旋挖钻成孔工艺在梁济运河大桥施工中的应用

中图分类号：TU

文献标识码：A

文章编号：1673-0992(2009)03-0167-02

摘要：本文通过旋挖钻机在济宁市太白楼西路梁济运河桩基础施工中的应用，简要介绍了旋挖钻施工的工艺方法及泥浆控制指标和在施工过程中应注意的事项。

关键词：旋挖钻机　钻孔施工　应用

一、前言

近年来随着交通事业的迅速发展，高速公路、铁路及民用建筑也迅速发展，旋挖钻成孔工艺就是在吸收以往各种成孔工艺优点的基础上发展起来的一种新型的灌注桩成孔工艺，该工艺由于噪音低，污染轻，拆卸方便、孔径、孔深及垂直度控制精度高，成孔速度快等优点，已经广泛的应用于高等级公路、铁路及大型民用建筑、机场、港口的施工。

二、概述

济宁市太白楼西路粱济运河大桥是济宁市“东拓西跨南联北延”城市发展战略的重要基础设施项目，先后跨越滨湖路、京杭大运河，接105国道，全长2161m，由市政府统一规划实施，全桥概算投资约3亿元，建设工期为30个月，由于工期紧任务重，旋挖钻成孔工艺的优点在钻孔灌注桩施工中尤为突出。

三、地质构造

主塔16#墩桥位处原地面标高为37.3m，主要地质结构如下图所示：

本工程桥位桩基处桩基础所穿过地层均为粘土和亚粘土组成。局部为砂土。粘土层由29.3m以上均为软塑性粘土和亚粘土，以上粘土、亚粘土层均为硬塑性。

四、机械设备

旋挖钻机两台，16T、32T吊车各一台，装载机1台，φ1.8m捞砂钻斗1个、φ1.5m捞砂钻斗两个。

五、泥浆制备

护壁泥浆原料采用钙质膨润土做为泥浆原料，膨润土泥浆具有相对密度低、粘度低、含砂量少、失水量少、钻具回转阻力小、造浆能力大等优点。

根据当地的地质条件，在每吨水中掺入7％(70kg)的膨润土和掺加羧甲基纤维素。用泥浆搅拌机按比例进行搅拌制成泥浆。

根据16#墩场地条件，在路中线左侧30m处挖泥浆池和沉淀池，泥浆搅拌机安放在泥浆池边。操作工人根据配合比将袋装膨润土投到搅拌机内，加人施工用水，进行搅拌。每盘搅拌时间为2分钟。当搅拌均匀后将泥浆放进泥浆池内。在泥浆池内放置一台搅绞拌泵不断的搅动拌制好的泥浆，使其不致发生沉淀，然后根据需要用泥浆泵抽入内。

六、施工工艺

本工程∮1.8m桩基施工成孔机械采用两台旋挖钻机分别为“宇通260”和“三一220”。“三一220”旋挖钻最大钻孔深度为55m，转盘额定扭矩为220KN・m，转速7～30rpm；“宇通260”旋挖钻最大钻孔深度为88m，转盘额定扭矩为260KN・m，转速7～28rpm；

1、施工场整平及测量放样：钻孔施工前先做好场地平整工作，对于不利手施工机械运行的松软场地应进行坚实处理，施工面进行硬化整平。

2、护筒埋设：护筒具有导正钻具、控制桩位、隔离地面水渗漏、防止孔口坍塌、抬高孔内静压水头和固定钢筋笼等作用。梁济运河大桥16#墩设计桩径为1.8m，护筒采用厚度为10mm的钢板卷制而成，护筒直径为2.1m，高度为3m，在施工现场制作，钢板接口处采用电弧焊焊接严密。不透水。在加工完成钢护筒后。在护筒的底口和顶口位置焊接十字架钢筋。以防在埋设时护筒变形。

护筒埋设采用旋挖钻机挖孔的形式，将旋挖钻机就位，调整钻机粗平，使钻机钻杆垂直，用测锤进行检测，使旋挖钻的钻头中心与桩中心相重合，然后用直径为2.2m的钻头挖孔，旋挖深度为2.5m，然后移除钻机，用吊机将护筒吊入孔内，在护筒上找出护筒底面和顶面的圆心，然后通过控制桩放样，找出设计桩位中心，调整护筒，使护筒的中心与桩位中心重舍，同时用水平尺校验护筒竖直后，在护筒周围用挖出的土进行回填，并用人工进行分层夯实，回填和夯实时填时要对称进行。以防止护筒的偏斜。当护筒埋设完成后将焊接的十字架钢筋去掉。

3、旋挖钻施工

根据驾驶室内的水平装置调整机座水平，并将钻尖对准钻孔中心位置，钻头旋入坑后，再次调整机架水平，两次调平后才能保证成孔垂直度，还应再按上述步骤进行。

为了加快成桩速度。16#墩1.8m桩基采用直径1.5m和1.8m的钻头套打的方式进行钻孔，施工方法是：先在护筒内注满调制好的泥浆，采用“三一220”配1.5m直径的钻头钻进，钻进过程中要随时不断补充泥浆，使孔内始终保持高于地下水位1-1.5m的水头高度，同时应根据土质情况调整泥浆配方和比重。当钻采用“三一220”配1.5m直径的钻头钻进至45m-48m左右时再换甩“宇通260”配1.8m钻头钻进，施工方法同“三一220”钻机，这样利用“三－220”转速快的特点先进行粗挖，然后利用“宇遥260”钻机扭矩大，钻孔深的特点使孔成型，这样能加快了成孔时间，又因为在钻进时采用两次钻孔，使成孔顺直度有了提高。

4、钻孔出土的清理：旋钻机动力头可向一侧摆动，钻头提出孔口后。钻头摆向一侧，反转甩土，然后根据操作室内复位装置进行复位。使钻斗入孔取土。在地下水位线以下施工时，由于钻头反复摆动和钻头重新对孔位，极易损伤孔壁，造成塌孔。应限制机头的摆动幅度，当钻头重新人孔后要适当减缓钻头的人孔速度，以防因钻头入孔激起的水的流速过大造成对孔壁冲刷加剧。出孔的渣土堆放在不影响施工的地方，晾晒1-2天后，用装载机和运输车(2辆)通过便道运至指定的位置存放。

5、钻至设计标高时用小钻斗捞取沉渣，控制沉渣厚度低于20cm。即一次清孔。当孔壁泥浆皮沉淀较厚时，可用扫孔钻头上下往复，扫刷孔壁。清孔后提出钻头，由质量员和工程监理进行孔径、孔深、垂直度检测，验收合格后，移走钻机，盖好孔口盖板，进行下道工序施工。

七、控制要点

1、泥浆相对指标：泥浆指标是防止孔径变形的关键，在施工过程中应控制好各项指标。当深度变大时应随时对各项指标进行调整，一般情况下泥浆相对密度采用1.1-1.3，粘度采用15-2zpa-s，含砂率8-4％，胶体率96％酸碱度，pH值为8-11。成孔后灌注混凝土前各项目指标可调整至：相对密度1.03-1.1，粘度采用10-15pa・s，含砂率≤4％，胶体率≥95％酸碱度，pH值为7-9，失水量30mL／30min。孔内沉淀厚度≤20cm。

2、钻机在提升钻斗时应保持一定的速度，不可速度过大，以防因水流以较快的速度在冲刷孔壁。和提钻斗时在其下方产生负压而导致孔壁坍塌或缩径，一般钻斗升降速度

3、钻孔成型泥浆满足要求后应及时的时行混凝土的灌注。以防时间过长容易使孔壁失稳，如因故不能及时的灌注时应调大泥浆指标，并不断的对孔内泥浆进行循环。

八、结语

随着科学技术的发展，一些较为先进的技术得以应用，旋挖钻机的制造和使用费用等方面得到有效的改观。在一些工期紧，任务重、工作量太的工程中得到广泛的应用。相信在以后的桩基施工中旋挖钻施工工艺必将取代普通桩基施工工艺，成为桩基施工行业的主力军。