刘晓荣
（山西省原平市水利局，山西 原平 034100）
1 钻孔施工原理
旋挖钻成孔是通过旋挖钻机的液压系统及自重给底部带有活门的筒式钻头或旋转式钻头加压，使得钻头在负荷载作用下通过钻杆的旋转使其旋转破碎土层并钻入土层，再直接将土旋挖装入钻头内，打开钻头或螺旋式钻头将其提出到孔外，打开钻头底部封盖或通过钻杆带动螺旋钻头内的钻渣。这样循环往复，不断地取土、卸土，直到钻到设计深度。
在天然状态下，湿陷性黄土垂直节理发育，层理不明显，竖起方向承压能力较强，具有直立性。在桩基钻孔过程中，钻孔孔壁径向主要承受主动土压力和圆拱支撑力，正是由于黄土的直立性和圆拱支撑力的共同作用，平衡了主动土压力，而使钻进过程和成孔后孔壁不变形、不坍塌，为干孔作业创造了条件。同时，干孔作业在成孔过程中不采用泥浆护壁，而是钻头在慢慢旋挖过程中通过对孔壁的挤密，回旋钻在孔壁表面形成自造的稳定薄层并对孔壁起到一定的稳定作用，使得在湿陷性黄土地区旋挖钻干法成孔灌注桩能够实现近60 m的钻进深度。
2 施工特点
湿陷性黄土旋挖钻成孔灌注桩施工具有成孔速度快、效率高的特点。平均钻进速度为10 m/h，采用干孔作业，避免桩周围湿陷性黄土层或遇水失去强度而坍塌，影响孔壁形成规则的螺旋状，能大大提高成孔灌注桩桩周的摩擦力，进而增加摩檫桩的承载力。这种方法充分利用湿陷性黄土干燥状态下的直立性，钻进过程中成孔后无需护壁，对施工现场无泥浆污染，节约水资源。旋挖钻可以行走，这种方法具有钻孔就位移位速度快，利用其自身动力，不需要外接电源，噪声小，设备性能好，且具有电脑坐标定位及显示钻孔垂直深度，钻臂能自动拉升的特点，与普通钻机相比，缩短了装卸钻杆的时间。此施工方法适用于干旱少雨地区，地下水位以上地质条件的钻孔灌注桩施工，钻孔深度≤60 m，桩径≤180 cm。
3 施工工艺及操作要点
3.1 工艺流程
定桩位—埋设护筒—钻机就位—钻孔—测孔深—下探孔器测孔径—成孔质量验收—进入成桩工序。
3.2 施工要点
（1）场地平整。为了保证钻机就位稳定，钻孔位置准确，首先要把旋挖钻机就位处地基强夯密实，并将施工现场平整，以方便旋挖钻机、装载机、吊车、砼罐车等施工设备顺利进出现场。施工场地保证达到“三通一平”。
（2）测量。开工前应对全部桩基坐标点进行复测，测量仪器应按规定进行检验，合格后方可使用。测量其他地面高程，应根据施工需要定出施工平台高程。准确测出桩基中心位置，设置十字护桩。护筒埋设好后再复测桩位。
（3）钻机对中。履带式旋挖钻带有自动行走系统，可行走就位对中，完后设置并锁定桩基中心相对坐标，设定桩基中心护筒顶面坐标为（0，0，0），并输入旋挖电脑系统，用全站仪复核钻杆垂直度。
（4）护筒的埋设。护筒一般用10～12 mm的钢板制作而成，其内径大于桩径的200～400 mm，护筒高2～2.5 m，在钻头上安装扩孔器对桩位进行预开挖后，把护筒压入土里，使得护筒中心与桩设计中心一致，偏差≯5 cm，倾斜偏差≯1%，护筒顶面高程应高出地面0.3 m。
（5）桩基放样。当护筒埋设完成后，在开钻前先复核桩基位置，必须满足规定偏差要求。
（6）钻孔。①先复核钻杆的垂直度是否满足要求，刚开始旋挖钻进时，在护筒刃脚处低挡慢速钻进，使刃脚处有牢固的护壁。当钻到刃脚下1 m后，可按土质情况以正常速度钻进。遇到异常地质情况时，放慢钻进速度以加强护壁效果，挖出的弃渣清理到指定位置。若筒式钻头与桩内壁过于紧密，在提升过程中，下部易产生较大的负压力作用，导致“吸钻”现象的发生。改进方法是，在筒臂加焊两块双曲面钢板或在筒顶增设导流孔，对称布置，这样就不宜发生缩颈现象了。②每钻入2 m或地层有变化时，应从钻筒取样查明土质情况并做好记录，再与设计资料核对。③桩基在旋挖钻进中要对桩位进行复测，在孔深20 m、40 m，及终孔时，检查垂直度、孔径各一遍，及时调整钻头直径。④成孔检测：桩基成孔后，用检孔器检测中心位置、孔径，用筒式钻头清除孔底沉渣，并测孔深（用钢尺复核测绳）。
（7）钢筋笼制作及安装。①先对施工图中各种规格的钢筋长度、根数进行认真复核，再对圆钢筋盘条调直，保持表面洁净、平直，对钢筋应搭棚保管，并将其放至在地势高且地面干燥的露天场地，必要时加盖篷布，按图和规范要求加工、焊接钢筋。②钢筋笼安装前，应检查其是否满足规范要求，每节笼应有3个吊点，以防其在吊安过程中局部发生变形。孔口焊接采用搭接焊，避免碰挂孔壁及塌孔现象发生。③安检测管：检测管安装在钢筋笼内侧，按设计要求分布，安装要平顺、牢固，用套管焊接密封，不漏浆，其长度≯20 cm，检测管下端用3 mm厚的钢板焊接密封，上端用塑料帽封闭。
（8）灌注混凝土。浇筑混凝土前应检查配合比，拌和应严格按实验室提供的配比进行，并检查计量系统的准确性，出盘塌落度控制在180～220 mm，每10～20 m3测定一次，做现场记录。首批混凝土应满足导管埋置深度。连续浇筑如同普通钻孔灌注桩的要求一样。接着进行桩基无损检测，然后进行承台、系梁施工。
4 施工质量控制及标准
钻孔灌注桩质量控制执行《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）和《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2004）。
钻孔前注意保护护筒埋设正确，确保场地平整、钻机水平不倾斜；在钻孔过程中采取减压钻进，孔底承受的钻压不超过钻杆、钻锥和压块重力之和的60%，以避免出现斜孔、弯孔和扩孔现象。成孔后，经检验合格，及时安装钢筋笼、灌注混凝土，如因故不能及时灌注的，要对开口进行认真覆盖，防止地面水流入孔中，造成孔壁塌陷，影响成桩质量。
5 结束语
旋挖钻干法成孔灌注桩施工方法是汲取了各种成孔工艺的优势而发展起来的一种新型施工工艺，从钻机、钻杆及钻头的安装、拆卸及使用上，提高了机械化程度，减轻了劳动力强度，节约了大量的人力，从而加快了工程进度，从钻机就位、埋设护筒，至开始钻进只需30 min左右，对于湿陷性黄土，其平均钻进速度8～10 m/h，是一般冲击钻进尺速度的10～15倍。从工艺上看，它代替了截水介质成孔取土工艺，大大减少了泥浆的需求和排放，取土随出随运，以节省场地，方便其他作业施工，同时还节约了运输费、水费、电费、混凝土费用，降低了施工成本，该工艺噪声小、震动小，现场整洁，减少了环境污染，成孔质量优良，使用于各种土层，尤其对直立性较好、遇水湿陷的湿陷性黄土采用旋挖钻干法成孔灌注桩施工方法成孔，效果更为明显。
