张英才
北京住总集团有限责任公司轨道交通市政工程总承包部，102100
摘 要：道路桥梁施工中干成孔旋挖桩具有较高的成孔速度，在路桥工程中发挥着重要作用，故予以重视。文章简要分析了干成孔旋挖桩施工技术的优势和适用范围，并从切实做好准备工作、施工技术要点及质量控制措施等几个方面进行详细论述，以此提升路桥工程建设质量，加快路桥施工效率。
关键词：道路桥梁；施工；干成孔旋挖桩；施工技术
引 言
在现代化的道路桥梁施工工程中，干成孔旋挖桩施工技术已经得到了非常广泛的应用，而且其技术的适用面也不断扩大。虽然，在应用的过程中，干成孔旋挖桩技术的优势十分明显，但是该技术在应用的过程中依然存在着一些问题，需要我们结合当前的道路桥梁施工特点进行分析与应用，从而为道路桥梁的施工提供更加有力的技术保障。
1 干成孔旋挖桩施工技术的优点
1.1 适应性较强
道路桥梁工程施工环境往往较为复杂，这对于工程施工技术来说是一项巨大的挑战，因此，旋挖桩机的适应性显得尤为重要。人工挖孔桩与传统的钻机成孔，在适应性上都比较弱，有一定的局限性，而旋挖桩施工技术就在很大程度上改善了这种情况，因为旋挖钻机的技术水平得到了进一步的提高。
1.2 成孔速度快
传统的钻机成孔速度与人工挖孔桩的成孔速度均比较慢，尤其是人工挖孔桩，受天气制约非常严重，一旦下雨，几天都不能施工，无法保证成孔工作的效率，而旋挖钻机的使用就在很大程度上改善了这种情况，特别是在成孔速度上，远超传统的钻机与人工挖孔桩的成孔速度，不仅缩短了工程施工的周期，而且降低了工程施工的人力和物力成本投入，满足了路桥工程行业的发展需求。
1.3 成孔综合成本低
传统的人工挖孔桩这种施工方式存在较大的局限性，很难保证相关钻孔工作的工作效率，同时也无法满足行业的发展需求。随着旋挖钻机的逐渐普及与人工费价格的日益增加，两者之间此消彼长。旋挖桩在施工的过程中，具体流程较为简单，钻机的磨耗比较小，施工周期短，从侧面来看，能够节约周转材料的租赁费与管理费用及资金利息，在很大程度上降低了行业的运营成本。
1.4 安全保障高
传统的人工挖孔桩基础，工人在桩孔内作业时间长，随时面临坍孔的危险，并且在长期潮湿的工作环境中，对工人的健康也非常有害，这对于路桥工程行业的长远发展来说非常不利。所以说保障施工的安全性显得十分必要，旋挖桩施工就在很大程度上改善了这种情况，因为旋挖桩施工不需要作业人员进入坑内，对作业人员的安全与身体健康是一个有力的保证[1]。
2 道路桥梁工程中干成孔旋挖桩施工技术要点
2.1 工程概况
某道路高架桥工程为例，桥梁基础主要应用桩基础，而主体结构由预制构件与现浇部分构成。桥梁总长约在1100m，根据其基础设计要求，在进行桩基施工时，干成孔旋挖桩施工技术有重要应用，桩径有1.5m、2m两种，桩基长度在10m以上。
2.2施工准备与条件
2.2.1 技术准备
首先需要根据工程需求以及地质情况确定施工方案，明确开挖深度、桩间距、桩端持力层等参数。在地质勘测的基础上，技术人员做好技术准备，准确测量施工基准点，采用基准点和导线点控制施工情况。对于干成孔旋挖桩施工而言，桩间距过小会影响邻近桩孔的施工情况，可以采用分开施工和跳挖的方式减少相邻桩孔的影响。开挖深度需要结合地质情况进行确定，在现场勘测的基础上，通过桩间距刚性角关系确定开挖深度，桩端持力层是桥梁工程施工的重要环节，需要采用超前钻孔、地勘钻孔、岩芯取样的方式了解桩端持力层的力学性能[2]。
2.2.2 材料准备
干成孔旋挖桩施工的材料需要严格控制。采购人员需要选择具有相应资质的供货商，选择的材料证件必须齐全，施工材料质量满足工程需求。严格按照相关规定选择相应的材料，避免供货商以次充好。为了确保材料性能，施工前需要进行试验，确定施工配合比。通过多次配合实验，选择最适合的混凝土施工配合比，以确保满足钻孔桩承重的需求。
2.2.3 设备准备
干成孔旋挖桩所用的设备包括马达、发电机、液压系统和控制系统等。传统的钻孔设备能耗大，钻孔效率低，选择新型的设备能够提升施工效率。干成孔旋挖桩技术需要选择合适的钻斗和主卷扬，避免由于机型配置不当引发的事故和机械磨损，部分钻斗的结构特点和使用底层如表1所示。为了满足干成孔旋挖桩的施工要求，需要选择多个设备进行组合控制，在钻斗和主卷扬选择的基础上，采用嵌入式的控制系统，以便更好地控制施工速度。采用动态协调和控制的方式，以便达到更好地输出效果。
表1 部分钻斗结构特点适应地层
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2.2.4 干成孔旋挖桩施工条件
干成孔旋挖桩施工的前期条件讲究的是“三通一平”，平是指需要确保场地平整，为机械设备入场创造条件，可以采用装载机碾压使场地保持平整。三通是指通电、通水、通路，需要提前做好水电管理，确保水电供应。对于地基较差的地区，可以选择进行作业面换填，然后碾压的方式，为干成孔旋挖桩施工稳定性创造条件。从干成孔旋挖桩施工来看，多种工序同时开展配合，存在许多不确定因素，因此在施工前，需要做好安全管理，标识危险源，采取片区责任制的方式，提高现场管理水平。同时需要注重现场环境，确保施工现场畅通无阻。
2.3 干成孔旋挖桩的测量与定位
在技术应用中，桩位的测量与定位对于干成孔旋挖桩施工很关键，此时可以采用全站仪方法来完成，能够明显提高桩芯坐标定位精度。在完成上述工作后，施工人员还应当借助施工图纸来获取控制点，并结合实际工程标准向桩芯中打入钢钉，原则上需要保证其指向桩外，通过十字交叉法来标记桩芯，避免出现重复施工的情况。在完成标记任务后，还应校验钻筒，建议优先选择外延标记的方法，有利于将试探深度控制在合理范围内（一般为1.2m）[3]，在此过程中施工人员应当按照工程标准控制试探过程，一般来说，试钻圈数不应当超过16圈/min。在完成试探任务，需要处理钻孔面架时，应当安放十字架，随后开展二次复合施工，实现干成孔旋挖桩测量和定位的目标。
2.4 钢护筒的埋设
在开展干成孔旋挖施工前，通常需要埋设护筒，在此过程中需依据桩孔状况，合理选择钢护筒；当涉及旋挖钻时，应当注意钻头直径小于护筒内径，一般少0.2m左右；钢护筒对应壁厚和长度分别为7mm、2.8m，地面应当在护筒顶面之下，二者差值大小最多不超过0.6m[4]。在考虑调整上述参数的前提下，准备工作对于埋设过程同样十分重要，例如在安装钢护筒时，一般选择旋挖机静压力方法来实现，首先形成十字，然后在完成校对工作的前提下开展钢护筒埋设工作。此时，应注意加入适量黏土，能够起到压实钢护筒的效果，提高埋设质量，避免出现坍塌和渗漏的情况。
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图1 护筒埋设示意图
2.5 钻孔成型施工
在完成准备工作，将钻机安放到指定位置时，此时应开展钻孔成型施工。在施工时应当提高钻机稳定性，结合成孔标准来适当调整钻机速度，例如钻头在经过地层的过程中，地面硬度相对地层硬度较大，此时需要加快钻机速度。就干成孔旋挖桩施工而言，通常需要借助钻斗来处理孔底原状土，处理后的土呈现为条状，随后利用钻斗将其运到地面。该成孔方式不会对土造成较大破坏，一般需要合理控制固相含量和稳定液等，避免出现快速沉积现象，导致土壤黏度大幅度下降。在施工时，施工地点的差异往往对应地质条件的差异，为了保证钻孔成型质量，施工人员应当结合实际工况来选择钻孔方式[5]。当土层的稳定性较高时，建议选择清水钻进技术，达到指定深度时停止钻进；当土层稳定性较差，属于软土类型时，一般选择旋挖钻孔，此时应当通过泥浆护壁提高孔壁强度。在钻孔成型工作结束后，施工单位还应当继续检查钻孔质量。在质量合格的前提下开展后续工作，否则很容易引发安全事故，开展二次施工会严重影响施工进度，增加成本投入。
2.6 清孔作业
在开展钻孔施工时，必然会出现钻渣或杂质，此时，为满足干成孔旋挖桩后续施工需要，工作人员需及时进行钻渣清理工作，在较短时间内完成清孔，保证施工进度。例如，采取双底板捞砂钻头的方法来处理渣土，减少对钢筋笼与声测管安装工作的不利影响。在进行清孔时，施工单位通常需要明确施工指标，包括钻孔垂直度、清洁度和沉渣厚度等，并在此基础上严格按照施工标准进行清孔，能够明显改善清孔质量。
2.7 声测管与钢筋笼的安装
在进行干成孔旋挖桩施工时，施工单位应对钢筋笼吊装工作予以重视，通常需要将不同钢筋笼搭接接头错开，同时还需要适当控制距离，其对应数值一般为受力钢筋大直径的35倍，随后借助分段吊装技术进行施工。在连接钢筋笼时，一般选择单面搭焊接的方法来实现，能够明显改善钢筋笼安装质量，而焊接质量也会得到提高。当需要安装声测管时，通常需要完成桩体超声波检测，保证桩体性能达标，与桥梁工程标准相契合，原则上应当做到将声测管装在所有钢筋笼内侧[6]。在安装完毕后，需要将清水注入声测管中，以检测是否存在渗漏现象。同时，安装人员应记录声测管测试结果，如若发现质量不合格的声测管，应及时采取返工措施，保证后续桩孔浇筑顺利实施。
2.8 混凝土灌注施工
在该桥梁工程中，干成孔旋挖桩在成型前，还需进行混凝土灌注作业。工作人员要依据干成孔旋挖桩特点，选择合适的灌注方法，通常需要用到钢管与小短管（如型号300），并采取垂直导管法来完成施工，在施工前应当对导管进行编号，便于施工人员结合导管编号完成接头抗拉和水箱检测等工作。在此过程中应注意控制管底高度，最大不超过孔底悬空380mm。在开展水压水密实验的过程中，一旦水压过小，未能达到标准水压（一般高于孔内水压0.5倍左右），就应开展二次试验。当涉及终孔施工时，混凝土浇筑时间不应超过4h，同时注意保持浇筑过程的连续性。在灌注时，施工人员应当提前测量并计算混凝土导管对应的参数，如其埋设深度、混凝土高度、孔底和管底之间的距离等。桩顶标高同样至关重要，其数值为290mm，设计方案对应的桩顶标高应低于实际标高，最大不超过1m，在进行桩头凿除施工时，不会影响桩顶混凝土性能，并使其成型质量和密实性达到最佳。
2.9 施工技术的管理与后期维护工作
在干成孔旋挖桩施工过程中，前期的施工设计与施工细节非常重要，同样地，后期的技术管理工作也占据了非常重要的地位，混凝土施工过程中也得遵循混凝土施工的相关技术细节，同时还需要做好混凝土的维护保养工作，尤其是在钻孔灌注混凝土之后需要相关的工作人员做好养护与维护工作，避免混凝土在后期的凝固以及使用的过程中出现变形或者开裂的情况。从整体上来说，我国对于道路桥梁施工的管理工作已经形成了比较完善的后期管理体系，那么在实际工作过程中，对于施工过程中混凝土的技术薄弱地方进行洒水、遮光等措施来保证混凝土的质量，同时在日常的保护工作中，可以指派专门的养护人员对于桩基进行定点化的保护，防止在日常生活中某些人为因素对混凝土的质量造成极大的破坏。除此之外，在施工的过程中要严格控制施工质量，保证混凝土的强度能够达到预期的要求，同时对于混凝土施工的后期养护应当严格按照行业内的标准进行，避免出现质量问题。
3 干成孔旋挖桩技术的效果分析
通过对上述案例的施工成果进行分析，我们可以看出干成孔旋挖桩技术有着良好的施工效果，从各项基本参数的完成情况来看，该施工工程已经达到了总体的设计标准，而且是施工质量也符合项目的预期。在实际操作过程，干成孔旋挖桩技术操作便捷，全面地提升了施工的总体质量安全。从目前行业内的技术应用情况来看，在一般的岩层环境中，干成孔旋挖桩技术基本上都可以实现良好的应用效果。干成孔旋挖桩技术的应用还具有良好的经济性效果而且还能够有效地避免传统施工过程中的安全隐患问题，具有良好的安全性和可靠性，是符合当前社会发展要求的新型施工技术。
4 干成孔旋挖桩施工常见质量问题及对策研究
4.1 坍孔问题与解决策略
根据该项工程的设计所需的钻孔深度较高，所以相对容易在提升钻头的过程中造成深孔负压的影响，从而造成坍孔的情况。在发生上述的坍孔现象时需要即刻停止施工，对造成坍孔的原因进行全面的分析，判断出坍孔的严重程度，进而制定出相应的解决方略，之后才能开展后续施工。在遇到较为重型的坍孔时可以采取逆向旋转渐进拔升的方式提出钻头，之后需要在产生坍孔之处对坍孔进行注浆修复，待其凝固之后方可根据坍孔的经验重新钻孔。相对而言轻微的坍孔只需要拔出钻头重新下孔便可。
4.2 钢筋笼卡导管及解决策略
在桩孔处吊装好钢筋笼需要对混凝土进行灌注并且对导管展开安装。在进行两者的施工时会有钢筋笼和导管之间的摩擦以及钩嵌的问题，使施工过程变得相对艰难。为了顺利施工所以通过对导管的震动以及旋转等方式解决导管提升困难的问题，并且在解决问题的同时还要对导管的上升高度进行严格的把控，切忌在混凝土界面上露出导管。
4.3 钢筋笼上浮及解决策略
混凝土在浇筑过程中会出现一定的冲击作用力，那么受冲击力的影响会使混凝土产生一定的浮力，在这种浮力的作用下钢筋笼极易上浮。当面对这种问题时需要对混凝土的浇筑速度严格把控，同时还需要在搅拌质量及塌落度指标两个层面进行强制把控，提升混凝土的质量，尽量避免产生钢筋笼上浮的问题。
4.4 埋钻和卡钻问题及解决策略
埋钻和卡钻属于旋挖施工中的常见问题。产生这种问题之后还会进而使钻头和钻杆发生坏损的问题。这样对干成孔旋挖桩工程质量及施工速度都会造成不良影响，所以在面对这类问题时首先需要使钻孔内部的压力相对平衡，同时在利用振动锤和起重机的震动性及拉力对钻头进行缓慢的提升，在这一解决问题的过程中切忌通过蛮力提拉钻具。
结束语
总而言之，现如今干成孔旋挖桩技术已经广泛地应用于城市建设的各项道路桥梁工程施工之中，也取得了非常不错的效果。但是在实际的应用过程中，干成孔旋挖桩技术应用时间相对较短，我们需要在不断地应用过程中加强技术的改进，及时地处理好各类新的技术问题，同时在施工的过程中应当严格地按照行业内的施工流程有效地控制施工质量，从而保证干成孔旋挖桩技术在道路桥梁施工中的应用更加具有普遍性。
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