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摘要：现代桥梁工程建设中，高效、安全生产是每一个工程项目参建主体的期望目标。以小龙门嘉陵江特大桥水中钻孔桩施工阐述水中筑岛围堰的施工技术，介绍旋挖钻机在不同地质层的钻孔方法、工艺、防坍、防断桩措施，以满足钻孔桩施工的技术要求。
关键词：钻孔桩施工；旋挖钻机；施工技术
中图分类号：TB
文献标识码：A
文章编号：1672-3198（2013）05-0189-02
1工程概况及特点
小龙门嘉陵江特大桥跨越嘉陵江，设计为客货共线铁路桥梁，桥长1742.44m，桥跨组合为：2×24m+25×32m+2×24+（48+2×80+48）m+17×32m；全桥49墩2台，所有墩、台基础均为低桩承台基础，3#墩至33#墩位于嘉陵江主河道和副河道中，其中30#、31#、32#三个主墩为嘉陵江江心的深水墩。
该特大桥钻孔桩数量为：φ1.5m桩基34根，长度796m，处于水中；φ1.25m桩基216根，长度4091.5m，其中处于旱地425m，挖孔施工，处于水中3666.5m，钻孔施工；合计处于旱地425m，挖孔施工，处于水中4462.5m，钻孔施工。该桥下游1.5公里处为小龙电站的蓄水大坝，受电站的最迟蓄水时间控制，为避开施工不和电站蓄水发生冲突，根据工期倒排，3#墩至33#墩的所有钻孔桩必须在106天内全部完成钻孔桩。
2施工技术措施
2.1旋挖钻机、冲击钻平行作业
根据该桥工程特点，旋挖钻机钻孔3793米，冲击钻孔669米。该桥处地层为红色泥岩、砂岩互层、第四纪堆积层；地层分布由表向里为人工填筑土、粉土、粉细砂、卵石土、泥岩夹砂岩，砂岩；，地应力在0.15～0.6MPa之间，泥岩砂岩互层的强度在2～10MPa之间，属于较软岩层，适合旋挖钻机钻孔。旋挖钻机每小时可钻孔5m，设定1台旋挖钻机有效工作时间为8小时/天，通过以下计算式说明：
（1）1台旋挖钻机每天成孔量：5×8=40（m）
（2）4462.5×0.85=3793（m）钻孔桩成孔实际用时：3793÷40=94.8≈95（天）
（3）4台冲击钻每天成孔量：4×2=8（m）
（4）4462.5×0.15=669（m）钻孔桩成孔实际用时：669÷8=83.6≈84（天）
2.2围堰筑岛、创建操作平台
在嘉陵江的副河道中，靠桥墩位置的上游侧，从3#墩开始，平行于桥梁前进方向填筑一道堤坝，堤坝延伸至13#墩位置，直通河中的一个岛屿，与岛屿连成一体，堤坝形成后，作为施工的便道，并截断原处于水中的3#～13#墩的水源，使这些墩位处由有水淹没变成无水淹没；在堤坝的底部，7#～8#墩之间并排埋设9根φ1.5m砼圆管作为排水之用，使原分散的水流于7#～8#墩之间的圆管集中排出。堤坝起到两个作用，一是作为施工便道，二是作为围堰截断水源。
堤坝完成，间隔一段时间，待各墩位处几乎无积水时，从堤坝的下游侧往各墩位处倾填土石，在每一个墩位处形成单独的小岛，并与堤坝连成一体，小岛形成后，作为施工的操作平台，同时作为施工机械的掉头，错车的平台；13#墩～17#墩位于河中岛屿上，不需要围堰筑岛，17#墩～33#墩采用3#墩～13#墩同样方法形成围堰筑岛，进行施工。由于旋挖钻机体型庞大，重量较大，刚筑成的岛屿承载力不够，所以在旋挖钻机就位之前，还可以在平台上铺设钢板等措施，钻机停在钢板上工作。
2.3合理选配旋挖钻机的钻具
钻具的类型：a、旋挖钻斗；b、短螺旋钻头；c、岩石筒钻。
不同地层旋挖钻具的选用有以下几点：
（1）第四纪地层：地表覆盖土、淤泥、粘土、淤泥质亚粘土、砂土、砂层等较软的地层统称为第四纪地层。这类地层一般比较松软，采用旋挖钻斗钻进；地表土、淤泥质亚粘土、粘土层在干性状态下胶结性都比较好，在干孔钻进下采用单底板土层钻斗钻进；在湿孔钻进条件下，因土遇水的胶结性能变差，采用双底板捞砂钻斗钻进以便于捞取钻渣；淤泥层用双底板捞砂钻斗钻进；砂土层和砂层的胶结性能都比较差，不管干孔钻进还是湿孔钻进均用双底板捞砂钻斗钻进；含水丰富的流砂、流泥等易坍塌地层，采用双底板捞砂钻斗钻进。
（2）卵砾石、风化基岩等硬地层：砂卵石、卵砾石层比一般的第四纪地层硬度大，钻进难度较大。这类地层中若没有粒径太大的孤石、漂石，用双底板捞砂钻斗钻进；当碰到有大孤石（漂石），则用嵌岩短螺旋钻头钻进，一般能把大孤石搅碎或将整个孤石（漂石）带出孔口。
（3）强风化基岩：泥灰岩、砂岩、灰岩、泥岩、页岩等硬岩层，采用嵌岩短螺旋钻头钻进，配合用岩石筒钻（主要作用在于对地层进行松动，取芯是次要功能，所以一般采用不取芯岩石筒钻）以及用双底板捞砂钻斗清渣。
3防止钻孔坍塌关键技术
使用泥浆防止钻孔坍塌，冲击钻钻孔使用的泥浆较浓，比重要求在1.6左右，旋挖钻机钻孔使用的泥浆浓度，比重控制在1.3左右即可。采取在距孔口20m左右挖设泥浆池，每2个墩共用1个泥浆池。在制浆机内加入清水、膨润土和化学剂等制备泥浆。对于第四纪地层，自稳定性和粘结性较好，钻进这种地层，孔内泥浆不宜过多，只要不发生坍塌即可；对于砂卵石、卵砾石层，自稳定性和粘结性较差，钻进这种地层，对泥浆的质量要求高，泥浆顶面高度不能离孔口较大，该地层最容易发生坍塌，是防坍塌的关键地层；对于强风化基岩，如：泥灰岩、砂岩、灰岩、泥岩、页岩等硬岩层，自稳定性很好，且有一定的硬度，钻进这种地层，对泥浆的质量和数量都没有什么要求，甚至可以不要泥浆都可施工。旋挖钻机钻进，成孔快，钻进过程中每间隔1个小时检查一次泥浆指标，以便及时进行调整。钻孔完成后，及时浇筑水下砼。在泥浆池的旁边挖设泥浆回收池，使多余部分泥浆返回回收池经沉淀后重复使用。
4防止钻孔灌注桩断桩核心工作
钻孔桩灌注成桩的核心工作必须做好以下工作：（1）关键设备（混凝土搅拌设备、发电机、运输车辆）要有备用，材料（砂、石、水泥等）要准备充足，以保证混凝土能连续灌注。（2）混凝土要求和易性好，坍落度要控制在18～22cm。若灌注时间较长时，可以在混凝土中加入缓凝剂（需征得监理工程师的许可），以防止先期灌注的混凝土初凝，堵塞导管。（3）在钢筋笼制作时，一般要采用对焊，以保证焊口平顺；当采用搭接焊时，要保证焊缝不要在钢筋笼内形成错台，以防钢筋笼卡住导管。（4）导管的直径应根据桩径和石料的最大粒径确定，尽量采用大直径导管；对每节导管进行组装编号，导管安装完毕后要建立复核和检验制度。导管使用前，要对导管进行检漏和抗拉力试验，以防导管渗漏。（5）下导管时，其底口距孔底的距离控制在25～40cm（注意导管口不能埋人沉淀的回淤泥渣中）之间，同时要能保证首批混凝土灌注后能埋住导管至少1.0m。在随后的灌注过程中，导管的埋置深度一般控制在2.0～60m的范围内。（6）在提拔导管时要通过测量混凝土的灌注深度及已拆下导管的长度，认真计算提拔导管的长度，严禁不经测量和计算而盲目提拔导管。（7）当混凝土堵塞导管时，可采用拔插抖动导管（注意不可将导管口拔出混凝土面），当所堵塞的导管长度较短时，也可以用型钢插入导管内来疏通，也可以在导管上固定附着式振捣器进行振动来疏通导管内的混凝土。（8）当钢筋笼卡住导管时，可设法转动导管，使之脱离钢筋笼。
5取得成果及结束语
在小龙门嘉陵江特大桥的施工中，曾创下单月成桩101根桩的纪录，比计划工期提前27天，无断桩。施工技术是工程管理的龙头，是确保施工质量的关键工作；合理运用新技术、精心组织与安排，可达到事半功倍的效果。
关键词：钻孔桩施工；旋挖钻机；施工技术
中图分类号：TB
文献标识码：A
文章编号：1672-3198（2013）05-0189-02
1工程概况及特点
小龙门嘉陵江特大桥跨越嘉陵江，设计为客货共线铁路桥梁，桥长1742.44m，桥跨组合为：2×24m+25×32m+2×24+（48+2×80+48）m+17×32m；全桥49墩2台，所有墩、台基础均为低桩承台基础，3#墩至33#墩位于嘉陵江主河道和副河道中，其中30#、31#、32#三个主墩为嘉陵江江心的深水墩。
该特大桥钻孔桩数量为：φ1.5m桩基34根，长度796m，处于水中；φ1.25m桩基216根，长度4091.5m，其中处于旱地425m，挖孔施工，处于水中3666.5m，钻孔施工；合计处于旱地425m，挖孔施工，处于水中4462.5m，钻孔施工。该桥下游1.5公里处为小龙电站的蓄水大坝，受电站的最迟蓄水时间控制，为避开施工不和电站蓄水发生冲突，根据工期倒排，3#墩至33#墩的所有钻孔桩必须在106天内全部完成钻孔桩。
2施工技术措施
2.1旋挖钻机、冲击钻平行作业
根据该桥工程特点，旋挖钻机钻孔3793米，冲击钻孔669米。该桥处地层为红色泥岩、砂岩互层、第四纪堆积层；地层分布由表向里为人工填筑土、粉土、粉细砂、卵石土、泥岩夹砂岩，砂岩；，地应力在0.15～0.6MPa之间，泥岩砂岩互层的强度在2～10MPa之间，属于较软岩层，适合旋挖钻机钻孔。旋挖钻机每小时可钻孔5m，设定1台旋挖钻机有效工作时间为8小时/天，通过以下计算式说明：
（1）1台旋挖钻机每天成孔量：5×8=40（m）
（2）4462.5×0.85=3793（m）钻孔桩成孔实际用时：3793÷40=94.8≈95（天）
（3）4台冲击钻每天成孔量：4×2=8（m）
（4）4462.5×0.15=669（m）钻孔桩成孔实际用时：669÷8=83.6≈84（天）
2.2围堰筑岛、创建操作平台
在嘉陵江的副河道中，靠桥墩位置的上游侧，从3#墩开始，平行于桥梁前进方向填筑一道堤坝，堤坝延伸至13#墩位置，直通河中的一个岛屿，与岛屿连成一体，堤坝形成后，作为施工的便道，并截断原处于水中的3#～13#墩的水源，使这些墩位处由有水淹没变成无水淹没；在堤坝的底部，7#～8#墩之间并排埋设9根φ1.5m砼圆管作为排水之用，使原分散的水流于7#～8#墩之间的圆管集中排出。堤坝起到两个作用，一是作为施工便道，二是作为围堰截断水源。
堤坝完成，间隔一段时间，待各墩位处几乎无积水时，从堤坝的下游侧往各墩位处倾填土石，在每一个墩位处形成单独的小岛，并与堤坝连成一体，小岛形成后，作为施工的操作平台，同时作为施工机械的掉头，错车的平台；13#墩～17#墩位于河中岛屿上，不需要围堰筑岛，17#墩～33#墩采用3#墩～13#墩同样方法形成围堰筑岛，进行施工。由于旋挖钻机体型庞大，重量较大，刚筑成的岛屿承载力不够，所以在旋挖钻机就位之前，还可以在平台上铺设钢板等措施，钻机停在钢板上工作。
2.3合理选配旋挖钻机的钻具
钻具的类型：a、旋挖钻斗；b、短螺旋钻头；c、岩石筒钻。
不同地层旋挖钻具的选用有以下几点：
（1）第四纪地层：地表覆盖土、淤泥、粘土、淤泥质亚粘土、砂土、砂层等较软的地层统称为第四纪地层。这类地层一般比较松软，采用旋挖钻斗钻进；地表土、淤泥质亚粘土、粘土层在干性状态下胶结性都比较好，在干孔钻进下采用单底板土层钻斗钻进；在湿孔钻进条件下，因土遇水的胶结性能变差，采用双底板捞砂钻斗钻进以便于捞取钻渣；淤泥层用双底板捞砂钻斗钻进；砂土层和砂层的胶结性能都比较差，不管干孔钻进还是湿孔钻进均用双底板捞砂钻斗钻进；含水丰富的流砂、流泥等易坍塌地层，采用双底板捞砂钻斗钻进。
（2）卵砾石、风化基岩等硬地层：砂卵石、卵砾石层比一般的第四纪地层硬度大，钻进难度较大。这类地层中若没有粒径太大的孤石、漂石，用双底板捞砂钻斗钻进；当碰到有大孤石（漂石），则用嵌岩短螺旋钻头钻进，一般能把大孤石搅碎或将整个孤石（漂石）带出孔口。
（3）强风化基岩：泥灰岩、砂岩、灰岩、泥岩、页岩等硬岩层，采用嵌岩短螺旋钻头钻进，配合用岩石筒钻（主要作用在于对地层进行松动，取芯是次要功能，所以一般采用不取芯岩石筒钻）以及用双底板捞砂钻斗清渣。
3防止钻孔坍塌关键技术
使用泥浆防止钻孔坍塌，冲击钻钻孔使用的泥浆较浓，比重要求在1.6左右，旋挖钻机钻孔使用的泥浆浓度，比重控制在1.3左右即可。采取在距孔口20m左右挖设泥浆池，每2个墩共用1个泥浆池。在制浆机内加入清水、膨润土和化学剂等制备泥浆。对于第四纪地层，自稳定性和粘结性较好，钻进这种地层，孔内泥浆不宜过多，只要不发生坍塌即可；对于砂卵石、卵砾石层，自稳定性和粘结性较差，钻进这种地层，对泥浆的质量要求高，泥浆顶面高度不能离孔口较大，该地层最容易发生坍塌，是防坍塌的关键地层；对于强风化基岩，如：泥灰岩、砂岩、灰岩、泥岩、页岩等硬岩层，自稳定性很好，且有一定的硬度，钻进这种地层，对泥浆的质量和数量都没有什么要求，甚至可以不要泥浆都可施工。旋挖钻机钻进，成孔快，钻进过程中每间隔1个小时检查一次泥浆指标，以便及时进行调整。钻孔完成后，及时浇筑水下砼。在泥浆池的旁边挖设泥浆回收池，使多余部分泥浆返回回收池经沉淀后重复使用。
4防止钻孔灌注桩断桩核心工作
钻孔桩灌注成桩的核心工作必须做好以下工作：（1）关键设备（混凝土搅拌设备、发电机、运输车辆）要有备用，材料（砂、石、水泥等）要准备充足，以保证混凝土能连续灌注。（2）混凝土要求和易性好，坍落度要控制在18～22cm。若灌注时间较长时，可以在混凝土中加入缓凝剂（需征得监理工程师的许可），以防止先期灌注的混凝土初凝，堵塞导管。（3）在钢筋笼制作时，一般要采用对焊，以保证焊口平顺；当采用搭接焊时，要保证焊缝不要在钢筋笼内形成错台，以防钢筋笼卡住导管。（4）导管的直径应根据桩径和石料的最大粒径确定，尽量采用大直径导管；对每节导管进行组装编号，导管安装完毕后要建立复核和检验制度。导管使用前，要对导管进行检漏和抗拉力试验，以防导管渗漏。（5）下导管时，其底口距孔底的距离控制在25～40cm（注意导管口不能埋人沉淀的回淤泥渣中）之间，同时要能保证首批混凝土灌注后能埋住导管至少1.0m。在随后的灌注过程中，导管的埋置深度一般控制在2.0～60m的范围内。（6）在提拔导管时要通过测量混凝土的灌注深度及已拆下导管的长度，认真计算提拔导管的长度，严禁不经测量和计算而盲目提拔导管。（7）当混凝土堵塞导管时，可采用拔插抖动导管（注意不可将导管口拔出混凝土面），当所堵塞的导管长度较短时，也可以用型钢插入导管内来疏通，也可以在导管上固定附着式振捣器进行振动来疏通导管内的混凝土。（8）当钢筋笼卡住导管时，可设法转动导管，使之脱离钢筋笼。
5取得成果及结束语
在小龙门嘉陵江特大桥的施工中，曾创下单月成桩101根桩的纪录，比计划工期提前27天，无断桩。施工技术是工程管理的龙头，是确保施工质量的关键工作；合理运用新技术、精心组织与安排，可达到事半功倍的效果。