旋挖钻机在高速公路桥梁桩基施工中的应用

摘要：桩基础作为高速公路桥梁建设的重要组成部分，其施工质量直接关系到桥梁的安全和使用寿命。传统的桩基础施工方法如冲击钻和循环钻等存在施工效率低、环境污染严重、质量难以保证等问题。旋挖钻机采用了先进的施工工艺和控制技术，具有高效、环保、质量可靠等优点，已经成为高速公路桥梁桩基础施工的主要设备之一。本文探讨了旋挖钻机在高速公路桥梁桩基础施工中的应用。

关键词：旋挖钻机；高速公路；桥梁桩基施工

由于旋挖钻机具有工作效率高、施工质量好、尘土泥浆污染少等众多优点，旋挖钻机桩基施工在公路施工中的应用日益广泛，与传统的循环钻机和冲击钻机施工技术相比，旋挖钻机施工技术优势明显。

1施工准备

（1）开工前应搜集桥梁工程地质资料和必要的水文资料，组织技术人员会审施工图及编制图纸会审纪要；（2）调查施工现场和邻近区域内的地下管线（管道、电缆）、地下构筑物、危险建筑等资料；（3）主要施工机械及其配套设备的技术资料，所需材料的检验和配合比试验，所需材料委托有资质的试验室做物理性能试验；（4）组织编制施工组织设计或施工方案，有关载荷、施工工艺的试验参考资料；（5）做好详细的安全技术交底，施工前充分发扬民主，使参与施工的所有人员参加对施工方案的讨论，提高对安全生产的重视。

2清水施工工艺

2.1清水施工的成孔工艺流程

在成孔过程中不需泥浆护壁，而是钻头在慢速旋挖过程中自造的泥浆对孔壁起到一定稳定作用。在旋挖钻进过程中，钻头往返于孔底与地表之间，所形成的孔壁比较粗糙。钻孔灌注桩的桩土之间的咬合作用较强，能较好地反映出混凝土桩体与土质孔壁之间的相互摩擦作用效应。

2.2场地布置原则

根据设计要求合理布置施工场地。先平整场地、清除杂物、换除软土并夯打密实。之后测量人员将所有桩位放出，钉好十字保护桩，做好测量复核，并记录放样数据备案。

2.3桩位放样

桩位放样，按“从整体到局部的原则”进行。进行钻孔的高程放样时，应及时对放样的结果进行校核。采用全站仪准确放样各桩点的位置，使其误差控制在规范要求的精度内。

2.4钻孔机就位

钻孔机就位时，要事先检查钻孔机的性能状态是否良好，保证钻机工作正常。

2.5埋设钢护筒

在准确放样的前提下埋设护筒，埋设护筒的方法和要求。如果钻孔是在陆地上进行，则一般采用挖坑法，比较简单易行。钢护筒埋设工作是旋挖钻孔机施工的开端，钢护筒平面位置与垂直度应准确，钢护筒周围和护筒底脚应紧密，不透水。埋设钢护筒时应通过定位的控制桩放样，把钻孔机钻孔的位置标于坑底。再把钢护筒吊放进坑内，找出钢护筒的圆心位置，用十字线在钢护筒顶部或底部，然后移动钢护筒，使钢护筒中心与钻孔机钻孔中心位置重合。同时用水平尺或垂球检查，使钢护筒坚直。此后即在钢护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的黏土，要分层夯实，达到最佳密实度，以保证其垂直度及防止泥浆流失及位移、掉落。如果护筒底土层不是黏性土，应挖深或换土，在坑底回填夯实30cm~50cm厚度的黏土后，再安放护筒，以免护筒底口处渗漏塌方，夯填时要防止钢护筒偏斜。护筒上口应绑扎方木对称吊紧，防止下窜。

2.6钢护筒的制作及埋设的原则

长度4m以内的钢护筒，采用厚4mm~6mm的钢板制作。长度大于4m的钢护筒，采用厚6mm~8mm钢板制作。钢护筒埋置较深时，采用多节钢护筒连接使用，连接形式采用焊接，焊接时保证接头圆顺，同时满足刚度、强度及防漏的要求。钢护筒的内径应大于钻头直径，具体尺寸按设计要求选用。钢护筒埋设深度应满足设计及规范要求。若桩孔在河流中，应将钢护筒埋置至较坚硬密实的土层中深0.5m以上。钢护筒顶高出施工水位或地下水位1.5m~2.0m，并高出施工地面0.3m。钢护筒埋设前，先准确测量放样，保证钢护筒顶面位置偏差不大于5cm。埋设中保证钢护筒斜度不大于1%。埋设钢护筒前，采用较大口径的钻头先预钻至护筒底的标高位置后，提出钻斗且用钻斗将钢护筒压入到预定位置，用粗颗粒土回填护筒外侧周围，回填密实。

2.7钻孔施工

（1）开机。清水施工时，将钥匙开关打到电源档，旋挖钻机的显示器显示旋挖钻机标记画面，按任意键进入工作画面。先进行旋挖钻机的钻桅起立桅及调垂，即首先将旋挖钻机移到钻孔作业所在位置，旋挖钻机的显示器显示桅杆工作画面。

（2）钻机桅杆起立。从桅杆工作画面中可实时观察到桅杆的x轴、Y轴方向的偏移。操作旋挖钻机的电气手柄将桅杆从运输状态位置起升到工作状态位置。在此过程中，旋挖钻机的控制器通过采集电气手柄及倾角传感器信号，通过数学运算，输出信号驱动液压油缸的比例阀实现闭环起立桅控制，实现桅杆平稳同步起立桅。同时采集限位开关信号，对起立桅过程中钻桅左右倾斜角度进行保护。

（3）钻机桅杆定位设置。在钻孔作业之前需要对桅杆进行定位设置，一般情况下，做直孔作业，需要对桅杆进行调垂。调垂可分为手动调垂、自动调垂两种方式。在桅杆相对零位±5°范围内才可通过显示器上的自动调垂按钮进行自动调垂作业；而桅杆超出相对零位±5°范围时，只能通过显示器上的点动按钮或左操作箱上的电气手柄进行手动调垂工作。在调垂过程中，操作人员可通过显示器的桅杆工作界面实时监测桅杆的位置状态，使桅杆最终达到作业成孔的设定位置。在施工过程中，有时也需要斜孔作业。操作人员需要通过显示器上的自动定位按钮进行自设定零位，然后再进行相同的调垂操作。

（4）钻进。清水施工钻孔时通过显示器按钮直接进入主工作界面，然后进行钻孔作业。钻孔时先将钻斗着地，通过显示器上的清零按钮进行清零操作，记录钻机钻头的原始位置。此时，显示器显示钻孔当前位置的条形柱和数字，操作人员可通过显示器监测钻孔的实际工作位置、每次进尺位置及孔深位置，从而操作钻孔作业。在作业过程中，操作人员可通过主界面的3个虚拟仪表的显示——动力头压力，加压压力、主卷压力，实时监测液压系统的工作状态。旋转开孔，以钻头自重并加压作为钻进动力，一次进尺短条形柱显示当前钻头的钻孔深度，长条形柱动态显示钻头的运动位置，孔深的数字显示此孔的总深度。当钻斗被旋转挤压充满钻渣后，将其提出地表，操作回转操作手柄使机器转到弃渣车的位置，将钻渣装入弃渣车。完毕后，通过操作显示器上的自动回位对正按钮机器自动回到钻孔作业位置，或通过手动操作回转操作手柄使机器手动回到钻孔作业位置。此工作状态可通过显示器的主界面中的回位标识进行监视。旋转开孔后，以钻头自重并加压作为钻进动力。当钻斗被旋转挤压充满钻渣后，将其提出地表，装入弃渣车，同时观察监视并记录钻孔地质状况。

2.8成孔检查及清孔

成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、孔壁、垂直度等进行检查，不合格时采取措施处理。成孔检查方法根据孔径的情况来定，当钻孔为干孔时，可用重锤将孔内的虚土夯实，采用直接用测绳及测孔器检测。清孔是钻孔灌注桩施工保证成桩质量的重要环节，通过清孔确保桩孔的质量，孔底沉淀厚度、泥浆比重、含砂率等符合桩孔质量要求。采用正循环回转钻进技术的清孔方法为：桩孔终孔后，将钻具提高20cm~50cm，采用大泵量泵入性能指标符合要求的新泥浆，并维持正循环30min以上，直至泥浆的比重、含砂率等指标符合设计和规范要求。清孔时成孔检查合格后，应及时灌注混凝土。

结语

桥梁桩基是桥梁的基础，其施工质量直接关系到桥梁的安全和使用寿命。旋挖钻机在高速公路桥梁桩基施工中的应用，为桩基施工技术的发展提供了新的思路和方向。随着旋挖钻机技术的不断发展和完善，其在高速公路桥梁桩基施工中的应用将会越来越广泛。

参考文献

[1]韩冰.超长大直径桩基施工中的旋挖钻机成孔技术[J].交通世界，2019（8）：110.

[2]邹明辉.桥梁桩基工程中旋挖钻机施工工艺研究[J].交通世界，2018（23）：140.