珠三角城际轨道交通佛山至肇庆项目施工总承包SKZH-2标，线路全长1.95Km，工程桩基础采用水下混凝土灌注桩，桩基长度最大70m。为提高工效，环保文明施工，桩基施工采用旋挖机成孔施工技术。针对本工程沿线地质软弱复杂，砂层淤泥层较厚，地下水位高，桩基成孔施工容易出现塌孔和缩径等难题，通过技术攻关，加强旋挖机成孔质量控制，很好地解决了深挖孔技术难题，成桩质量指标达到预期要求。
一、工程概况
珠江三角洲城际轨道交通项目佛肇段起点为贵广铁路的佛山西站，终点为肇庆站，线路全长84.8km。其中，SKZH-2标段线路全长1.95Km，均为特大桥，桥梁采用桩基，桩基础共计3.84万延长米，工程桩基础采用水下混凝土灌注桩。
场地底层岩性主要为：人工填土（Q4ml（ml上标）），厚0～3m；淤泥、淤泥质粉质粘土，厚0～26.5m；中粗沙，中密、饱和，厚2～32m；粉质黏土（Q4al+pl（al+pl上标）），软～硬塑，厚1～5m；泥质砂岩、含砾砂岩、粉砂岩（N），全风化～强风化层较薄，下为中风化。中风化层，岩质稍硬，岩体较完整，整体稳定性较好，地基基本承载力略高，中风化带作为桩基础持力层，特征值kPa。
地下含水层主要有赋存于上部第四系黏性土中的上层滞水、局部砂层的承压水和基岩裂隙水，第四系孔隙潜水、基岩裂隙水及地表水相互补给，共同受大气降水及潮水涨落影响。地下稳定水位埋深2.1～2.7m。
二、施工难点
（1）线路所经地区河网密集，水系发达，地表水、地下水丰富，水位相对较高，部分桩基位于水中，成孔过程外水压高，护筒埋设和水位控制要求高；
（2）砂层淤泥层较厚，有些工点砂层厚度达到32m，桩基施工中容易出现塌孔缩径等问题，直接影响成桩质量。
（3）为保证桩基施工进度，提高工效，文明环保施工，采用旋挖机进行成孔施工。在本地区地质条件下，采用旋挖机深挖孔施工，属于创举，需要进行技术攻关，确保施工质量。
三、旋挖钻机主要结构与原理
应用于本工程的是ZRB/ZRC旋挖钻机共三台，底盘采用专用可拓展履带底盘，自行起落折叠桅杆，可伸缩钻杆，液压先导控制、负载敏感和负荷传感控制。具有自动检测孔深、垂直度自动调整、回转自动定位、集成式监控系统直接显示工作状态参数和防误操作的逻辑功能控制。该机组成部件技术成熟，性能先进稳定，可靠性高，动力强劲，是大口径桩基础工程最理想的成孔设备。旋挖钻机由行走机构、伸缩底架、底盘上车、桅杆、变幅机构、动力头、钻杆、捞砂斗、主卷扬、副卷扬、动力系统、液压系统、电器系统等组成。
旋挖机通过自带动力传动，由钻杆带动捞砂斗旋进取土，再提起卸土，将钻进范围内的岩土取出而形成桩基孔洞。
四、旋挖机成孔桩基施工方法及工艺要求
1、旋挖钻机钻孔桩施工工艺流程见图。
旋挖钻机钻孔桩施工工艺流程
2、旋挖机成孔工艺要求
（1）泥浆制备
根据地质条件，最好采用膨润土泥浆护壁，泥浆比重1.3以上。但实际施工中，一般采用粘土制浆。施工中，要备足造浆所需的粘土。粘土要求水化快、造浆能力强，一般应选取塑性指数大于25，粒径小于0.mm的粘粒含量大于50％的粘质土制浆。当缺少上述性能指标的粘质土时，可选用性能指标略差的粘质土，但需掺入30％的塑性指数大于25的粘质土。当采用性能较差的粘质土调制的泥浆其性能指标不符合要求时，可在泥浆中掺入Na60CO61、NaOH或膨润土粉末，以提高泥浆的性能指标。具体掺入量与原泥浆的性能有关，须经过试验确定。
挖孔施工时随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆，维持护筒内应有的水头，防止孔壁坍塌。经常对孔内泥浆进行检测，不符合要求时，应及时改正。
（2）钻机钻孔施工技术
钻机就位前，对钻孔各项准备工作进行检查，钻机底座应平稳，在钻进中不应产生位移或沉陷。针对不同地质层选用不同的钻头、钻进压力、钻进速度及适当的泥浆比重。钻进过程中，如发现有失水现象，护筒内水位缓慢下降，及时补水和投放粘土。应经常注意地层变化，在地层变化处应捞取样渣保存。钻孔作业应保持连续进行，不中断。在钻进过程中，应慢钻进，慢提起，防止护壁破坏。
（3）检孔
在成孔清孔前用检孔器检查。检孔器长度为孔径的4～6倍，直径小于孔径5～10cm。如检孔器不能下到原来已钻的深度，则可能孔径有问题，发生了弯孔、塌孔或缩径等情况，应及时采取补救措施，这时应用钻头上下扫孔，扫孔完毕，再作检查，直至达到设计及施工规范要求。
（4）钻孔中易出现的问题及其处理方法
①塌孔：当发生浅层孔口坍塌时，应立即拆除护筒，并将钻孔回填密实，在原位置重新埋设护筒，重新钻进；当发生深层孔内坍塌时，先探明坍塌位置，回填砂和粘质土混合物至坍孔处位置以上2m以上，如塌孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。②弯孔（斜孔）：先探明发生弯孔的范围，当弯孔不严重时，可重新调整钻机继续钻进；当发生严重弯孔、梅花孔、探头石时，应重新回填,待回填物沉积密实后再行钻进。③缩径：当出现孔内缩径时，可提高孔内泥浆面或加大泥浆比重采用上下反复扫孔的方法，恢复孔径。④卡钻：当出现卡钻的情况时，不宜强提。应查明原因，采取晃动钻头以及其他措施，使钻头松动后再提起。五、水下混凝土灌注桩施工技术
1、检孔和一次清孔
钻孔达到设计标高后，对孔径、孔深进行检查，合格后进行清孔。清孔后泥浆指标、沉碴厚度等均符合规范要求后，报监理工程师批准后，即可提钻、移钻，做好灌注砼的准备。
2、导管配制及吊装就位
导管底部距孔底一般为0.3～0.4m，不得大于0.5m，使用前必须进行水压、抗拉试验。水下混凝土采用丝扣连接或法兰联接的钢导管，安装前应进行组拼和水密承压试验及接头抗拉试验，严禁压气试压，试验时的压力应不小于砼灌注时导管可能承受的的最大压力的1.5倍，试压导管长度不小于最长桩实际所需导管长度，试压计算公式如下：
P—导管可能受到的最大压力（kPa）；
γc—混凝土拌和物的重度（取24kN/m3）；
hc—导管内混凝土柱最大高度（m）；
γw—井孔内水或泥浆的重度（kN/m06）；
hw—井孔内水或泥浆的深度（m）。
要保证初灌后导管埋入砼深度不小于1.0m，同时保证初灌砼顺利排出管外。
3、二次清孔
导管安装完毕，再次进行深度测量。如果沉碴厚度大于设计要求时，需要进行二次清孔。当沉碴厚度、泥浆指标等均符合规范要求后，报监理工程师批准后可灌注混凝土。
4、灌注水下混凝土
（1）采用导管法灌注水下砼，导管选用φ30cm导管。安装前首先要对导管作水密性试验，如发现有漏水现象及时对导管进行修补或更换。导管长度组合以护筒标高为参数，低于护筒30cm即可，并保证与料斗口紧密衔接，衔接用卡式或螺丝均可。隔水栓用塑料袋装混凝土代替，现场装入C30混凝土，用小铁丝绑扎成小于导管直径的圆球，系在漏斗绳上。放入料斗口下10㎝左右，当首批混凝土量足时，剪断铁丝，混凝土落下。
（2）如图，浇注首批砼时，首批砼的数量按下式计算：
式中：V——首批砼所需数量，m06；
h1——桩孔砼面达到Hc时，导管内砼柱体平衡导管外泥浆压力所需的高度，即h1≥Hwγw/γc，m；
Hc——灌注首批砼时所需桩孔内砼面至孔底的高度，Hc=h2+h3，m；
Hw——井孔内砼面以上水或泥浆的深度，m；
d——导管直径，取d=0.30m；
D——桩孔直径（考虑1.1-1.2的扩孔系数），m；
γw、γc——为水（或泥浆）、砼的容重，取w=11KN/m06，c=24KN/m06；
h2——导管初次埋置深度（h2≥1.0m），m；
h3——导管底端至钻孔底间隙，约0.30m～0.40m。
经计算，对Фcm孔径桩，首批砼需要量为2.1m06左右。
（3）灌注开始后，应紧凑地，连续地进行，严禁中途停工，在灌注过程中要防止砼拌合物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测深不准确。灌注过程中，应注意观察管内砼下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内砼面高度，正确指挥导管的提升和拆除。拆除导管动作要迅速，时间一般不宜超过15分钟。要防止螺栓，橡胶和各种工具等掉入孔中，注意安全。
（4）在灌注砼过程中，当导管内砼不满，含有空气时，后续砼要徐徐灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。
（5）为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上加灌一定高度。增加高度，可按孔深成孔方法和清孔方法确定，一般为1m以上。
5、混凝土灌注桩施工质量保证措施
（1）防止灌注混凝土中塌孔措施：铺设好运料通道，减少地面振动，连续施工，避免中断待工，减少塌孔几率。
（2）保证桩孔垂直度措施：桩机要安装稳固，底座保持水平，钻杆中心和桩中心要保持同一轴线；用检孔器对孔的垂直度进行检查，对不合格的部位进行反复扫孔，直到满足设计要求。
（3）保证钢筋笼和导管的垂直度、杜绝导管挂笼的措施：钢筋笼焊（连）接完毕后，起吊一定的高度，用4m的检尺检查相邻钢筋笼的平直度；钢筋笼、导管每段连接完成后，扶正中心，缓缓地放入孔中，防止撞击孔壁或导管斜插入钢筋笼中。
（4）严格控制混凝土质量，实行拌合站、施工现场混凝土试验制度，灌注混凝土要求流动性、和易性好，加强拌合站砼生产，保证混凝土间隔时间不超过30分钟。
（5）各分部的质量检测方法：桩位的偏差用钢尺通过护桩测量或用经纬仪定位；桩的成孔深度用测绳测量；桩的垂直度用检孔器测量；孔的沉碴厚度用测绳辅以铁制测饼测量，或用沉碴测定仪测定；泥浆比重用泥浆比重计测定，泥浆稠度用漏斗粘度计测定，泥浆含沙量用含沙计量器测定。
（6）要注重过程控制。加强操作人员的岗前培训和操作规程、规范的学习；加强技术指导，对关键工序要进行详细的技术交底工作。