0.引言
钻孔灌注桩在特殊地质条件中取得广泛应用，随着行业的持续发展，相配套的旋挖成孔技术已经较为成熟，具有施工安全、质量可靠等多重特点。但工程实践表明，旋挖钻机在实际施工中依然存在局限之处，且在易塌孔地层中体现得尤为明显，阻碍正常施工，限制了钻孔灌注桩工程性能的发挥，因此仍需在此方面展开深入的研究。
1.工程概述
昆明市轨道交通1号线支线昆明南站位于昆明市白龙潭水库附近，接入昆明高铁南站，车站总长m，宽36.6m，由于与高铁南站为合建结构，须承担上部荷载，车站设计为桩基础，基础桩采用直径为mm的钻孔灌注桩，桩长为地面以下约60m，为了满足工期要求，现场采用工效较高的旋挖施工工艺。
2.背景介绍
本工程地质条件复杂，地下水位较高，地表以下约30m均为粉土、粉砂地层，且地下水与白龙潭水库水力联系密切，粉砂层扰动后遇水易液化，导致钻孔灌注桩难以成孔或成孔后稳定性差，给钻孔灌注桩施工安全、质量、工期及成本带来巨大影响。在改良泥浆性能的基础上，确保钻孔灌注桩钻进过程中孔壁稳定，从而顺利成孔。但由于传统的安放钢筋笼工序时间较长，约60m长钢筋笼需分3节拼装，由小型吊车采用孔口焊接或机械连接，而后逐节下放，安放后需拼装混凝土导管，孔壁长时间搁置加之逐节下放钢筋笼对孔壁产生扰动，极易导致粉砂层液化，进而出现塌孔现象，致使桩身缺陷或出现废桩事故。
3.施工操作要点
3.1施工准备
（1）根据桩基数量及工期要求，分析单根桩钢筋笼及导管拼接时间、钢筋笼吊运时间、单根桩钻孔时间、钢筋笼整体吊入下放时间，统计工效，确定“模具孔”数量及钻机配置数量。
（2）采用比设计桩径大一个型号的钻机钻头进行“模具孔”施工，采用钢护筒对不良地质进行护壁，保证“模具孔”安全稳定。
（3）按照施工工效，配置好人员及其他小型机具。
3.2平整场地
由于旋挖钻机回转半径大、钻杆高、自重大，在作业时需要8m宽操作平台，在钻机就位前使用挖掘机清除原地面的软弱土层，平整场地并夯实作为钻机作业平台，在操作平台铺设60cm厚的砖渣并平整碾压，以免钻机沉陷或倾斜，保证钻机施工作业安全。
3.3桩位放样
桩位放样遵从整体到局部的原则，规划行车路线时，便道与钻孔位置应保持一定的距离，以免影响孔壁稳定性；钻机的摆放位置应考虑钻孔施工中孔口出土清运方便。针对桩位的中心点，成孔前用全站仪放点且十字线定位，下护筒后二次检测，控制误差在规范要求内，以确保桩位准确。
3.4钢筋笼加工
（1）钢筋笼加工定位装置设计制作。为解决超长、大直径钢筋笼节段加工环向主筋间距不均匀、定位不准确、人工测量定位工效低的问题，研制了一种“滑轨组合式超长大直径钢筋笼精确定位接长装置”，每组定位装置主要由2条行走轨道、2块圆形法兰盘（限位板）、2根限位板连接杆、2条底纵梁、2组滑轮组成，采用Q钢板钢材加工制作而成。该装置的行走轨平行顺直，两端的圆形法兰盘同径同轴，且钢筋卡控槽口顺直一致，限位板间距按“同一构件内的钢筋接头宜相互错开，连接区段长度为35倍d”的原则设计。轮轴的材料要有足够的刚度以保证不变形，行走轮轴心稳固且行走顺直灵活。图1为钢筋笼制作加工定位装置大样。
（2）钢筋笼节段加工。①首先在加工厂的轨道上安装定位接长装置，在首节钢筋笼两端各使用一组定位接长装置先行加工；②在第二节两端各使用一组定位装置进行加工，利用行走装置及行走轨道使两节钢筋笼对位，然后使用螺纹套筒对主筋接头进行预拼连接，使用扭矩扳手将连接套筒拧到全丝端；③首节钢筋笼两端的定位装置利用行走装置顺轨道分别向两侧对向移动，使钢筋笼与定位装置脱离，将首节钢筋笼吊出并编号堆放；④利用行走装置将第二节钢筋笼移动至起始加工场地，以此类推完成剩余其他节段的加工制作。钢筋笼运至现场后按照编号顺序连接。
3.5“模具孔”施工
采用长护筒跟进法，搓管机配合下放护筒，选择原桩位施工“模具孔”，精确定位后采用比原桩径大一型号的钻机钻头进行钻孔，穿过粉砂层以下2m黏土层后下放钢护筒，并继续钻进至设计孔深，控制好孔内泥浆比重且做好泥浆护壁，钢护筒外侧采用优质黏土回填、压实，防止出现孔口塌孔现象。
3.6“模具孔”钢筋笼及导管安装施工
采用小吊车对标准节钢筋笼进行吊运，按照每根桩钢筋笼分3节考虑，即先吊放末节钢筋笼至“模具孔”内，采用型钢扁担挑放至孔口周围垫木上，然后吊运中间节，配置好人员进行孔口焊接或机械连接，拼接完后继续下放钢筋笼，采用型钢扁担横挑固定，再吊运最后一节钢筋笼，采用同样方式拼接，拼接完成后继续下放，直至钢筋笼拼接全部完成。吊运混凝土导管进行逐节拼接，拼接完成后固定于孔口周围垫木上。
3.7护筒埋设
施工前设置坚固、不漏水的钢制护筒，护筒在钢模生产厂家定制且用δ=8mm钢板加工制成，护筒内径比桩径大20cm，上下口外围加焊长30m的加劲环，上部设有两个溢流口。安放护筒后在护筒周围对称、均匀地回填最佳含水量的黏土并分层夯实，护筒顶端高出原地面应＞10.3m。钢护筒埋设后的顶标高要高于地下水面，以保证钻孔时孔内的水头压力。钢护筒底部穿过松散回填土、流朔状淤泥等不良土层深度应＞1m。设置一条深＞10.4m宽的泥浆循环沟，沉渣池和钢护筒的溢流口通过泥浆循环沟连通。
3.8钻机就位
钻机就位时要事先检查钻机的性能状态是否良好，保证钻机工作正常。通过测设的桩位准确确定钻机的位置，利用自动控制系统调整钻杆保持竖直状态，保证钻机稳定。
3.9泥浆制作
采用新疆特制细度达到目的膨润土，在泥浆池内采用造浆机用内循环水泵进行充分搅拌溶解，再按照5%比例添加烧碱、10%比例添加树胶、20%比例添加纤维素；同时将泥浆比重控制在1.1g/cm3以内，以防止比重过大在深孔底部出现沉渣过厚情况。
3.10钻进成孔及检查成孔质量
按照旋挖施工工艺做好泥浆护壁，严格控制钻进参数，钻孔顺利完成后复核孔深及孔内泥浆比重，确保满足要求。钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度：由硬地层钻到软地层时，可适当加快钻进速度；当软地层变为硬地层时，要减速慢进；在易缩径的地层中，应适当增加扫孔次数，防止缩径；对硬塑层采用快转速钻进，以提高钻进效率；砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度。
成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、孔壁垂直度、沉淀厚度等进行检查，检测前准备好检测工具，如测绳等。
4.工艺效果
现场采用全钢护筒穿粉砂层在原桩位施工3个“模具”孔（“模具”孔个数以具体工期要求及工效确定），即采用全钢护筒穿粉砂层对粉砂层进行护壁，以防止塌孔。成孔后暂不安放钢筋笼及浇筑混凝土，而作为钢筋笼拼接的一个“模具”孔。采用小吊车配合在“模具”孔内逐节拼装钢筋笼及混凝土导管，计算单根桩成孔时间，保证单根桩成孔时间与“模具”孔内拼接钢筋笼及混凝土导管时间的匹配性，引进一台t或t的履带吊，在完成单根桩成孔后由履带吊对“模具”孔内拼接完成的钢筋笼及混凝土导管进行一次性整体吊装，并直接移动安放至新完成的桩孔内，混凝土罐车提前到位，重新验孔合格后直接浇筑混凝土。此方法使得钻孔灌注桩从成孔→安放钢筋笼→拼接混凝土导管→混凝土浇筑“一气呵成”，降低了塌孔风险，保证钻孔灌注桩施工质量的同时提高了成桩工效，具有先进适用、优质高效、节能降耗等优点。
5.结语
旋挖钻机在现代工程建设领域取得广泛的应用，是主流的机械设备，具有扭矩大、适应能力强等特点，且配套自动化检测及调控系统，可有效保证施工质量。总体来看，旋挖钻机施工的方式具有可行性，值得在类似的钻孔灌注桩施工中推广。
作者：章安忠
本文刊发于《中国高新科技》杂志年第22期
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