桥梁基础处理旋转挖机钻孔灌注桩施工技术分析

文/刘坤

1 前言

桥梁基础工程施工水平的高低，直接关系到桥梁结构整体的安全性和稳定性。在桥梁施工阶段，遇到的地基土质类型是存在差异的，不同的施工区域存在软土地基或者是岩土地基类型。在施工时，施工人员必须要做好基础的处理，提高整体工作的质量。在此类工程项目开展阶段，旋转挖机钻孔灌注桩是提高桥梁基础存在能力的关键，所以对该技术的应用方式进行探讨，总结出更为科学有效的施工方案，对后续工程项目的开展有着非常重要的帮助。

2 旋转挖机的特点

2.1 施工效率高

桥梁桩基在具体的实施环节，传统作业方式是利用冲击钻、循环钻等设备来进行的，但是作业的效率相对较低，通常要20～30h 才能钻进一个孔，所以施工周期比较长，并且在钻孔施工环节经常会造成塌孔的问题，给工程质量带来很大的负面影响。而通过使用旋转挖机开展钻孔施工，可以大幅缩短挖掘时间，较之传统工艺的优势明显，施工效率提升约3 倍。

2.2 运输便捷

旋转挖机属于履带的结构形式，运输环节使用专用车辆进行，而传统钻机一般都会配合大型吊车同时进行运输，且转运的速度相对缓慢。另外，还有一个原因是旋转挖机可以实现快速定位，速度比较快，施工作业的效率也很高。

2.3 具备超强的适应能力

旋转挖机与传统的设备相比，不需要使用吊机、拖车等设备，可以在不良地质条件下使用，打孔位置精度高。

2.4 利于环保

传统的循环钻机施工时，通过钻头进行底部孔的挖掘作业，并在开挖施工之后利用泵把底部的淤泥全部都带出地面，将内部的泥浆排出去，但同时在现场需要存放较多的泥浆，影响了项目的整体作业施工。而旋转挖机的应用中，一般是通过钻头开展深挖作业，并且应用伸缩杆开始装卸土体作业施工，整个环节泥浆作为护壁材料使用，可以反复利用，从而减少排污的成本，经济价值比较高[1]。

3 工程概况

某工程项目处于该河流下游的650m 的位置上，为两个T 型主桥的结构，主跨结构的尺寸为240m，两边跨度尺寸为130m，总计长度为500m，桥梁结构的宽度尺寸为42m。主桥桥墩承台结构设计为两幅的形式，承台间距符合要求，顶面高程为58m。经过现场的实际勘察可以发现，该河床表面主要是粉砂、砂卵石的材料，地层则是泥岩+粉砂岩的结构。整个桥梁是水下基础结构形式，施工位置上的水深度尺寸为15m，根据需要采取套箱围堰法进行施工，以保证工程的质量合格。该工程的施工思路是：在江内打设定位钢桩以及钢筋混凝土桩，然后设置旋转挖机施工平台，再进行钢护筒的下沉施工，待整体作业面稳定以后方可在平台之内进行钻孔机灌注操作。当桩基灌注作业完毕后，即可进行套箱下沉，随后进行混凝土浇筑封底处理，以此满足桩基施工要求。

4 施工前准备工作

4.1 测量放线

在项目正式施工开始之前，首先需要做好全桥梁结构的中线、水准点的检查与核对作业，保证数据精度符合要求，各个部位的尺寸达标，且平台高出原地面约0.5m 的高度，比四周的承台要高出2m 以上，然后进行桩位的确定。

4.2 埋设护筒

桩位测量放样工作结束后，开始埋设护筒结构。在桩中心部位进行挖土作业，护筒的直径为1.8m，高度为2.5m，使用厚度为10mm 的钢板卷制而成，护筒中心线与桩体的中心线是重合的，整平符合要求。护筒周边使用黏土进行填充，保证饱满度与坚实度。

4.3 安装钻架和钻机

在钻机的平台表面需要铺设一层枕木材料，确保其达到稳定性、平整度的标准，操作环节不会发生位移或者晃动的情况，且纵、横方向上的误差控制在5cm 以下，钻杆垂直度偏差不超过0.02%，达到技术标准要求。

4.4 泥浆

现场使用的泥浆作用是护壁与浮渣，泥浆的比重较小，容易发生塌孔的危害，护壁的效果和质量相对较差；泥浆比重较大时，容易造成进尺与漏浆等问题发生，影响施工的效果。本次工程中，在19#桥墩地质勘察发现，其主要是膨胀土、强风化砂岩、中风化砂岩与弱风化砂岩的类型，应用合金钢钻头成孔作业，膨胀土部位的泥浆比重为1.2，而中风化岩层的泥浆比重设定为1.25[2]。

5 钻孔

钻孔时，需要严格控制钻压与转速，这是提高质量的关键参数。

5.1 钻压

钻头之所以能够运动，是受到钻压与回转扭矩的直接作用下形成切削与破碎岩体的作用力。在钻进时，会具备一定的钻压，如果压力过小则导致钻进速度下降，而压力过大则会造成较大的损伤。因此，施工人员应结合地质条件，确定合适的技术参数，保证施工质量合格。

5.2 转速

钻杆转速的确定要符合破碎岩土的扭矩要求，同时还要从磨耗、孔壁稳定性方面出发进行分析确定。钻具强度达到要求后，钻头直径越大，其反应速度也会越慢。开始钻进的过程中，应先把钻头下降到距离孔口5cm 左右的位置上开启泥浆泵，经过循环几分钟泥浆之后，再开启钻机慢慢地回转，同时将钻头逐步下入，达到稳定转速的要求，才能逐步进行钻进作业。钻进完毕之后，转速的控制尤为重要，这是提升成孔质量、浇筑水平的关键性措施。如果进尺速度较快，则容易发生塌孔的问题；而速度过慢就会造成扩孔问题发生，同时也会产生质量问题，所以做好转速控制极为重要。另外，在桥墩桩基钻孔施工阶段，施工人员应根据地质的实际情况，在遇到软弱层以及沙尘的时候适当降低钻进的速度，从而为后续的工程奠定良好的基础。一般来说，为了提高钻孔的整体效果，在钻进阶段施工人员还需要根据泥浆配比的实际情况，适当做好泥浆的调节工作，提升钻进的速度。

5.3 钢筋笼制作及吊装

按照吊装设备的工作能力制作钢筋笼结构，同时采取分界制作的方式，钢筋笼的接头部位需要交错设施。钢筋笼骨架上部需要设置四根吊环，并且穿越钢管，直接在钻机平台上固定，以确保有足够的长度直接插入系梁结构内，达到设计标准的要求。另外，钢筋笼骨架主筋上部设置垫块，以达到保护的效果。

钢筋笼骨架一般都是采取分节的方式制作，以满足吊装的要求。现场施工时，钢筋笼的安装采取两点吊装的方法。第一个吊装点应该设置在骨架的下部，第二个吊装点设置在骨架长度的中点以上三分点的位置上。钢筋笼直径在1.2m 以上、长度超过6m 时，应该加强吊装点，避免吊装环节发生变形等问题。钢筋笼吊放入孔阶段，工作人员需要保证孔位具备垂直性，要按照轻放慢放的原则进行下放施工，下放时不能左右旋转，以避免碰到孔壁。在操作环节，如果遇到阻碍时需要停止下放，在查明相关原因之后处理，再进行后续的一道施工[3]。

5.4 灌注水下混凝土

导管密封性检测极为重要，在灌注混凝土前应及时进行，一般要保证导管底部和孔底至少以30～50cm 的距离为合格标准。第一次灌注导管的过程中，埋设深度为1～2m 之间。混凝土灌注施工阶段，应避免发生堵塞、超拔导管等一系列的问题，否则将会给工程质量造成影响。另外，严格控制混凝土塌落度，尤其是水下灌注混凝土，其材料的质量极为重要，一般达到18～22cm 即可满足工程的要求[4]。同时，在施工中合理计算混凝土材料的使用量，根据孔径、深度等进行详细计算，以满足工程的使用要求。此外，拆管作业前，相关工作人员还需要做好内部混凝土面的记录工作，详细做好各项记录。

5.5 后压浆

选择合适的注浆管材料，其长度与钢筋笼长度是相同的，使井口焊接可以顺利进行。钻机成孔完毕后，开始钢筋笼注浆作业，随着钢筋笼注浆管同时下入孔内。另外，在钢筋笼内侧、孔底连接部位分别需要设置2 根注浆管；在钢筋笼下放实施的过程中，底部需要设置单向阀装置。在成桩的5 天后开始后注浆施工，并且使用清水冲洗，确保结构强度达到6～8MPa。

6 结语

总而言之，在桥梁基础工程项目施工阶段中，旋转挖机钻孔灌注桩技术具备方便、效率高、技术成熟等诸多要点，因此其得到了广泛的应用。在今后工程项目开展时，施工单位需要根据项目的实际情况对该技术的施工方案进行优化，并且要求作业人员严格按照工程规范的流程进行作业，做好施工的质量控制，以此提升桥梁基础的整体质量。在本文的研究中，通过旋转挖机钻孔灌注桩技术的应用，桥梁基础的承载能力得到了提升，对桥梁结构的安全性和稳定性有所帮助，该技术值得推广使用。