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[摘 要]本文通过某铁路的工程实例对钻孔扩底桩的特点和施工工艺进行了详细的介绍。实例证明扩底桩不仅施工简便、成孔质量好，而且施工文明，是一种较理想的桩型。
[关键词]钻孔扩底桩； 旋挖机； 施工技术
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0166-01
1 前言
国家重点工程某铁路，施工地层多变复杂，施工区昼夜温差大，紫外线强，风沙大，空气含氧量低，且对环保对施工的要求非常严格，施工段地层很多是永冻的土层，在这样的地层进行基桩施工相当困难。
德国BG型和意大利MAT、AF150、R622HD型旋挖是一种干挖法迅速成孔的先进钻机。旋挖钻机非常适合某铁路的桥桩针对不同地质情况，分别配有旋挖斗、筒钻、短螺旋三种钻头。钻至设计标高后，换成扩底钻头，成桩就是扩底桩。旋挖钻机施工有以下特点：自带动力且功率大，履带底盘，短距离可整机迁移，机械化和自动化程度高，施工效率高，施工人员劳动强度低，无循环钻进，适合于缺水地区施工，快速成孔， 钻孔时钻机具有无振动、无挤土、孔内事故少的特点，对地层适应性强。
大直径钻孔扩底灌注桩受力明确，承载力高，施工简单，施工质量容易控制，加上先进钻机的使用，所以钻孔扩底桩在某铁路桥梁工程中大规模的应用。某特大桥全长2.54Km，桩基设计均为钻孔扩底桩、抗拔桩，使用先进的旋挖钻机进行施工，既加快了进度，又保证了质量。
2 钻孔扩底桩的工艺特点
钻孔扩底灌注桩，在扩底前的施工与不扩底的钻孔桩相同，其关键在于扩底时的施工。钻孔扩底灌注桩施工工艺操作简便，但对扩底施工操作和清孔泥浆比重有其特殊要求，清孔完毕，应立即进行水下混凝土灌注，防止孔壁塌孔或孔壁膨胀。
利用旋挖钻机成孔速度快、效率高，在一般地质中4小时成孔20m；砼灌注技术简单，可以严格控制其材料用量。
由于旋挖钻机在成孔过程无振动，可以在周围环境振动要求很严格的条件下使用。
3 钻孔扩底桩的施工工艺
钻孔扩底灌注桩的单桩工艺流程：测量放线定桩位→埋设护筒→钻机调整垂直度→钻孔、外运土→钻到扩底顶面标高→换扩底钻头→扩底→清除孔底沉渣（制作钢筋笼） → 成孔质量检查与验收→吊放钢筋笼→吊放混凝土灌注管→清孔（测量沉渣）→灌注混凝土→拔出导管、护筒→施工下根桩。
3.1 测量放样
根据设计图纸对桩位进行放线，严格控制桩位精度，所有桩点一次性全部测放、复核，每天对钻进桩点进行二次复核，确保桩位准确。桩点采用钢筋定位，钢筋埋深控制在300mm左右，防止车辆碾压、破坏桩点，放线偏差≤10mm，标高偏差≤5mm。
3.2 钢护筒加工与埋设
灌注桩设计永久内护筒直徑为1.35米，长为5米，采用4mm的钢板卷制而成。为防止水中墩地表砾石土在钻孔过程中造成孔口坍塌，另加工直径为1.5米，长度为5米的外护筒，护筒采用10 mm钢板卷制而成。
钻机就位调平后，先利用钻机成孔3米，再用钻机自身携带的互动器带动外护筒旋转并压入孔内。护筒就位后对其中心进行检测，在允许偏差范围内，钻机对准桩位正常施钻。
3.3 鉆孔
放样完成后，应做好地面防排水系统，确保钻孔时地表水不能流进孔内。钻机就位前，首先对主要机具进行检查、维修，然后钻机自行就位，钻机钻头与桩位对位误差不大于2cm。
钻孔前，首先将钻机纵横调平，调直桅杆，保证其垂直度。钻机调整好后，使钻头着地，将进尺深度调整为零。
钻进时原地顺时针旋转开挖，然后以钻斗自重加以液压作为钻进压力，初入孔下压力控制在80～90Kpa。初钻入冻土时采取小给量钻进，在钻进岩层时，提高下压力，控制在100～150 Kpa，钻到坚硬岩层旋挖钻斗无法钻进时换用短螺旋勘岩钻头破岩，由于短螺旋勘岩钻头出渣能力有限，主要出渣仍由旋挖钻头完成。当钻头被旋转挤满钻渣后，停止下压及回旋，逆时针方向转动钻头，稍向下送进，关闭钻头回旋底盘。上提钻斗时应缓慢进行，防止提速过快钻斗碰撞孔壁。提离孔口后，用动力顶压顶杆将底盘打开倾倒钻渣。然后关闭底盖，旋回孔位，对准孔位慢慢的将钻斗放至孔底，继续钻进。挖掘机配合运输车，及时将钻碴清运，保持现场整洁。
3.4 扩孔
当进尺至扩底顶面高程时，换用扩底钻头，在钻机操纵台上以竖向进尺和横向行程来控制扩底部分的尺寸和深度。
扩底工作要2次完成，第一次进尺20cm，第二次进尺20cm，每次清孔，防止卡钻。钻杆的转动要平稳，预防对孔底造成扰动，保持扩底过程中的地层稳定。如发现孔内有较大的孤石、漂石，应立即停止扩孔，提起钻头，处理后再扩孔。扩底到位后，应对钻头进行检修和保养，以备下次使用。
3.5 清孔
清孔时，将钻头放至孔底顺时针旋转将虚土清除。清孔后，马上再次进行孔深、孔径及垂直度检测，孔径检测用自制检孔器检测，孔深用测绳检测，垂直度用球型法检测。
在钻进过程中及时填写钻进记录，绘制地质剖面图，并取样，在地质变化处，取样、拍照，验证与设计是否一致，确保工程质量。
3.6 钢筋笼的吊装
钢筋笼在制作、搬运及起吊时，应确保笼子顺直、牢固、不变形，分段制作的钢筋笼在孔口焊接时应确保主筋顺直及焊接质量，环绕箍筋必须符合要求。
钢筋笼到孔口时，将其扶正并对准孔口；钢筋笼下放时，应缓慢进行，避免钢筋笼碰撞孔壁。钢筋笼就位后，将钢筋笼焊接固定在内护筒上，防止钢筋笼下落和灌注砼时上浮。笼顶标高允许偏差为±100mm。
3.7 导管漏斗安装
导管在使用之前应进行密封性试验，合格后方可使用，并且在拼装前由下至上按顺序编号，并登记长度。导管按3个一组在孔口边先拼装好，拼装时对孔壁内的杂物应清理干净，并检查导管有无变形，磨损现象。法兰盘连接时，连接处垫橡胶垫，确保导管连接牢固，密实无缝。 导管分组用吊车下放，下放时对准孔口中心，通过导管架，缓慢吊放，以免碰挂钢筋笼，在第一组下放到导管架顶（导管架担在两边枕木架上），并确保稳定时，再将第二组起吊对准第一组连接好，直到导管全部就位，就位后仍用导管架固定。
3.8 砼的质量控制
在搅拌砼前，首先将配合比输入搅拌机电脑控制盘，对前几盘混凝土坍落度进行认真检查，对电脑控制盘含水量进行调整，直至达到标准要求。
温度控制是控制工期质量的一个重要技术因素，试验室应排专人进行控制，作好记录。
混凝土由混凝土运输车送至现场，在砼坍落度和温度检查合格后，罐车直接注入漏斗，灌入孔中。为防止大块径杂物堵塞导管，漏斗上应设置网筛。
4 常见质量事故分析及处理
扩底桩在钻孔和灌注中经常会出现一些质量事故，在施工过程中必须要熟悉导致这些质量事故的原因，从而避免质量事故的发生。
4.1 断桩质量事故
产生断桩的原因有以下几种：导管漏水、导管拔出砼面、停顿时间过长。
解决方法有：在施工之前进行导管密封性的检查；拆导管时一定要保证1米以上的埋深；砼连续灌注，停顿时间不得超过1个小时。
4.2 缩径质量事故
缩径也称蜂腰桩，其特点是在桩的某部分桩径缩小，截面积不符合设计要求。缩径常发生在饱和的淤泥或淤泥质软土地基中。在含水量较大的粘性土中，插入导管时，会受到强烈的扰动和挤压，产生很高的超孔隙水压力，当导管拔出时便作用于新浇砼上，若某处的孔隙水压力大于砼自重而产生的侧压力时，则桩身直径就会相应变小，而产生缩径现象。
4.3 砼超灌質量事故
由于淤泥地区，在孔隙比大而又处于饱和的淤泥或淤泥质软土中，其土体受到导管和灌注砼的扰动，破坏了结构而液化，强度急剧降低，经不起砼的冲击和侧压力，因而砼灌入时会发生扩散，其超灌量达一、二倍，甚至三、四倍。
5 结束语
某特大桥2800根桩基础全部采用钻孔灌注桩，其桩基在4个月内完成；另一特大桥320根桩基设计为钻孔扩底灌注桩，其樁基在75天内完成，且桩基检测结果良好。
此两个特大桥的工程实践说明采用旋挖钻机的钻孔扩底桩施工简单、成孔速度快、施工周期短，且对环境污染小，可以带来具大的社会和经济效益，为在复杂地质和恶劣施工环境下的进行桩基施工提供了很好的借鉴。
作者简介：黄龙聚，男，1978年出生，山东临沂人，在职研究生学历，中铁十局四公司副总经理，高级工程师
[关键词]钻孔扩底桩； 旋挖机； 施工技术
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0166-01
1 前言
国家重点工程某铁路，施工地层多变复杂，施工区昼夜温差大，紫外线强，风沙大，空气含氧量低，且对环保对施工的要求非常严格，施工段地层很多是永冻的土层，在这样的地层进行基桩施工相当困难。
德国BG型和意大利MAT、AF150、R622HD型旋挖是一种干挖法迅速成孔的先进钻机。旋挖钻机非常适合某铁路的桥桩针对不同地质情况，分别配有旋挖斗、筒钻、短螺旋三种钻头。钻至设计标高后，换成扩底钻头，成桩就是扩底桩。旋挖钻机施工有以下特点：自带动力且功率大，履带底盘，短距离可整机迁移，机械化和自动化程度高，施工效率高，施工人员劳动强度低，无循环钻进，适合于缺水地区施工，快速成孔， 钻孔时钻机具有无振动、无挤土、孔内事故少的特点，对地层适应性强。
大直径钻孔扩底灌注桩受力明确，承载力高，施工简单，施工质量容易控制，加上先进钻机的使用，所以钻孔扩底桩在某铁路桥梁工程中大规模的应用。某特大桥全长2.54Km，桩基设计均为钻孔扩底桩、抗拔桩，使用先进的旋挖钻机进行施工，既加快了进度，又保证了质量。
2 钻孔扩底桩的工艺特点
钻孔扩底灌注桩，在扩底前的施工与不扩底的钻孔桩相同，其关键在于扩底时的施工。钻孔扩底灌注桩施工工艺操作简便，但对扩底施工操作和清孔泥浆比重有其特殊要求，清孔完毕，应立即进行水下混凝土灌注，防止孔壁塌孔或孔壁膨胀。
利用旋挖钻机成孔速度快、效率高，在一般地质中4小时成孔20m；砼灌注技术简单，可以严格控制其材料用量。
由于旋挖钻机在成孔过程无振动，可以在周围环境振动要求很严格的条件下使用。
3 钻孔扩底桩的施工工艺
钻孔扩底灌注桩的单桩工艺流程：测量放线定桩位→埋设护筒→钻机调整垂直度→钻孔、外运土→钻到扩底顶面标高→换扩底钻头→扩底→清除孔底沉渣（制作钢筋笼） → 成孔质量检查与验收→吊放钢筋笼→吊放混凝土灌注管→清孔（测量沉渣）→灌注混凝土→拔出导管、护筒→施工下根桩。
3.1 测量放样
根据设计图纸对桩位进行放线，严格控制桩位精度，所有桩点一次性全部测放、复核，每天对钻进桩点进行二次复核，确保桩位准确。桩点采用钢筋定位，钢筋埋深控制在300mm左右，防止车辆碾压、破坏桩点，放线偏差≤10mm，标高偏差≤5mm。
3.2 钢护筒加工与埋设
灌注桩设计永久内护筒直徑为1.35米，长为5米，采用4mm的钢板卷制而成。为防止水中墩地表砾石土在钻孔过程中造成孔口坍塌，另加工直径为1.5米，长度为5米的外护筒，护筒采用10 mm钢板卷制而成。
钻机就位调平后，先利用钻机成孔3米，再用钻机自身携带的互动器带动外护筒旋转并压入孔内。护筒就位后对其中心进行检测，在允许偏差范围内，钻机对准桩位正常施钻。
3.3 鉆孔
放样完成后，应做好地面防排水系统，确保钻孔时地表水不能流进孔内。钻机就位前，首先对主要机具进行检查、维修，然后钻机自行就位，钻机钻头与桩位对位误差不大于2cm。
钻孔前，首先将钻机纵横调平，调直桅杆，保证其垂直度。钻机调整好后，使钻头着地，将进尺深度调整为零。
钻进时原地顺时针旋转开挖，然后以钻斗自重加以液压作为钻进压力，初入孔下压力控制在80～90Kpa。初钻入冻土时采取小给量钻进，在钻进岩层时，提高下压力，控制在100～150 Kpa，钻到坚硬岩层旋挖钻斗无法钻进时换用短螺旋勘岩钻头破岩，由于短螺旋勘岩钻头出渣能力有限，主要出渣仍由旋挖钻头完成。当钻头被旋转挤满钻渣后，停止下压及回旋，逆时针方向转动钻头，稍向下送进，关闭钻头回旋底盘。上提钻斗时应缓慢进行，防止提速过快钻斗碰撞孔壁。提离孔口后，用动力顶压顶杆将底盘打开倾倒钻渣。然后关闭底盖，旋回孔位，对准孔位慢慢的将钻斗放至孔底，继续钻进。挖掘机配合运输车，及时将钻碴清运，保持现场整洁。
3.4 扩孔
当进尺至扩底顶面高程时，换用扩底钻头，在钻机操纵台上以竖向进尺和横向行程来控制扩底部分的尺寸和深度。
扩底工作要2次完成，第一次进尺20cm，第二次进尺20cm，每次清孔，防止卡钻。钻杆的转动要平稳，预防对孔底造成扰动，保持扩底过程中的地层稳定。如发现孔内有较大的孤石、漂石，应立即停止扩孔，提起钻头，处理后再扩孔。扩底到位后，应对钻头进行检修和保养，以备下次使用。
3.5 清孔
清孔时，将钻头放至孔底顺时针旋转将虚土清除。清孔后，马上再次进行孔深、孔径及垂直度检测，孔径检测用自制检孔器检测，孔深用测绳检测，垂直度用球型法检测。
在钻进过程中及时填写钻进记录，绘制地质剖面图，并取样，在地质变化处，取样、拍照，验证与设计是否一致，确保工程质量。
3.6 钢筋笼的吊装
钢筋笼在制作、搬运及起吊时，应确保笼子顺直、牢固、不变形，分段制作的钢筋笼在孔口焊接时应确保主筋顺直及焊接质量，环绕箍筋必须符合要求。
钢筋笼到孔口时，将其扶正并对准孔口；钢筋笼下放时，应缓慢进行，避免钢筋笼碰撞孔壁。钢筋笼就位后，将钢筋笼焊接固定在内护筒上，防止钢筋笼下落和灌注砼时上浮。笼顶标高允许偏差为±100mm。
3.7 导管漏斗安装
导管在使用之前应进行密封性试验，合格后方可使用，并且在拼装前由下至上按顺序编号，并登记长度。导管按3个一组在孔口边先拼装好，拼装时对孔壁内的杂物应清理干净，并检查导管有无变形，磨损现象。法兰盘连接时，连接处垫橡胶垫，确保导管连接牢固，密实无缝。 导管分组用吊车下放，下放时对准孔口中心，通过导管架，缓慢吊放，以免碰挂钢筋笼，在第一组下放到导管架顶（导管架担在两边枕木架上），并确保稳定时，再将第二组起吊对准第一组连接好，直到导管全部就位，就位后仍用导管架固定。
3.8 砼的质量控制
在搅拌砼前，首先将配合比输入搅拌机电脑控制盘，对前几盘混凝土坍落度进行认真检查，对电脑控制盘含水量进行调整，直至达到标准要求。
温度控制是控制工期质量的一个重要技术因素，试验室应排专人进行控制，作好记录。
混凝土由混凝土运输车送至现场，在砼坍落度和温度检查合格后，罐车直接注入漏斗，灌入孔中。为防止大块径杂物堵塞导管，漏斗上应设置网筛。
4 常见质量事故分析及处理
扩底桩在钻孔和灌注中经常会出现一些质量事故，在施工过程中必须要熟悉导致这些质量事故的原因，从而避免质量事故的发生。
4.1 断桩质量事故
产生断桩的原因有以下几种：导管漏水、导管拔出砼面、停顿时间过长。
解决方法有：在施工之前进行导管密封性的检查；拆导管时一定要保证1米以上的埋深；砼连续灌注，停顿时间不得超过1个小时。
4.2 缩径质量事故
缩径也称蜂腰桩，其特点是在桩的某部分桩径缩小，截面积不符合设计要求。缩径常发生在饱和的淤泥或淤泥质软土地基中。在含水量较大的粘性土中，插入导管时，会受到强烈的扰动和挤压，产生很高的超孔隙水压力，当导管拔出时便作用于新浇砼上，若某处的孔隙水压力大于砼自重而产生的侧压力时，则桩身直径就会相应变小，而产生缩径现象。
4.3 砼超灌質量事故
由于淤泥地区，在孔隙比大而又处于饱和的淤泥或淤泥质软土中，其土体受到导管和灌注砼的扰动，破坏了结构而液化，强度急剧降低，经不起砼的冲击和侧压力，因而砼灌入时会发生扩散，其超灌量达一、二倍，甚至三、四倍。
5 结束语
某特大桥2800根桩基础全部采用钻孔灌注桩，其桩基在4个月内完成；另一特大桥320根桩基设计为钻孔扩底灌注桩，其樁基在75天内完成，且桩基检测结果良好。
此两个特大桥的工程实践说明采用旋挖钻机的钻孔扩底桩施工简单、成孔速度快、施工周期短，且对环境污染小，可以带来具大的社会和经济效益，为在复杂地质和恶劣施工环境下的进行桩基施工提供了很好的借鉴。
作者简介：黄龙聚，男，1978年出生，山东临沂人，在职研究生学历，中铁十局四公司副总经理，高级工程师