旋挖钻挖孔水下灌注桩施工技术

旋挖钻挖孔水下灌注桩施工技术

刘涛逢

偃师市公路管理局河南省洛阳市471900

摘要：我国是桥梁大国，从古代的木桥、石拱桥到现在的钢筋混凝土板桥、斜拉桥、钢桥等，无不凝聚着前人的智慧结晶，随着国内现代化建设的步伐不断加快，桥梁工程也得到了全方面的优化和发展，变得更加实用、美观，能够切实迎合人们的实际出行及环境需求。在桥梁工程的建设过程中，有着相当多的技术控制要点，特别是水下灌注桩施工技术，如果控制不好能够不同程度的直接影响桥梁工程的施工进度及使用寿命。水下灌注桩成孔目前常用的是冲击钻、正反循环钻、旋挖钻成孔，本文主要研究了旋挖钻挖孔水下灌注桩施工当中的技术要点以及施工过程管理。

关键词：桥梁工程；旋挖钻、技术要点；施工过程管理

1.旋挖钻挖孔施工问题

使用旋挖钻成孔的桥位处地质，一般为细砂、粉砂、砾石等较软地层，桩基为摩擦受力式基桩，设计桩长一般较长。旋挖钻成孔速度快，容易出现塌孔、缩孔、泥浆造壁相对不好，容易在成孔后和浇筑过程中孔壁脱落造成缺陷桩，甚至断桩，必然影响整体施工进度，加大成本。

2.旋挖钻挖孔速度控制

成孔效果的是水下灌注桩的成桩质量的重点之一，在使用旋挖钻钻孔过程中，钻进速度快，一般为6-12m/h，在钻进过程中应严格控制钻机的稳定性。同时，要控制好在不同地质条件下旋挖钻的钻进速度，谨防在钻孔深度比较大、地质较硬的情况下，速度过快、用力过大，钻杆和钻头微小变形倾斜引发扩孔和影响孔壁的竖直度（旋挖钻主钻杆上的键条纹的设置，分直条型和非直条型两类，非直条型是加力键条），从而造成检孔器不能顺利入孔进行二次扩孔致使混凝土超方。

在软土层、砂层、粉砂层等也应当控制钻进速度避免速度快、造壁时间短，泥浆造壁效果不好，使孔壁四周流沙入孔造成含砂率超标，在成孔后增加清孔时间而引起塌孔。施工管理人员，必须了解地质情况，同时了解钻机的性能，在钻进过程中出现问题时采取积极的应对态度和科学的处理方法。作者在实践中总结旋挖钻成孔速度宜控制在6-8m/h，以保证成孔质量。

3.旋挖钻挖孔泥浆护壁

传统的泥浆护壁是指用红黏土配制泥浆，依靠泥浆产生的泥皮进行护壁（具体的配制方法及泥浆指标此处不再介绍），冲击钻钻进慢在钻进过程中泥浆在孔内不断晃动，有足够的时间使泥浆渗入孔壁四周形成一层薄泥皮来进行护壁，而旋挖钻钻进速度快，形成的泥皮更薄，靠粘土中的碱性材料造壁的（规范有规定，使用红粘土时，它的塑性指数必须大于25），这种造壁材料除靠自身的粘结力之外，主要是靠孔内水的压力相互作用来保持平衡的，一旦出现水位下降，塌孔就会立即发生。这种现象很常见，特别是砂层地质尤为如此，因为红粘土在成孔过程中和砾石层产生的粘接力远大于与砂层地质的粘结力。正因为如此，使用红粘土作为造壁材料，更应该控制钻进速度、使泥浆更好的渗入周围砂层，形成好的泥皮护壁。

成孔后在灌注前进行清孔，清孔的目的是降低泥浆比重、清除孔底沉淀、控制泥浆的含砂率，使灌注混凝土时减小孔内泥浆对混凝土的压力，保证灌注的顺利、连续，所以灌注混凝土前泥浆比重、含砂率、沉淀层厚度等指标要达到规范要求后方可进行砼灌注。然而由于旋挖钻成孔速度快，对于砂层或粉砂层过厚地质，泥浆指标最为难以控制，泥浆比重过小容易使砂层产生流沙造成含砂率超标，含砂率过大在灌注时造成砼上升阻力过大，不翻浆致使灌注停顿、不连续，影响成桩质量；泥浆比重过大，也会在成孔后延长清孔时间，可能造成在灌注时塌孔。如果灌注时泥浆比重过大，灌注也容易引起不翻浆、造成灌注停顿、不连续引起断桩，因此护壁效果和泥浆各项指标为水下灌注桩的主要控制点。因此在进行泥浆配制时也可加入适量水泥提高护壁效果，在清孔时还应延长泥浆过道、多设置滤砂网，安排专人对泥浆过道的沉积砂进行清理，从而加快泥浆循环速度，减少清孔时间，尽快进行砼灌注。

有些工地，受地理环境限制，泥浆过道长度难以满足清孔要求，也可采用目前建筑市场推出的高效聚合物泥浆代替传统的红黏土泥浆。该泥浆主要有效成分为高分子聚合物泥浆材料和水处理剂（碳酸钠Na2CO3）。加水处理的目的是将水的PH值提高至8—10，是沉淀水中的钙离子使聚合物达到最佳性能。加水处理剂的一般用量为用水量的0.003—0.005%。

工地实验室应主要检测水质的PH值，看是否需要提高水的PH值为8—10，是否需要添加Na2CO3或NaOH物资。

一般情况下粘度拉丝应控制在40—50cm，特别情况下，应以实际情况而定。

在使用聚合物泥浆，能使成孔后泥浆中悬浮的钻渣在较短时间内沉降到孔底。为了保证成孔后的沉淀厚度，施工时可以采用两次清孔法：在成孔至设计孔底标高上1—2m时停止钻进，停滞1小时左右，进行第一次清孔；清孔时向下钻0.5—1.0m，然后再停滞1小时左右，进行二次清孔。此做法能保证沉淀层厚度和含砂率满足规范所要求的标准。

在钻孔过程中不可避免会发生漏失现象。当泥浆漏失比较轻微时，注意向钻孔内补充泥浆即可保证施工安全；当泥浆漏失比较严重时，可向泥浆中加入细小的轻质固体颗粒，如锯末等，就会有效降低泥浆漏失速度。在钻进过程中，随着进尺的延伸，孔内泥浆的粘度必然会不断降低，必然会使悬浮在孔内的物质不能在短时间内沉淀于孔底，造壁效果必然会降低，从而造成塌孔现象发生。因此，施工人员必须要对孔内泥浆的指标进行跟踪测试。

聚合物泥浆可以循环性使用。在施工过程中，应根据工地的具体情况以及基桩数量设置泥浆池和配置泥浆泵，以利于施工成本的降低。

但在使用聚合物泥浆时仍应控制钻进速度，做好护壁，确保水下灌注桩的成桩质量。

为确保基桩质量，还必须确保混凝土运输车通行道路畅通，必须严格控制商品混凝土原材料质量关，必须控制好混凝土塌落度、和易性，必须严格遵守监理程序和公路桥涵技术规范，做好桩基队伍的技术交底工作，现场施工人员切实负起责任，协调、指挥好。只要我们能管控好每个施工细节，必定能确保旋挖钻成孔水下灌注桩的施工质量。

4.加强施工人员质量安全意识的培养

培养施工技术人员的质量安全意识也属于十分重要的内容，只有拥有了明确的质量施工意识，才能够保障整个施工过程处于较为完善合理的状态。在具体的桥梁桩基施工过程中，施工技术人员需要有着良好的安全意识和质量意识，认真落实国家的施工安全条款，严格遵循法律当中的安全施工规定，使得在桥梁桩基施工的过程中，施工技术人员的施工环境处于十分安全的状态。从培养施工技术人员质量安全意识出发，使得施工技术人员的素质逐步得到提升，进而更好地满足当前施工的具体要求，创建优质工程。

5.结束语

桥梁施工是一项工程量大、质量要求高、技术要求高的工程。在桥梁施工的过程中，桩基施工是其中的一个重要环节，极其容易出现安全质量等问题，所以，就要求我们的项目管理和施工人员特别重视，采用合理的配置、加强技术监控，两方面同时进行工作，争取全桥桩基检测为一类桩，确保桥梁桩基施工的质量。这样做不仅对公司的声誉和个人的技术水平提高有所帮助，最重要的是，能够保障桥梁使用寿命，节约国家资金、让车辆驾驶员的生命财产得到保障。相信通过科技的不断发展，和专业技术人员的不断探索会有更好的方法、更为先进的技术来提高桥梁工程的使用寿命。

参考文献：

[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）