合要求，再次在钻进过程中，尽量做到慢进尺，尽量避免钻进过程中钻头对孔壁的碰撞，破环护壁泥皮，同时应减少钻头内钻渣掉入孔内破坏泥浆的配比。

3.2 缩孔处理

钻孔发生弯孔缩孔时，一般可将钻头提到偏孔处进行反复扫孔，直到钻孔正直，如发生严重弯孔时，应采用小片石或卵石与黏土混合物，回填到偏孔处，待填料沉实后再钻孔纠偏。

3.3 埋钻和卡钻处理

埋钻主要发生在一次进尺太多和在砂层中泥浆沉淀过快；卡钻则主要发生在钻头底盖合拢不好，钻进过程中自动打开或在卵石地层钻进时，卵石掉落卡钻等。

埋钻或卡钻发生后，在钻头周围肯定沉淀了大量的泥浆，形成很大的侧阻力。因此处理方案应首先消除阻力，严禁强行处理，否则有可能造成钻杆扭断、动力头受损等更严重的事故。事故发生后，应保证孔内有足够的泥浆，保持孔内压力，稳定孔壁防止坍塌，为事故处理奠定基础。

3.4 动力头内套磨损、漏油

发生这一现象的原因除了钻机设计上存在欠缺外，主要是超钻机设计能力钻进所致，所以要注意旋挖钻机的设计施工能力，不要超负荷运行。

4 结束语

从新建铁路西安至宝鸡客运专线常兴渭河特大桥基础工程来看，在进行基础灌注桩施工时，选用的施工工艺非常重要，可以肯定旋挖钻机施工工艺具有机动灵活、成桩率高、施工精度高、成孔速度快、工期短、环境污染少等优点，特别适用于工期要求紧的工程项

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看