01、背景
西安外环高速公路南段LJ-15合同段，位于陕西省西安市蓝田县，线路起讫桩号为K59+650～K63+042，标段内有900m路基和300m桥梁处于三处巨型牵引式土质滑坡体范围内，采用方形抗滑桩处治，尺寸分别为2.4×1.8m、3.0×2.0m及4.0×3.0m三种，共计203根，深度为15-37m不等。该抗滑桩具有规模大、深度深，断面大的特点，国内罕见，设计采用人工挖孔工艺，该工艺存在安全风险高、施工周期长的弊端，项目积极探索研究，总结一套完整的大断面方形抗滑桩旋挖钻机械成孔施工技术，顺利完成了所有抗滑桩施工。
02、工艺原理
旋挖钻机械成孔施工原理，首先使用常规旋挖圆形钻头对方形桩孔中部钻进取土一定深度，再利用自主研制的具有角、边刀头的新型钻头分别对桩孔四角和边部进行削切处理，重复取土和修整直至设计桩底标高。
图1施工所用三种钻头
03、操作要点
①施工准备
利用挖机等机械对施工场地进行清理，保证施工区域平整、稳定，以保证设备施工安全、方便；
②测量放样
首先根据施工图结合现场路线走向复核抗滑桩桩位坐标是否正确，根据复核无误的桩中心坐标推算出四角坐标，现场利用全站仪对四角进行精确放样，并用木桩进行标记，并采集原地面标高，计算开挖深度及开挖土方工程量。
图2测量放样、开挖护筒基坑
③钢护筒埋设及校核
采用明挖埋设法埋设护筒，首先开挖0.7m深矩形沟槽，其次利用挖机将钢护筒放入槽内，钢护筒断面为方形，尺寸与桩径等大，钢板厚度20mm，高度为1.2m，然后对四角平面位置进行复测校核，确保护筒平面位置准确及顶面水平，最后护筒四周采用素土回填夯实，避免施工过程中护筒扰动，同时护筒四周焊接安全防护围栏。
图3护筒埋置及复测
④钻进取土
施工时采用一台XR360旋挖钻机根据抗滑桩断面尺寸配以钻头，对3.0m*2.0m桩径，采用Ф1.8m的旋挖钻头，辅助工引导旋挖钻机手对准桩孔中心匀速进行钻进，为保证孔壁稳定，不宜一次钻进至设计标高，每次钻进以10m深度为宜，钻渣及时由挖机清运到指定位置，保持孔口位置整洁。
图4钻进取土顺序示意图
图5中部钻进取土示意图
为保证孔壁稳定，不宜一次钻进至设计标高，每次钻进以10m深度为宜（孔深较大时，适当增加一次钻孔深度，保证两个循环至设计桩底），速度按照常规旋挖钻施工控制，保持均匀。
⑤削土修边
中心钻进完成后，利用旋挖钻机控制系统调整好钻杆竖直度，再分别利用自主研发的角、边钻头，以钢护筒为导向自上而下依次对方桩四角及四边进行削土整修。切削过程中，孔上人员利用遥控系统控制钻头可伸缩支腿，使其抵住对面孔壁，始终保持受力均衡，避免向下切削过程切刀向内滑移从而出现上宽下窄的孔径不足问题，保证成孔质量，使桩径尺寸一次合格，避免补切，提高成孔效率，节约混凝土成本。
图6中角钻头实物图
图7边钻头实物图
图8角钻头削角示意图
图9中部钻进取土示意图
图10角钻头削角现场图
图11边钻头切边现场图
削切的速度控制也是影响成孔质量的重要影响因素，修整速度过快，竖直度不易控制，超切现象严重，从而造成孔径尺寸偏差，影响成孔质量。为保证孔壁光滑、平整，角刀钻头削土速度宜控制在1.8～2.0m/min，平稳匀速进行；直刀钻头切割速度控制在1.2～1.5m/min，缓慢匀速向下切土，保证竖直度。四面切土整型需要约2.5h，更换及调整钻头位置需20min/次，整个20m深度方形抗滑桩孔切土成型平均需要4h。
⑥清孔
重复上述钻进取土和削土工序直至设计孔深。最后利用边钻头将孔底松散土刮带至桩中心，再由旋挖钻捞渣钻头掏除，该方法清孔较为彻底，且底部平整，满足规范要求。
图12重复钻进及削切效果图
图13清底效果图
04、创新点
（1）研发了一种具有角、边刀头的新型钻头，实现了方孔桩机械成孔施工。
（2）提出了一套适用于土质或软岩质无水地层大断面方形抗滑桩旋挖钻机械成孔施工技术，实现机械化施工，提高工效和安全性。
05、效益
（1）经济效益
1）材料费
该技术在土质及软岩无水地层的地质条件下无需进行锁口、护壁等工序，简化了施工工序，节约钢筋、混凝土等材料费用约775万元；
2）人工、机械费
人工、机械等资源配置节约费用54.9万元。机械成孔所用新型钻头的加工、改造费用13.4万元。
运用大断面方形抗滑桩采用旋挖钻机械成孔施工工艺，经济效益节约775万+54.9万-13.4万=816.5万，平均一根桩节约成本6.7万，每延米节约费用3673元。
（2）社会效益
1）该技术机械化程度高，工序减少，成孔速度快，缩短了建设工期，受到业主的高度评价，具有一定的推广价值，为平安百年品质工程贡献力量。
2）采用旋挖钻机械成孔，无需施工人员进入孔内，从源头消除安全隐患，规避安全事故发生，降低了项目管控风险，有一定的社会效益。
3）施工周期短，钻出的渣土可迅速转运至规定位置，暴露时间短，减小环境污染，利于环境保护。
06、推广前景
该技术机械自动化程度高，施工周期短，能够有效保障施工安全及质量，同时降低工程造价，初步达到了“机械化换人、自动化减人”的效果，提高了工效和安全性，有一定的社会效益，体现以人为本的核心价值观，并扩展了旋挖钻机的应用范围，可应用于各种截面，为今后各类孔径、孔型的桩基工程施工提供了思路，有助于我国路基防护工程施工的技术进步，提升施工组织、安全管理、质量控制等方面的水平，具有一定的理论意义和工程实用价值，推广应用前景广阔。
