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摘 要：文章介绍了目前许多公路桥梁桩基施工中经常采用的旋挖钻成孔的施工工艺及施工方法，通过工程实践对旋挖钻成孔过程中施工步骤和注意事项的详细描述和全面分析，为应用旋挖钻成孔这类新技术和新工艺提供了指导依据。
关键词：旋挖钻机 桥梁桩基 施工 应用
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：2306-1499（2014）12-
1. 概述
旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械，配合不同钻具，适应于干式（短螺旋），或湿式（回转斗）及岩层（岩心钻）的成孔作业。旋挖钻机具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活，施工效率高及多功能等特点。基本可满足桥梁建设，高层建筑地基础等工程的使用。
2. 工程概况
某大道加宽工程第一标段，位于三水区中心城区北部的规划发展轴上，功能定位为一级公路兼顾城市主干路，全长约2.745公里，改造前为公路型双向4车道，改造后变为双向8车道。工程内容包括软基处理、路基土石方工程、道路基层、排水工程、桥梁工程、电力通信管道工程等。桥梁桩基采用旋挖钻施工成孔的施工方法。
3. 旋挖钻成孔施工工艺
3.1 常用清水施工工艺
3.1.1 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。
3.1.2 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。规划行车路线时，使便道与钻孔位置保持一定的距离，以免影响孔壁稳定。施工场地为旱地而且在施工期间地下水位在原地面以下时，将场地平整夯实，清除杂物即可。场地位于浅水时，采用筑捣后
在顶面安装钻孔机，筑捣顶面高出施工水位1m左右。钻孔机底盘应置于坚实的夯填土上，以免发生不均匀沉陷。钻孔机的安放位置应考虑钻孔施工中孔口出土清运的方便。
3.1.3 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。
3.1.4 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。
3.1.5 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，应符合JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》的规定。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，使钢护筒竖直。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。
3.1.6 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。
3.1.7 钻孔施工
钻孔机成孔一般为清水施工工艺，无需泥浆护壁。若有地下水分布，且孔壁不稳定，可向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。以下是旋挖钻机钻孔施工的基本操作：
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。
3.1.8 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。
4. 结语
旋挖钻机具有优异性能和特点，给施工单位带来巨大的经济和社会效益，且其施工方法具有施工质量可靠、成孔效率高、环保的优点。由于旋挖钻机所形成的孔壁较粗糙，故可增加桩侧摩阻力，提高桩基承载力。尽管旋挖钻机投资较大，但适应性强，最终的综合效益还是远大于其它钻机，因此旋挖钻机成孔是一种值得推广的施工工艺。
参考文献
[1] 吕志强，旋挖钻机在铁路桥梁桩基施工中的应用， 山西建筑，2013
关键词：旋挖钻机 桥梁桩基 施工 应用
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：2306-1499（2014）12-
1. 概述
旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械，配合不同钻具，适应于干式（短螺旋），或湿式（回转斗）及岩层（岩心钻）的成孔作业。旋挖钻机具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活，施工效率高及多功能等特点。基本可满足桥梁建设，高层建筑地基础等工程的使用。
2. 工程概况
某大道加宽工程第一标段，位于三水区中心城区北部的规划发展轴上，功能定位为一级公路兼顾城市主干路，全长约2.745公里，改造前为公路型双向4车道，改造后变为双向8车道。工程内容包括软基处理、路基土石方工程、道路基层、排水工程、桥梁工程、电力通信管道工程等。桥梁桩基采用旋挖钻施工成孔的施工方法。
3. 旋挖钻成孔施工工艺
3.1 常用清水施工工艺
3.1.1 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。
3.1.2 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。规划行车路线时，使便道与钻孔位置保持一定的距离，以免影响孔壁稳定。施工场地为旱地而且在施工期间地下水位在原地面以下时，将场地平整夯实，清除杂物即可。场地位于浅水时，采用筑捣后
在顶面安装钻孔机，筑捣顶面高出施工水位1m左右。钻孔机底盘应置于坚实的夯填土上，以免发生不均匀沉陷。钻孔机的安放位置应考虑钻孔施工中孔口出土清运的方便。
3.1.3 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。
3.1.4 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。
3.1.5 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，应符合JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》的规定。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，使钢护筒竖直。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。
3.1.6 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。
3.1.7 钻孔施工
钻孔机成孔一般为清水施工工艺，无需泥浆护壁。若有地下水分布，且孔壁不稳定，可向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。以下是旋挖钻机钻孔施工的基本操作：
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。
3.1.8 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。
4. 结语
旋挖钻机具有优异性能和特点，给施工单位带来巨大的经济和社会效益，且其施工方法具有施工质量可靠、成孔效率高、环保的优点。由于旋挖钻机所形成的孔壁较粗糙，故可增加桩侧摩阻力，提高桩基承载力。尽管旋挖钻机投资较大，但适应性强，最终的综合效益还是远大于其它钻机，因此旋挖钻机成孔是一种值得推广的施工工艺。
参考文献
[1] 吕志强，旋挖钻机在铁路桥梁桩基施工中的应用， 山西建筑，2013