摘要：从旋挖成孔施工设备选择、施工方法、施工中出现的问题及应对措施等介绍了旋挖钻孔施工技术在高强度河滩岩石地基桥梁桩基施工中的应用，大功率旋挖设备在岩石地基中的应用有较为显着的施工效益，以供类似工程参考。
关键词：旋挖成孔；高强度岩石；河漫滩地基
1工程背景介绍
1.1工程概况
沱江四桥为泸州市在建跨沱江大桥工程，距离长江与沱江交汇处约8公里，受长江洪水的影响水位变化幅度较大。主桥采用独塔双索面斜拉桥结构形式，主跨布置为200m钢箱梁，南北引桥为等截面连续砼梁桥，桥梁全长729m.主线道路设计采用双向6车道（利用轨道通道，近期为双向8车道），中间预留轻轨通道，主桥桥面总宽度49m.其中P4桥墩位于江边河漫滩地，每个墩位沿横桥向均布置2个墩，墩顶设置主桥主梁竖向支座，墩底接承台和群桩基础。基础采用钻孔灌注桩形式，单个承台下布置4根φ2.5m桩长19m桩基础，桩基顺桥向中心距5.5m,横桥向中心距5.5m.承台为正方形承台，轮廓尺寸为9.5×9.5×3.5m,承台横桥向中心距19.8m.
1.2地质情况
根据P4墩位处地质勘察资料，P4墩位于沱江南岸江边河床，河床平缓高程226.48~227.45m,经过洪水期冲刷后，表面无覆盖层，岸坡基岩出露，岩体稳定性好，基岩为砂质泥岩和砂岩互层，基岩上部0.7~2.30m强风化层，岩体破碎，下部弱风化层岩体较完整。根据沱江水文资料，P4墩位承台将位于沱江水位以下，基坑开挖将存在坑底和坑壁四周涌水，故基坑开挖前须做好围堰。
2设备的选择
根据P4墩位的工程地质和水文情况，P4墩桩基础、承台、桥墩需在2-5月沱江枯水期内完成施工，否则需采用钢围堰防护后才能施工，将大量增加施工措施费用和延长工期。沱江枯水期水位高程为226.91m,P4墩位枯水期施工仅需回填0.5~1.0m土进行筑岛方可进行桩基和承台施工，考虑到沱江水位高，水位变化幅度较大，不能有效控制坑底和坑壁四周涌水，人工挖孔无法实施，而采用冲击钻孔，受场地限制无法同时开孔施工，逐孔施工速度较慢，无法保证在枯水期内完成P4墩施工。通过综合比较，采用旋挖钻孔施工桩基础具有速度快，成孔质量高，环境污染小，安全性高，经济性好的特点，但墩位基础处岩石强度高，桩径大，普通旋挖钻机恐难以成孔。经查已成功实施案例，三一SR380钻机在广州市某公路桥梁工程上，已成功在强度73MPa岩石上完成直径2.5m的桩基。该旋挖钻机高27.31m,展宽4.84m,最大工作重量110t,可完成自行行走、护筒埋设、对中、钻进、出渣等全部成孔工作。
3施工方法
3.1钻杆与钻头的选择
旋挖钻机钻杆分为摩阻杆和机锁杆，摩阻杆是利用钻杆自身重量对地面进行加压，一般用于土层、砂层地基，优点是钻孔深度较深，提杆时不需要解锁工作效率较高，机锁杆是在钻杆上有加压皱键条，动力头可以通过加压键条对钻杆加压，可适用于较硬的岩石层地基，但钻孔深度相对较浅一些，提杆时需要解锁，工作效率相对慢一些。因P4墩为高强度岩石地基，需选用可加压的机锁杆钻杆进行施工。旋挖钻机钻头种类繁多，常见的有螺旋钻头、筒式钻头、扩底钻头、冲击钻头、冲抓锥钻头和液压抓斗，需根据钻机功能、地质情况、孔深、孔径等具体情况进行选择。根据P4墩位实际情况，结合以往施工经验，选取截齿筒钻进行钻孔施工。
3.2钻机的布置
由于旋挖钻机体型大，配套设备多，成孔速度快，出渣量多，受场地的限制，钻孔顺序和设备摆放位置需精心规划。本次P4墩分为左右幅并排两个墩，分别按左右幅墩从河岸侧往河心侧依次钻孔。筑岛平台按顺桥向30m,横桥向60m填筑，外侧用双层麻袋围堰，防止回填土污染水源。便道延承台外围四周布置，靠河心侧用于导管、钻头、空压机等配套设备摆放，左右幅承台中间通道用于吊车下放钢筋笼和浇筑砼的平台，钻机延承台边依次钻孔，钻渣用小挖机及时清理外运。
3.3旋挖钻孔
钻孔前组织测量放样人员，将所有桩位放出，钉好十字保护桩，埋设好护筒，做好测量复核，并记录放样数据。旋挖钻机安放位置应考虑钻孔施工中孔口出渣清运的方便，钻机就位后调整钻头位置，保持钻杆垂直，对准桩位中心开钻。由于P4墩岩石强度较高，钻孔前先采用φ1.0m截齿筒钻进行套孔钻进。钻进施工时及时填写钻孔记录表，根据旋挖钻机钻进速度的变化和土层取样认真做好地质情况记录，绘制孔桩地质剖面图。当距离孔底0.5m时停钻，进行桩底岩石芯样抗压强度检测，如满足设计要求即可更换φ2.0m截齿筒钻进行扩孔，最后更换φ2.5m截齿筒钻完成钻孔和最后0.5m深度。钻孔过程中钻杆垂直度、成孔深度、钻头扭力大小等全部通过旋挖钻机操作屏幕及时反馈，钻孔过程中操作人员发现问题及时纠正，旋挖成孔质量高。
4旋挖钻机应用中出现的问题及应对措施
4.1进场道路规划
大型旋挖钻机自身尺寸大，自重吨位大，对施工进场道路要求高，在方案确定时需充分考虑施工进场便道转弯半径、纵坡坡度、路面宽度等。本次P4墩位于沱江南岸江边河漫滩地，从康城大道至P4墩江边需修筑约1.5km施工便道。原施工总体设计中施工便道标准路面宽度为3.5m,延线路右侧布置，经综合考虑后，南岸进场施工便道改为延线路两侧交替布置，利用原地面尽量较少挖填方量和纵坡坡度，便道标准路面宽度调整为4.5m,采用（30cm厚片石 20cm泥结碎石）路面结构，确保了大型旋挖钻机顺利进场和各墩位之间转场施工。
4.2护筒埋设
P4墩位于沱江南岸江边河床，经过洪水期冲刷后，表面无覆盖层，岸坡基岩出露，经过筑岛施工后上覆盖土层厚度0.5~1.0m,护筒埋设困难。且考虑到旋挖钻机进场后需组拼调试，不能立即施工，在旋挖钻机组织前便利用挖掘机破碎头进行承台基坑开挖，开挖至离设计承台底标高30cm停止，后续钻孔完成后施工承台时再利用人工开挖至设计标高，提高了工作效率，节约了工期。在旋挖钻机钻孔前对承台进行分层回填并压实，便于护筒埋设。
4.3高强度岩石地基分级成孔
P4墩基岩为砂质泥岩和砂岩互层，施工时通过岩芯单轴抗压强度检测，岩石强度高达75.3MPa.由于岩石强度较高，设计桩基直径较大，直接采用2.5m钻头钻进钻机施工负荷较大，成孔比较困难，施工速度和燃油经济效益都较低。施工时采用直径1.0m钻头进行初钻后逐步增大为2.0m和2.5m直径钻头进行扩孔钻进，保证了钻孔施工效率的同时避免了因岩石强度高而卡钻的情形。
4.4环保施工
P4墩位于河漫滩地，施工时沱江水与孔内水难以完全隔绝，如采用泥浆护壁施工容易造成沱江水污染，不满足环保要求。施工时为避免江水污染，不采用泥浆护壁施工，将钢护筒安装至回填土层以下，避免筑岛回填土层坍塌。在桩基混凝土灌注时，为避免桩孔内水排入沱江，利用左右幅开挖承台分别作为沉淀池和泥浆池，将灌桩时排出的水引入进行沉淀后排放，最终将沉渣清出外运集中处理。
4.5气举法清孔
本次桩基施工因环保要求不采用泥浆护壁，无法利用泥浆悬浮钻渣，钻孔过程中产生的钻渣容易沉淀，采用专用清孔底板钻筒清孔后不能满足孔底沉渣厚度要求，因此，沉渣厚度的控制成为桩基成孔质量关键点。根据以往施工经验，采用气举法进行孔底沉渣清理效果较好，清孔速度快，清孔后满足设计及规范要求。第一次清孔采用旋挖钻专用的清孔底板钻筒清孔，第二次通过空压机送风作用在导管底部形成负压，将底部沉渣在负压作用下上升，用吸渣管进行吸渣，直至导管出水口水质颜色变浅，最后进行沉渣检测，满足设计及规范要求后，下放钢筋笼。
5结束语
旋挖钻机越来越多的运用到各种地质条件下进行钻孔，随着设备不断改进，在各种复杂地质条件下均能实现钻孔快、工作方便、生产安全、工作效率高、工期效益显着、节约施工成本等特点。本工程中采用旋挖钻机成孔，保证了在洪水期来临之前桥墩出水，大大节约了施工措施费成本，节约了工期，但它也有自身工艺特点带来的一些问题，施工中应针对其工艺特点健全质量控制体系，确保成桩质量。
参考文献
[1]DBJ51/T022-2013旋挖成孔灌注桩施工安全技术规程[S].
[2]JTG/TF50-2011公路桥涵施工技术规范[S]