摘要：根据旋挖钻机的性能及工作原理，结合本单位在实际施工中的经验，对在地铁项目围护桩施工采用旋挖成孔施工技术，可以提高施工效率，减少泥浆对环境的影响，加快施工进度，节约施工成本，同时对其缺点及特殊地质情况下的施工工艺进行阐述。
关键词：旋挖钻机、围护桩、应用
1 前言
随着我国经济的发展，地铁、高速公路、高速铁路等工程大量上马，钻孔灌注桩以其承载力高、适应性强、工程造价适中及施工方便等优点，成为目前建筑工程中使用较为广泛的一种桩基。旋挖钻机施工中配合不同钻具，适应于干式(短螺旋)、湿式(回转斗)及岩层(岩心钻)的成孔作业，本文结合石家庄地铁2号线围护桩工程，综合分析旋挖成桩的施工工艺及应用。
2 工程概况
石家庄地铁2号线05标段包括两个区间和两个车站，即东岗头站～新世隆站区间、新世隆站～大戏院站区间、新世隆站、大戏院站，其中围护桩共计1948根，孔深在27m-33m之间。本工程勘探范围内的土层划分为第四系全新统人工堆积层（Qml）、第四系全新统冲洪积层（Qal+pl/4）、第四系上更新统冲洪积层（Qal+pl/3）三大层。地质层状主要为杂填土、素填土、黄土状粉质粘土、粉细砂层。地铁明挖结构底板处于粉质黏土层处，侧墙及顶板位于粉细沙层与粉质黏土层间。
3 旋挖成孔施工工艺的优势
3.1成孔速度快，工作效率高、灵活性强
旋挖钻机在大口径桩施工中成孔效率大约是循环钻机的10倍。旋挖钻机靠履带行走移位，成孔后迅捷到达新桩位对位施工。而循环钻机需吊车吊装移位，速度慢、占有空间大，而且不安全。并且旋挖钻机均有先进的手动/自动调平系统，有很高的成孔垂直度精度控制效果。
3.2占用临时用地少
旋挖钻机的另外一个优点是占据暂时性地面小，由于其施工工艺不需要在施工中取出大批泥浆，所以没有必要征用临时性用地做为泥浆的堆积池。在市政施工中临时性用地十分紧张，对环境保护的要求越来越严格，此优点表现得更为突出。
3.3经济效益好
旋挖钻机能大副缩短作业时间，减少固定费用，同时对人力的需要大大减少；自带动力解除对临时供电系统的依赖，减少临时用电的投入，同时也达到了节能的效果。
3.4环境保护效果好
旋挖钻机在施工中施工噪音低、无振动，对地层及周边环境影响小，不用泥浆作业，施工现场洁净，安全文明施工管理标准高。石家庄地铁2号线地处闹市区，施工区域周边居民楼密集，环境要求标准高，选择旋挖钻施工，一定程度上起到降低噪音，减少对环境的噪声污染，便于施工的顺利开展。
4 旋挖成孔施工工艺
4.1准备工作
采用旋挖钻机施工，由于成孔速度快，有较强连续性的特点，为防止停机待料（钢筋笼、混凝土等），必需充分做好各项准备工作。
（1）技术准备
编制实施性施工组织设计，其内容包括：施工工艺与主要技术措施，过渡安排与安全质量保证措施，劳力组织与材料保障等。
（2）严控混凝土坍落度
混凝土坍落度应就孔内有水与无水情况分别设计，以不堵塞导管及保证水下混凝土上返正常为原则来控制，一般在18—22cm之间。
（3）地基加固处理。
由于机身重，动力大，尽管钻机配有70cm及90cm两种宽度的履带以适应不同地层，但为保证施工过程中钻机的稳定性及水平度，在钻机就位前对软弱地层必须做好地基加固处理，一般采用顺铺枕木或抛填片石挤淤的加固方法，以增强地基承压力，保持机械的水平度。
（4）根据工地水文、地质条件，做好排水设施，对于软土、砂岩等特殊地层，要准备抽水机，随时准备抽水。
（5）测量放样：测出中心桩位，并设置护桩，以随时校核桩位的准确性。
4.2施工要点及工艺流程
（1）施钻前的准备
在钻机安装就位后，首先要对机械状况进行检查及润滑保养，并进行试运转检查，使钻机保持良好的工作状态。同时为防止作业时机械发生故障，以及当机械发生故障时能够及时处理，在开钻前现场必须储备一定数量的配件、维修工具及相关的液压油、润滑油、基脂类油等。
（2）钻孔作业
将钻斗中心与桩位中心重合，随即将钻杆走行臂位置锁定。先行钻进一定深度，以出现自稳性好的地层为宜，而后将扩孔器接入钻斗顶部的限位孔内进行扩孔。扩孔深度则视护筒预设长度而定。扩孔完毕后即用其自有的起重装置将护筒吊至桩位口处，准确定位后，利用钻机的加压装置将护筒平整压入预定位置。一般为防止孔内泥浆对护筒底部易坍层的浸泡而导致坍孔，宜将护筒底嵌入稳定地层不小于10cm（硬质岩层除外），随后即可进行钻孔作业。
进行钻孔时，要及时掌握钻进深度并随时观察钻杆是否竖直，同时应根据反向扭矩的变化不断调整钻进速度，直到桩底达到设计标高，完成一根桩的钻孔作业。为防止孔底沉渣过厚而影响桩的有效长度，实际桩底标高应比设计标高加深0.2—0.3m为宜。同时应注意钻至孔底标高后的最后一次钻渣提离孔位时，钻斗一定要慢慢上提，以防斗齿将侧壁泥浆护壁刮损。
（3）钻孔终止后对孔底的处理
当孔内无水时，钻斗慢慢落下，将残余渣土旋入钻斗并提起卸掉即可。钻斗一定要慢慢上提，以防斗齿将侧壁刮坏；当护筒内有水时，钻孔作业完毕，在钢筋笼及导管下完后将清孔器接到导管上用压缩空气将孔底沉淀吹起，为水下混凝土灌注做最后准备。但是对于掉下的硬块而导致孔底沉碴加厚，这样清孔是无济于事的。经验表明：施工中清孔时将钢筋笼提离孔位后用钻机进行是可行的，只是钻机须停止作业返回再次对位。而对于场地狭小者较为困难。
（4）钢筋笼的制作与安装
钻孔桩钢筋笼的制作，根据场地情况和起吊能力，可整体也可分节制作，最好是现场就地制作；钢筋过长，运输及吊装困难时，可分2—3节制作，安装时在护筒口焊接。
钢筋笼在运输和安装过程中尽量避免扭曲、变形，钢筋笼吊点一般设在总长度上部的1/3处，如采用双吊点则钢筋笼变形要小得多；起吊后尽量保持垂直，否则，钢筋笼顶端的主筋标准弯钩挂住护筒，将导致钢筋笼就位困难；检查钢筋笼的外径及变形情况，确认一切正常后吊装入护筒内，以保证钢筋笼不上浮。
（5）安装混凝土导管及储料斗
灌注水下混凝土采用竖向导管法。导管使用前进行试拼、试压，不漏水、漏气；试压的压力取最深孔底静水压力的1.5倍；导管接头处均加设防水橡胶垫圈，下端距孔底一般控制在0.3～0.5m；灌注前先安放储料斗，储料斗则以首次封底混凝土灌入后混凝土面高于导管底1.0米以上为标准来设计其容量。储料斗内满盛坍落度较大的混凝土，采用砍球法灌注。
（6）灌注水下混凝土
水下混凝土开始灌注之前，一定要复测沉渣厚度，在确认不超限时，方可开始灌注混凝土。导管的下口距桩底0.3—0.5m，导管堵塞采用钢球堵塞方案，待蓄料桶中混凝土盛满后，用起吊设备将导管顶料斗口堵截钢球瞬间拔除，同时迅速灌入混凝土，使导管下端埋入混凝土堆内至少1m以上，后续再灌注的混凝土将导管埋入混凝土内2m-3m时，即可转入正常灌注；导管埋入混凝土深度不得大于5m，也不小于2m，混凝土灌注速度不小于12m3/h；当混凝土灌注到接近桩顶时，应减缓灌注速度，并反复测量混凝土面标高；灌注终止标高要考虑扣除0.5—1.0米的浮浆厚度。
（7）清理现场，转移钻机，进入下一个循环。
5 结束语
石家庄地铁2号线工期紧张，环保要求高，围护桩能否快速完工是保证后续主体工程节点顺利完成的关键，而选择旋挖钻进行围护桩施工是保证工期的最佳选择。实际施工中80天共完成1054根桩，每台旋挖钻的工效指标可以达到4根/天，与冲钻机及回旋钻机相比大大的提高了桩基础的施工进度，为主体施工赢得了时间。相信随着旋挖钻机的发展以及在施工中不断总结，旋挖钻机在地铁围护桩施工中的应用将得到越来越多的推广。
参考文献
[1]陈时刚，大口径旋挖钻机在麻芝铺双线特大桥桩基施工中的应用[J]，建设机械技术与管理，2011,24(5):103-105.
[2]顾平坤，浅谈旋挖钻机在桥梁桩基础施工中的应用[J]。中小企业管理与科技旬刊，2012(6):162-163.
[3]郝桃峰，李晓磊，旋挖钻机成孔技术在桥桩基施工中的应用[J]，城市建筑，2014（12）：352