【摘要】随着我国基础设施投资的不断加大，工期要求也日趋紧张，而桥梁桩基础施工是制约工程进度的主要因素之一，如何在保证质量的前提下，更快、更经济的完成桩基施工，是一个比较大的技术难题。
本文主要对旋挖钻与冲击钻“接力”施工的主要关键技术进行浅显分析，对提高工程质量加快施工进度具有重要意义。
【关键词】 旋挖钻 冲击钻 桩基施工
1.引言
在桥梁桩基施工过程中，旋挖钻施工特点是钻进效率高，成孔质量好，孔径控制精度高，可以实现桅杆垂直度的自动调节和钻孔深度的计量，但钻至中、微风化时，钻进困难并且钻杆损失严重；冲击钻施工特点是设备简单，操作方便，适用于各种地层，但钻进效率低，容易出现斜孔、卡钻和掉钻等事故，在实际施工过程中，采用旋挖钻与冲击钻“接力”施工工艺，充分发挥了两种施工工艺的特点，各取所长，从质量、效率、经济等方面取得了较好效果。
2.施工工艺特点
旋挖钻利用钻杆和钻斗的旋转，使土体装满钻斗后提升钻斗出土，采用全电脑控制，在钻进过程中，随时保证桩机水平及钻孔垂直度，工效高，质量好。当钻至中、微风化层时，改用冲击钻成孔，能保证垂直度及成孔质量，充分发挥旋挖钻、冲击钻两种设备各自的特长，提高工作效率，保证工程质量，减小混凝土灌注亏方量，提高经济效益。
3.施工工艺及施工要点
3.1工艺流程
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3.2操作要点
3.2.1施工准备，平整场地
施工前做统一安排，平整场地，清除杂物。如位于浅水中时，采取围堰筑岛的方法形成施工平台，施工平台大小按钻孔方式及钻机的大小确定。
使用片石、炮渣等硬质填料填筑便道，便道须满足旋挖钻机、吊车、混凝土罐车等的行走要求。
3.2.2测量放样
根据设计提供的导线点（经导线复测闭合后）用全站仪精确定出桩位，放样后用钢尺量测同墩不同桩或不同墩同方向桩之间的距离进行校核，桩周围用十字线放骑马桩，妥善保护，防止施工机具破坏、扰动而影响桩位的正确性。
3.2.3钢护筒制作埋设
钢护筒埋设工作是冲击钻钻孔施工的开端，钢护筒的平面位置与垂直度要准确，钢护筒周围和护筒底脚应紧密，不透水。
钢护筒起到定位、导向的作用，靠筒内水位和泥浆比重使孔内水压大于外部水压，防止塌孔。首先将旋挖钻钻头中心与十字护桩中心对正后进行开孔，然后安装扩孔器进行扩孔。护筒埋设时采用钻头对护筒施加压力的方法压入护筒，放置护筒后，在护筒四周对称均衡地夯填粘土。护筒顶高出地面至少0.3m，埋设时位置要准确，护筒要竖直。护筒中心竖直线与桩中心线重合，平面允许误差50mm，竖直线倾斜不大于1％，如遇地质不稳定地段，护筒顶部焊加强筋和吊耳，防止钻进过程中发生偏移和下沉。当护筒埋设完成后，进行桩位复测，满足规范要求后，方可移机开孔。
3.2.4制备泥浆
泥浆池标准依据钻孔所需泥浆用量及造浆能力而定。根据不同地质情况确定泥浆比重、稠度。
旋挖钻机钻孔时，泥浆比重为1.1g/m3-1.15 g/m3。黏度：为16-20s。含砂率：不大于2%。PH值：应大于6.5。
冲击钻管型钻头钻孔时，泥浆比重为：1.1g/m3-1.3 g/m3；冲击钻实心钻头钻孔时，泥浆比重不宜大于1.3，大漂石、卵石层不宜大于1.4，岩石不宜大于1.2。
黏度：一般地层16-22s，松散地层为19-28s。含砂率：不大于4%。PH值：应大于6.5。
优质的泥浆可使孔壁形成一层粘性好、密度大、渗透性差的泥皮，泥皮厚度控制在规范允许范围内，这层泥皮可防止孔内泥浆外渗，大大减缓孔内水头降低的速度，这也是使孔壁稳定的有效措施。
泥浆调制采用泥浆搅拌机搅拌，搅拌时先将定量的清水加入搅拌鼓，再投入适量膨润土和纯碱并开动机器搅拌。造浆过程中要边搅拌边投入配料，投入配料搅拌均匀后再进行二次投料，循序投入配料。严禁一次将全部用量的配料一次投入，给泥浆搅拌均匀造成困难。成浆后打开出浆门排浆至泥浆池贮存，以备钻孔时向井孔内注浆之用。
3.2.5旋挖机钻孔
旋挖钻机行走就位，将钻盘中心对准桩中心，调平钻盘后，通过转盘提供的扭矩将一设有伸缩式钻杆的钻斗压入土中，钻斗底门上装有斜向斗齿用来切削土休。当土质较软时，仅靠钻杆、钻斗的自重即可将旋转的斜向斗齿切入土中；当土质较硬时，可以利用设在钻斗上部的压杆，将斜向斗齿强行切入土中。在钻斗的底部还设有活挡板，可以使被切下的土体进入钻斗以后不会回落。待钻斗中装满土以后，停止施加扭矩，提斗就近弃碴，并用装载机铲运到指定地点。由于后续冲击钻施工时钻头摆动幅度大，成孔精度低，孔径大于设计值且卡钻情况经常发生，旋挖钻施工前先将钻头斗齿加大2cm进行钻孔，有效避免了后续冲击钻卡钻情况的发生。
开钻时慢速钻进，使孔壁坚实、垂直、圆滑，防止孔口坍塌，当初孔能起导向作用时，再正常钻进。钻进中，随时监测泥浆浓度及孔内水头高度，注意及时补浆，要随时对钻渣取样分析，绘制出每孔地质柱状图，并与地质资料核对。钻孔操作时，操作人员必须严格遵守操作规程。
当旋挖钻钻进至中风化或微风化，进尺不明显时，把孔内泥浆换置成新调制的泥浆，并将泥浆各指标调至适合冲击钻施工的指标，再由冲击钻继续钻进。
3.2.6冲击钻钻孔
因旋挖钻钻进速度快，护壁泥浆厚度较小，冲击钻施工时为防止提钻刮碰孔壁，造成塌孔，需先向孔内投入一定比例的黏土，利用冲击钻上下提钻制浆，增加泥浆比重，挤密、加固孔壁防止坍塌。
钻进过程中，必须勤松绳、少量松绳，不得打空锤；勤抽渣，使钻头经常冲击新鲜地层，每次松绳量，应根据地质情况、钻头形式、钻头质量决定；且应及时补充损耗、漏失的泥浆，使之高出孔外水位或地下水位1.5～2.0m，保证钻孔中的泥浆浓度，防止发生坍孔、缩孔等质量事故。
钢丝绳与钻头间须设转向装置并连结牢固，钻孔过程中应经常检查其状态及转动是否正常、灵活。因故停钻，应在孔口加盖防护罩，并且把钻头提出孔道，以防埋钻，同时保持孔内泥浆面高度和泥浆比重、粘度符合要求。
钻进过程中，当钻孔距设计标高1米时注意控制钻进速度和深度，防止超钻，并核实地质资料判断是否进入设计持力层。当钻孔深度达到设计要求时，立即用检孔器对孔深、孔径、孔形进行检查，确认满足设计要求后，立即进行清孔。
3.2.7终孔和第一次清孔
当钻孔深度达到设计要求后，立即进行清孔，以免时间过长沉渣沉淀，造成清孔困难。清孔采用换浆法，钻孔达到设计标高后，将钻头上下慢速提放，然后注入净化泥浆，置换孔内含渣泥浆，禁用加深孔底的方法代替清孔。
清孔时，注意保持孔内泥浆面高度始终在地下水位或河流水位以上1.5～2m，以及泥浆比重是否合适，防止坍孔缩孔。
当从孔内取出泥浆测试值的平均值与注入的净化泥浆相近，测量孔底沉渣厚度不大于设计要求时，即停止清孔作业，放入钢筋笼进行水下混凝土灌注。
3.2.8钢筋笼制作、安装
钢筋笼加工在钢筋棚集中进行，拖车运输，汽车起重机吊装入孔。钢筋笼长度较长时可分两节放入孔内，现场进行焊接。
钢筋骨架设防止在运输和就位时变形的强劲内撑架，吊车吊起钢筋笼后，检查钢筋笼的垂直度及外形轮廓，轮廓平稳垂直放入孔内，切忌碰撞孔壁，不可强行下放。钢筋笼在入孔前，在骨架外侧绑挂与钻孔桩同标号的混凝土垫块或按照设计要求，以保证钢筋保护层厚度。钢筋笼在清孔结束后，及时放入孔内，入孔后位置正确，符合设计要求，并牢固定位。
3.2.9导管安装及二次清孔
导管采用丝扣连接导管,导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，检查其是否损坏，密封圈、卡口是否完好，内壁是否光滑圆顺，接头是否严密，进行水密试验的水压以不小于孔内水深1.3倍的压力，且不小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大压力的1.3倍。以实际孔底标高和孔口架之间的距离来配置需要导管长度，并预留40cm的悬空高度。导管采用吊车吊放，要确保其居于孔的中心位置，下放速度要慢，防止卡挂钢筋笼骨架。
在第一次清孔达到要求后，由于要安放钢筋笼及导管，至浇注混凝土的时间间隙较长，孔底又会产生沉碴，所以待安放钢筋笼及导管就绪后，再利用导管进行第二次清孔。清孔的方法是用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管外置换沉碴。清孔标准是泥浆相对密度控制在1.03～1.10，黏度17～20Pa·s，含砂率＜2%，胶体率＞98%，复测沉碴厚度在20cm以内，此时清孔完成，清孔完成后立即浇注水下混凝土。
3.2.10水下混凝土灌注
浇筑混凝土前检查水泥砂石料质量和数量，不合格的材料坚决不予使用。混凝土拌和严格按试验室提供配合比进行，混凝土拌和前检修拌和设备，检查计量系统的准确性，特别要经常检查用水计量系统，否则将会影响混凝土强度。同时混凝土拌和前精确测量骨料含水量，以调整拌和用水量。混凝土的出盘坍落度应符控制在180～220mm之间。
混凝土采用拌合站集中拌和，气温较低时，采取保温措施，保持混凝土灌入温度控制在5℃～10℃，拌和时间适当延长，钻孔桩混凝土用罐车统一运输到现场，用吊车配合吊斗进行灌注混凝土。当现场条件允许时，混凝土可直接通过混凝土罐车将混凝土直接注入到导管口漏斗中进行灌注。浇筑混凝土的数量由现场技术人员作记录，并随时测量并记录导管埋置深度和混凝土的表面高度。
混凝土运送至灌注地点时，由试验人员对混凝土的均匀性、坍落度进行检测，符合要求后进行混凝土灌注，混凝土灌注开始后，应连续进行，并尽可能缩短拆除导管的时间，当导管内混凝土不满时,应徐徐地灌注混凝土，防止在导管内形成高压空气囊。
首批混凝土灌注时应注意导管下口至孔底的距离宜在25～40cm之间，储料斗容量应保证首批混凝土能使导管初次埋置≥1m和填充导管底间隙的需要。灌注时，采用钢板制作的外径略大于导管内径的饼状物（直径为30.0cm、厚度为1.0cm）用钢丝绳悬吊作合页型“剪球”装置。在“剪球”时罐车同时连续将砼送入储料斗，在首批混凝土灌注后，测量混凝土面标高。
混凝土浇筑过程中，提升储料斗和导管的钢丝绳以及吊车的吊装能力，要满足导管和充满导管内的混凝土的总重力及导管壁与导管内外混凝土间的摩阻力，并有一定的安全储备。
在灌注过程中拆卸导管时，用测深锤探测井孔内混凝土面位置，及时调整导管埋深，导管埋深一般不宜小于2m或大于6m。当灌注至桩顶时，适当用吊车提升导管（提升时必须保证导管在混凝土内埋深大于2m）。灌注到桩基顶标高预加0.5m，预加高度在开挖完承台基坑后凿除，凿除时防止损毁桩身。
4结语
对于中、微风化地质施工中，利用旋挖钻与冲击钻“接力”成孔施工工艺，在保证成孔质量的同时，不仅节约了工期还降低了成本，给施工企业带来了较大经济效益。在桥梁施工中将不同施工设备科学的结合起来，能够更快、更好、更经济的完成施工任务，对工程技术发展有重要意义。
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