摘 要：本文以高速公路互通地道桥工程为背景，针对回旋钻施工技术在实际工程中的应用展开深入分析。通过探讨工程概况、回旋钻施工技术原理、施工工艺及质量控制等方面，总结出一套适用于高速公路互通地道桥工程的回旋钻施工技术，为类似工程提供参考。
关键词：高速公路；互通地道桥；回旋钻施工
一、引言
近年来，旋挖钻孔技术因其显著的成本效益，广泛的适用领域和出色的钻孔精度，已成为公路桥梁建设的首选技术。然而，这项技术操作复杂，对操作人员专业技能要求较高，且施工效果易受环境因素影响。鉴于此，为确保桥梁建设项目的整体质量与作业安全，实施阶段必须严格遵循工程标准，精准运用旋挖钻孔技术。
二、回旋钻施工技术的基本原理
（一）回旋钻施工技术的定义
回旋钻施工技术是一种在高速公路互通地道桥工程中广泛应用的钻孔方法，主要利用回旋钻机进行钻孔作业。该技术通过旋转钻具破碎岩石或土层，并借助钻具的回旋运动清除钻孔内的碎屑，进而达到钻孔目的。回旋钻施工技术在高速公路互通地道桥工程中具有重要应用价值，能有效提高施工效率，保证工程质量。其核心在于回旋钻机的使用，它可实现高速旋转和上下冲击，从而高效破碎岩石或土层。在高速公路互通地道桥工程中，回旋钻施工技术可用于钻取桥墩基础的孔洞，也可用于地道桥的施工。通过该技术，能有效提高施工效率，减少对环境的影响，同时保证工程质量。
（二）回旋钻施工技术的工作原理
回旋钻施工技术的工作原理主要是利用回旋钻机的旋转运动和钻头的切削作用来破碎岩石或土层。具体而言，回旋钻机通过电机驱动钻杆旋转，钻头在旋转的同时对岩石或土层进行切削，切削下来的岩石或土层通过钻杆输送到地面。同时，回旋钻机还可通过调整钻杆的上下运动控制钻孔的深度和方向。在高速公路互通地道桥工程中，回旋钻施工技术常用于钻孔桩的施工。首先，依据设计要求在地面确定钻孔的位置和方向。随后，将回旋钻机安装在钻孔位置，通过调整钻机姿态和钻杆长度，使钻头对准钻孔位置。启动回旋钻机，让钻杆旋转并下降，同时喷射泥浆冷却钻头和清洗钻孔。钻孔过程中，需定期取样检查钻孔质量，确保钻孔的直径、深度和方向符合设计要求。最后，排出钻孔中的泥浆，清除钻孔内的碎屑，完成钻孔作业。
三、回旋钻施工技术在高速公路互通地道桥工程中的注意事项
（一）施工前准备工作
在高速公路互通地道桥工程中，施工前的准备工作至关重要，包括对施工现场的勘察、设备的检查和维护、材料的准备以及安全措施的制定等。首先，需对施工现场进行详细勘察，了解地质情况、地下管线分布、地形地貌等因素，以便确定合理的施工方案和钻孔位置。其次，对回旋钻设备进行检查和维护，确保设备性能良好，避免施工过程中出现故障，同时确保施工人员熟悉设备操作，提高施工效率和安全性。此外，还需准备足够的施工材料，如钻头、泥浆、钢筋等，并确保材料质量符合规范要求。最后，制定详细的安全措施，包括施工现场的安全防护、施工人员的个人防护以及应急预案等，确保施工过程安全。
（二）施工过程中的注意事项
在高速公路互通地道桥工程的回旋钻施工过程中，需注意以下几个方面。钻孔质量控制：钻孔过程中，要确保钻孔的垂直度、直径和深度符合设计要求。通过监测设备对钻孔进行实时监控，及时调整钻进参数，保证钻孔质量。泥浆性能控制：泥浆在回旋钻施工中起到冷却钻头、携带钻渣和稳定孔壁的作用。因此，需严格控制泥浆的性能，包括密度、粘度、含砂量等，以保证钻孔的稳定性和钻进效率。钻头选用与维护：根据地质情况和钻孔要求，选择合适的钻头。在施工过程中，要定期检查钻头磨损情况，及时更换或修复，确保钻头性能。
四、回旋钻施工技术要点
以某高速公路的关键交通节点为例，其主线区间长约2.09千米，从坐标点K92+910至K95+000。其中，位于K93+916.5处的一座地下隧道桥梁格外引人注目。该桥整体构造分为十二个连续部分，总宽度96.54米，单跨宽度恒定为16米，高度达6.7米。每个独立单元由钢筋混凝土箱体构建而成，底板深度为1.4米，顶部和侧壁厚度均为1.2米。整个交通枢纽遵循动态苜蓿叶形立交的设计理念，在地道桥的桩基建设过程中，采用了高效的回旋钻孔技术进行施工。
（一）钻机就位
安装回转钻机时，需在钻机下方铺设枕木以进行水平校正。该设备对工地条件要求严格，需确保工作台面稳固且平整，可在钻机基础下放置钢板或混凝土基座，防止钻机在操作期间倾覆。回转钻机定位后，应牢固固定在工作台上，防止滑动或位移，并持续监测工作台及钻机的稳定性，尤其是在松软土壤区域。若发现整体滑动现象，应立即采取相应施工对策。另外，需不断调整钻杆的垂直度，保证钻头中心与桩位中心始终在同一轴线上，误差控制在10 mm以内。钻孔作业过程中，应持续检查钻杆的垂直度，一旦发现偏斜超出允许范围，应迅速采取纠正措施。
（二）护筒埋设
在钻孔作业启动前，需预先设置护筒。护筒由10 mm 厚的钢板制成，其直径比桩径大20 cm，长度设定为2 m。在每个护筒顶部20 cm处焊接钢板，同时在吊环孔外部也焊接钢板，以增强其承重能力和防水性能。接下来，通过吊装将护筒放入孔中，确保放置过程中护筒中心线与孔位中心线对齐。护筒定位后，使用水平仪或垂球检查其垂直度。检查合格后，即可开始回填，用含水的黏土对称且均匀地填充在护筒周围，务必确保回填密实。回填过程中，应严格保持护筒垂直，避免倾斜。为防止护筒底部渗漏或坍塌，可在孔底预填0.3~0.5 m厚的黏土层，防止泥浆流失、移动或脱落。通过挖埋法确定精确的中心位置，通过测量放样在孔位底部标出钻孔中心，然后根据施工设计参数使用挖掘机进行挖掘。埋设护筒过程中，确保钻头布置准确，以保障提钻过程顺畅。此外，护筒的埋设深度一般为底部约50 cm，顶部至少高出地面30 cm，以防杂质落入孔中。检查关键参数，群桩的间隙应大于等于8 cm，单排桩则大于等于5 cm，倾斜率不超过1%。同时，需平整回旋钻机的工作区域并开挖泥浆排放沟。
（三）钻孔施工
在启动钻孔作业前，技术人员需根据实地条件预先对钻杆进行适当提升和准备工作，同时在护筒内利用专业装置多次搅拌泥浆，确保钻头进入时泥浆分布均匀。若泥浆密度超过标准的1.15倍，应立即调整至适宜的钻进模式，保持设备稳定推进，减小误差并有效保护井壁。钻孔初始阶段，操作人员需保持钻头连续工作，灵活调整钻进速度和泥浆浓度，除非遇到特殊情况，否则不得中断。更换长钻杆时，务必确保所有连接部件严密无遗漏，避免泄漏或钻杆松动。钻孔从护筒底部起始，速度逐渐提升，遵循渐进原则。整个过程中，对泥浆液位的控制至关重要，必要时可通过堵漏手段进行调整。为降低扩孔、弯孔和斜孔的发生，推荐采用减压操作方法，确保钻机主吊钩负载保持在80%以下，此时钻杆呈垂直90度的理想工作状态，有助于钻头平稳旋转。由于初次遇到的卵石层粒径在2~6 cm，反循环方式更适合初期的泥浆排除。钻入土壤后，可根据实际地质情况实时更换较大直径的钻头，并精确调控设备的转速和压力参数，确保钻孔工作顺利进行。
（四）终孔与清孔
完成钻孔作业后，钻头需进行2小时的空转清渣操作。清除沉渣至关重要，因为沉渣可能削弱灌注桩的承载能力。孔深的确定涉及钻具的实测长度、装置的高度以及额外尺寸，并通过测绳进行实际测量，确保深度符合预设设计。钻探过程中，应特别注意以下几点：在土壤层变换区域，需精确记录孔深和钻孔角度；钻进时，防止扳手、管钳等专业工具意外落入，保护钻头正常运作；提升或下降钻头时，确保其平稳，避免接触护筒或孔壁，同时密切观察并记录桩位处土壤层的变化情况。清孔操作需进行两次，每次均需保证沉积物厚度不超过20 cm，采用专业的反循环设备逐个进行。参照表1的泥浆控制标准确保成孔质量，根据表1数据，钻孔深度精确符合设计规范，因此能够有效进行孔底清洁工作。利用旋转泥浆产生的动力，搅动并悬浮孔底的岩粒和砂粒，通过泥浆的循环流动将这些杂物带离桩孔，从而实现孔洞洁净。
五、施工难点与解决措施
（一）施工难点
工程施工区域地质条件不佳，上部覆盖层主要为施工难度较大的淤泥、流塑状黏性土，下部主要是粉砂与细砂，厚度较大，地层整体连续，底部以圆砾、粉状黏土为主，整体基岩起伏较大。
（二）解决措施
1.钻孔设备选型。鉴于施工中需钻孔深度普遍超过40 m，且桩径要求至少达到2 m，传统冲击钻技术无法满足如此大规模和深度的工程需求。为保证工程进度，建设单位在深入分析地质状况和桩基设计参数后，决定采用一款高性能新型钻机，其最大扭矩可达45 000 N·m，最大钻探深度突破100 m。为确保钻孔精准度与效率，采取如下钻头选择策略：处理护筒内外保护层时，选用φ5 m和φ3.8 m的刮刀钻，并搭配600 kN重锤；遇到岩层时，切换为φ3.8 m的滚刀钻，配合800 kN重锤，以应对复杂地层。如此配置旨在最大程度保障钻孔质量与施工速度。
2.钻速与垂直度控制。钻孔作业时，精细调整钻进速度和压力策略对提升钻孔质量至关重要。例如，遇到颗粒疏松的粉细砂地层，应采用缓慢且稳定的钻进方式；对于密度较高的砂层，适宜采用中等速度钻进，但需确保钻压不超过钻具自身重量的80%，以保证施压效果。以45 m长的工程桩为例，入岩深度至少需达到7 m，为确保桩基垂直度符合工程规范，施工过程中有两点关键注意事项：首先，钻孔初期，在钻头前端配备加重装置，借助重力引导钻头精确垂直下探。该装置顶部应设计成与钻头直径匹配的支撑结构，通过保持钻孔轴线与地面形成同心圆，维持整个钻孔过程的垂直度。其次，钻进过程中，由于钻机振动可能导致转盘位置偏移，因此每次增加钻杆后，务必对整个钻机进行精确水平校准，确保钻杆垂直插入，防止潜在的偏离影响最终桩基的垂直精度。
3.保障措施。为顺利安全完成大直径变径桩建设，施工需遵循地质条件管理策略：优先选用高扭矩、操控精准的钻孔设备，确保工艺稳定高效。鉴于特殊地质环境，预先详尽评估风险并制定应急措施，预防卡钻、塌孔等事故。钻孔时，强化设备定期维护与故障应对，设备故障时迅速修复，避免工程延误。保持沉渣清理频率，监测泥浆参数，维持循环系统稳定。确保护筒内水位高于最大渗透点，防止孔壁塌陷与交叉钻孔。整个钻进阶段，严格清理护筒周围，防止杂物入孔。注重提升成孔质量，通过精细化管理保障钻进顺利。
六、结束语
随着桥梁建造技术的进步，桩基工程的数量与规模日益增大，施工技术的复杂性也随之提高。回转钻工艺因其成孔速率高、质量优、作业快、环保无噪音以及钻机定位和移动便捷等特点，逐渐成为施工单位的首选技术。在实际操作中，全面理解并掌握各类常见质量问题的预防和解决策略至关重要。只有在面对不同问题时，能够迅速、妥善地采取应对措施，才能保证混凝土灌注桩的桩基施工质量达到高标准，进而推动工程项目高效、优质的开展。
（文 / 王瑞斌）
（作者简介：王瑞斌，甘肃省兰州公路事业发展中心中川公路段，本科，工程师。研究方向：公路养护方面）
参考文献
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