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摘要：笔者介绍了旋挖钻机的施工工艺原理以及施工过程中的质量控制措施和注意事项，可供大家参考。
关键词：桥梁工程; 钻孔灌注桩;旋挖钻机;施工
钻孔灌注桩是目前桥梁工程中常用的重要基础形式之一，由于施工工艺成熟、安全性高、地层适应性强等优点，被广泛应用于从中小型桥梁到特大型桥梁工程施工中。但由于传统的钻孔机械主要为回转循环类钻机和冲抓类钻机，受钻机自身结构特点及施工工艺特点，钻进速度较慢，并且在施工过程中循环泥浆、噪声等的污染较大。
旋挖钻机因其效率高、污染少、功能多的特点，适应上述综合发展的需求，目前在国内外的现浇混凝土灌注桩施工中得到了广泛应用。本文结合现场施工实践，介绍旋挖钻机在某桥梁桩基工程中的应用。
1 工程概况
某桥梁因设计变更的影响使计划开工时间滞后半年左右，为了保证工期及既有道路通行等要求，该桥梁的大部分灌注桩采用旋挖钻机施工。
2 旋挖钻机施工工艺
旋挖钻机施工工艺与常规钻机部分相同，但由于旋挖钻机自身的特点和成孔方式,在一些方面又有较大差别，施工基本流程如下:
2.1 旋挖钻机施工工艺步骤
(1)桩位放样、埋设护筒，放入泥浆。按照工地现场土质情况，放下一定长度的护筒。护筒直径一般应比桩径大100ｍｍ，以便钻头在孔内自由升降。按现场土质情况，调配泥浆。如果现场土质都是比较好的粘性土，可以考虑不注入泥浆或清水，直接钻进。
(2)旋挖钻机就位；
(3)钻头轻轻着地，旋转，开钻。最好以钻头自重作为钻进压力，以更好的保证桩基精度；
(4)当钻头里装满土砂料，提升出孔外。注意孔内地下水位情况，及时补充水，以防坍塌。
(5)旋挖钻机旋回，将钻头内的土砂料倾倒在土方车或地上；
(6)关上钻头活门，旋挖钻机旋回到原位，锁上钻机旋转体；
(7)放下钻头；
(8)钻孔完成，进行第一次清孔，并测定深度；
(9)放入钢筋笼；
(10)放入导管;
(11)进行第二次清孔;
(12)进行水下混凝土灌注;
(13)拔出护筒，清理桩头沉淤回填;
(14)成桩。
2.2 施工注意点
2.2.1 护筒施工
护筒的埋设：护筒埋设工作是旋挖钻孔机施工的开端，护筒平面位置与竖直度准确与否，护筒周围和护筒底脚是否紧密、不透水，对旋挖钻孔机成孔、成桩的质量都有重大的影响。
护筒的制作及埋设的原则：
（1）护筒采用钢护筒，长度４ｍ以内采用厚4～6mm的钢板制作，长度大于4m的采用厚6～8mm钢板制作。护筒埋置较深时，采用多节护筒连接使用，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。
（2）护筒内径大于钻头直径，具体护筒直径按设计要求选用。
（3）护筒埋设深度满足设计及有关规范要求，河流中将护筒埋置在较坚硬密实的土层中0.5m以上。
（4）护筒顶高出施工水位或地下水位1.5～2.0ｍ，并高出施工地面0.3ｍ。
（5）护筒埋设前，先准确测量放样，保证护筒顶面位置偏差不大于5cm，埋设中保证护筒斜度不大于1%。
2.2.2 制备泥浆
（1）制备泥浆是旋挖钻机能否成孔的关键，也是影响钻孔进度和桩基混凝土质量的关键。泥浆过稀时不能浮渣影响钻进，过稠时泥浆附在孔壁和钢筋上，影响桩基混凝土的质量。
（2）泥浆性能指标。制浆前，应先把粘土块尽量打碎，在井孔外以泥浆搅拌机制成泥浆后使用。为了回收泥浆原料和减少环境污染，均应设置泥浆循环净化系统。
（3）泥浆性能参数。泥浆池可根据现场实际条件开挖或采用砌筑，也可以采用钢板焊制的泥浆池，浆液材料以优质膨润土、纯碱为主，泥浆制备用水直接采用施工场地附近河流水。泥浆制备完毕后，进行各项性能指标的检测，不符合要求的重新调制。
2.2.3 钢筋笼制作
因旋挖钻机成孔速度较快，正常情况下，2～5小时即可成孔，因此，强制要求钢筋笼必须在桩孔开钻前制作完成并验收合格，防止成孔静置时间过长出现坍孔等各种意外情况。钢筋笼制作的具体要求与其他桩基的要求相同。
2.2.4 合理控制钻斗的升降速度
在开始钻进或穿过软硬层交界处时，为保持钻杆竖直，宜缓慢进尺。在钻进过程中如发现钻杆摇晃或难钻进时，可能是遇到硬石、石块或硬物等，这时应立即提钻检查，等查明原因并妥善处理后再钻，以免导致桩孔严重倾斜、偏移，甚至使钻杆、钻具扭断或损坏。
2.2.5 钻进出渣
开钻前各项准备工作就绪后，即可开始钻孔施工。旋挖钻机钻孔施工中，泥浆为单向供应，在孔口注浆即可，与常规钻机泥浆循环系统有较大的区别，部分泥浆随筒钻出渣而排出，损耗较大，需要随时观察孔内泥浆标高。
2.2.6 成孔验收
钻进到位后，将孔口附近的钻渣及泥浆等全部清除干净。对成孔进行验收，主要检查泥浆性能指标、复核护筒中心偏位及标高、成孔深度、孔径、孔斜等。由于旋挖钻机的钻进是桶型钻头的上下往复的循环过程，孔内泥浆上下基本均匀，故取上部泥浆代替孔底泥浆进行测试，性能指标控制值同钻孔过程的泥浆性能指标。
2.2.7 下钢筋笼、导管安装、清孔、沉渣测量（旋挖钻机正常情况下成孔孔底较干净，孔壁穩定性好，经适当清孔后，孔底沉渣大多能满足要求）、水下混凝土灌注等施工工序基本与其他桩基施工相同。
3 旋挖钻机与传统的钻孔机械相比的优缺点及应用前景
3.1 优缺点
3.1.1 旋挖钻机效率高、方便灵活、成孔速度快、扩孔率小、正常情况下2～5小时就可以成孔，是传统的钻孔机械的10倍以上。是市政建设、公路桥梁工程等理想的基础施工设备。
3.1.2 噪声小、污染少，特别适用于市区工程建设。
3.1.3 适用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、沙土层以及短螺旋不能钻进的含有部分卵石、碎石的地层。采用岩心钻头，还可嵌入岩层。
3.1.4 旋挖钻机及施工工艺在我国北方地区已经得到了很快普及，在南方沿海地区由于地层较软，桩一般较大较深，旋挖钻机成孔困难，目前仍以正反循环钻机为主。
3.1.5 旋挖钻机自重较大，钻机平台的稳定，也是个不容忽视的问题，不注意的话，容易发生孔斜超标的质量问题，严重的甚至导致钻机倾覆的安全事故。
3.1.6 目前旋挖钻机价格比较昂贵，一台动辄几百万，一次性投入比较大，且运营、维修保养等费用较高。
3.1.7 旋挖钻机的大量应用还缺乏相应的产品标准，尚未编制旋挖钻机施工规范，没有系统的工法研究，缺少技术培训，基本理论的研究有待深入。
3.2 应用前景
旋挖钻机因其具有装机功率大，输出扭矩大，轴向压力大，机动灵活、施工效率高、环保等特点，配合不同钻具，适应我国大部分地区的地质条件，成为适合建筑桩基工程中成孔作业最理想的施工机械。近年来，在我国许多大型基础设施建设工程的施工中得到广泛应用，旋挖钻机高效、环保、效益高的优势得到公认。旋挖钻机具有一系列传统钻机无法比拟的优点，在桩基工程施工中的推广和广泛运用势在必行。
4小结
在地层条件适合的情况下,桥梁钻孔灌注桩施工采用旋挖钻成孔能充分发挥旋挖钻机的优势。同时,只有根据设备情况、地层条件和孔内情况的变化正确合理地运用,才能保证旋挖钻孔灌注桩的顺利施工。
关键词：桥梁工程; 钻孔灌注桩;旋挖钻机;施工
钻孔灌注桩是目前桥梁工程中常用的重要基础形式之一，由于施工工艺成熟、安全性高、地层适应性强等优点，被广泛应用于从中小型桥梁到特大型桥梁工程施工中。但由于传统的钻孔机械主要为回转循环类钻机和冲抓类钻机，受钻机自身结构特点及施工工艺特点，钻进速度较慢，并且在施工过程中循环泥浆、噪声等的污染较大。
旋挖钻机因其效率高、污染少、功能多的特点，适应上述综合发展的需求，目前在国内外的现浇混凝土灌注桩施工中得到了广泛应用。本文结合现场施工实践，介绍旋挖钻机在某桥梁桩基工程中的应用。
1 工程概况
某桥梁因设计变更的影响使计划开工时间滞后半年左右，为了保证工期及既有道路通行等要求，该桥梁的大部分灌注桩采用旋挖钻机施工。
2 旋挖钻机施工工艺
旋挖钻机施工工艺与常规钻机部分相同，但由于旋挖钻机自身的特点和成孔方式,在一些方面又有较大差别，施工基本流程如下:
2.1 旋挖钻机施工工艺步骤
(1)桩位放样、埋设护筒，放入泥浆。按照工地现场土质情况，放下一定长度的护筒。护筒直径一般应比桩径大100ｍｍ，以便钻头在孔内自由升降。按现场土质情况，调配泥浆。如果现场土质都是比较好的粘性土，可以考虑不注入泥浆或清水，直接钻进。
(2)旋挖钻机就位；
(3)钻头轻轻着地，旋转，开钻。最好以钻头自重作为钻进压力，以更好的保证桩基精度；
(4)当钻头里装满土砂料，提升出孔外。注意孔内地下水位情况，及时补充水，以防坍塌。
(5)旋挖钻机旋回，将钻头内的土砂料倾倒在土方车或地上；
(6)关上钻头活门，旋挖钻机旋回到原位，锁上钻机旋转体；
(7)放下钻头；
(8)钻孔完成，进行第一次清孔，并测定深度；
(9)放入钢筋笼；
(10)放入导管;
(11)进行第二次清孔;
(12)进行水下混凝土灌注;
(13)拔出护筒，清理桩头沉淤回填;
(14)成桩。
2.2 施工注意点
2.2.1 护筒施工
护筒的埋设：护筒埋设工作是旋挖钻孔机施工的开端，护筒平面位置与竖直度准确与否，护筒周围和护筒底脚是否紧密、不透水，对旋挖钻孔机成孔、成桩的质量都有重大的影响。
护筒的制作及埋设的原则：
（1）护筒采用钢护筒，长度４ｍ以内采用厚4～6mm的钢板制作，长度大于4m的采用厚6～8mm钢板制作。护筒埋置较深时，采用多节护筒连接使用，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。
（2）护筒内径大于钻头直径，具体护筒直径按设计要求选用。
（3）护筒埋设深度满足设计及有关规范要求，河流中将护筒埋置在较坚硬密实的土层中0.5m以上。
（4）护筒顶高出施工水位或地下水位1.5～2.0ｍ，并高出施工地面0.3ｍ。
（5）护筒埋设前，先准确测量放样，保证护筒顶面位置偏差不大于5cm，埋设中保证护筒斜度不大于1%。
2.2.2 制备泥浆
（1）制备泥浆是旋挖钻机能否成孔的关键，也是影响钻孔进度和桩基混凝土质量的关键。泥浆过稀时不能浮渣影响钻进，过稠时泥浆附在孔壁和钢筋上，影响桩基混凝土的质量。
（2）泥浆性能指标。制浆前，应先把粘土块尽量打碎，在井孔外以泥浆搅拌机制成泥浆后使用。为了回收泥浆原料和减少环境污染，均应设置泥浆循环净化系统。
（3）泥浆性能参数。泥浆池可根据现场实际条件开挖或采用砌筑，也可以采用钢板焊制的泥浆池，浆液材料以优质膨润土、纯碱为主，泥浆制备用水直接采用施工场地附近河流水。泥浆制备完毕后，进行各项性能指标的检测，不符合要求的重新调制。
2.2.3 钢筋笼制作
因旋挖钻机成孔速度较快，正常情况下，2～5小时即可成孔，因此，强制要求钢筋笼必须在桩孔开钻前制作完成并验收合格，防止成孔静置时间过长出现坍孔等各种意外情况。钢筋笼制作的具体要求与其他桩基的要求相同。
2.2.4 合理控制钻斗的升降速度
在开始钻进或穿过软硬层交界处时，为保持钻杆竖直，宜缓慢进尺。在钻进过程中如发现钻杆摇晃或难钻进时，可能是遇到硬石、石块或硬物等，这时应立即提钻检查，等查明原因并妥善处理后再钻，以免导致桩孔严重倾斜、偏移，甚至使钻杆、钻具扭断或损坏。
2.2.5 钻进出渣
开钻前各项准备工作就绪后，即可开始钻孔施工。旋挖钻机钻孔施工中，泥浆为单向供应，在孔口注浆即可，与常规钻机泥浆循环系统有较大的区别，部分泥浆随筒钻出渣而排出，损耗较大，需要随时观察孔内泥浆标高。
2.2.6 成孔验收
钻进到位后，将孔口附近的钻渣及泥浆等全部清除干净。对成孔进行验收，主要检查泥浆性能指标、复核护筒中心偏位及标高、成孔深度、孔径、孔斜等。由于旋挖钻机的钻进是桶型钻头的上下往复的循环过程，孔内泥浆上下基本均匀，故取上部泥浆代替孔底泥浆进行测试，性能指标控制值同钻孔过程的泥浆性能指标。
2.2.7 下钢筋笼、导管安装、清孔、沉渣测量（旋挖钻机正常情况下成孔孔底较干净，孔壁穩定性好，经适当清孔后，孔底沉渣大多能满足要求）、水下混凝土灌注等施工工序基本与其他桩基施工相同。
3 旋挖钻机与传统的钻孔机械相比的优缺点及应用前景
3.1 优缺点
3.1.1 旋挖钻机效率高、方便灵活、成孔速度快、扩孔率小、正常情况下2～5小时就可以成孔，是传统的钻孔机械的10倍以上。是市政建设、公路桥梁工程等理想的基础施工设备。
3.1.2 噪声小、污染少，特别适用于市区工程建设。
3.1.3 适用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、沙土层以及短螺旋不能钻进的含有部分卵石、碎石的地层。采用岩心钻头，还可嵌入岩层。
3.1.4 旋挖钻机及施工工艺在我国北方地区已经得到了很快普及，在南方沿海地区由于地层较软，桩一般较大较深，旋挖钻机成孔困难，目前仍以正反循环钻机为主。
3.1.5 旋挖钻机自重较大，钻机平台的稳定，也是个不容忽视的问题，不注意的话，容易发生孔斜超标的质量问题，严重的甚至导致钻机倾覆的安全事故。
3.1.6 目前旋挖钻机价格比较昂贵，一台动辄几百万，一次性投入比较大，且运营、维修保养等费用较高。
3.1.7 旋挖钻机的大量应用还缺乏相应的产品标准，尚未编制旋挖钻机施工规范，没有系统的工法研究，缺少技术培训，基本理论的研究有待深入。
3.2 应用前景
旋挖钻机因其具有装机功率大，输出扭矩大，轴向压力大，机动灵活、施工效率高、环保等特点，配合不同钻具，适应我国大部分地区的地质条件，成为适合建筑桩基工程中成孔作业最理想的施工机械。近年来，在我国许多大型基础设施建设工程的施工中得到广泛应用，旋挖钻机高效、环保、效益高的优势得到公认。旋挖钻机具有一系列传统钻机无法比拟的优点，在桩基工程施工中的推广和广泛运用势在必行。
4小结
在地层条件适合的情况下,桥梁钻孔灌注桩施工采用旋挖钻成孔能充分发挥旋挖钻机的优势。同时,只有根据设备情况、地层条件和孔内情况的变化正确合理地运用,才能保证旋挖钻孔灌注桩的顺利施工。