旋挖钻机施工技术在工程中的应用

摘要：本文介绍了旋挖钻机在白马特大桥中的应用，对旋挖钻机技术优越性施工要点及施工过程中事故的处理进行详细阐述。

关键词：旋挖钻机，泥浆制备，清孔，塌孔

Abstract: this paper introduces the rotating drill in white matt bridge, the application of the rotating drill technical superiority key points of construction and construction process of the accident treatment are expounded.

Keywords: the rotating drill, mud, preparation of hole cleaning, hole collapse

中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：

1、工程概述

白马特大桥全长5916.70（171-32m简支箱梁）+（3-24m简支箱梁）+（1-（32+48+32m）连续梁）+（1-（40+56+40m）连续梁）米的后张法简支箱梁，位于DK1190+794.56～DK1196+711.56处。地质大部分为各类风化的砂岩、泥岩，黏土和粉质粘土，局部为淤泥。其设计主力在3800～4400KN之间，设计应力在350～450KPa之间。下部桩基础结构，其中钻孔桩有嵌岩桩和磨擦桩两种。桥台基础采用12根Ф1.25桩、连续梁主墩采用8根Ф1. 5桩，其余桥墩均采用8或9根Ф1.0桩。最深桩长50米，最浅桩长28米。

2、施工机械的选择

施工钻孔桩基础常用的机械有：手动式冲击钻、自动式冲击钻、反循环式钻机及旋挖钻等等几种类型。 旋挖钻具有如下优越性。

进度比较：一台旋挖钻正常工作状态下每天出4根桩，一个月120根，除机械维修等一些不可见因素影响，每月可出100根桩。而手动冲击钻每月4-5根桩，自动式冲击钻每月5-7根桩，反循环式每月5-7根桩，在任务量较大时，旋挖转优势明显。

经济比较：按直径1米桩综合单价分析：手动式冲击钻300元/米，自动式冲击钻330元/米，旋挖钻240元/米。其施工单价远低于冲击钻。但每月完成的产值却是冲击钻的20-30倍。

旋挖钻扩孔系数非常小，基本控制在1.05以下，所产生的混凝土超方量非常小，而冲击钻扩孔系数在1.2-1.3，有的甚至超过1.5，由此产生的混凝土超方成本数倍增加。

质量比较：旋挖钻钻进取土，可直观的观测到地层情况，渣样留取准确。钻进上有进尺读数显示，可准确控制钻进深度。钻进角度调好后，可保证成孔倾斜度，防止偏钻。施工产生泥浆非常少，节约成本，净化施工环境。

3、旋挖钻施工技术要点

旋挖钻施工技术一般按如下顺序进行。

施工顺序：施工准备(包括场地平整等)埋设护筒泥浆制备对位开钻钻进成孔清孔吊装钢筋笼二次清孔下导管水下混凝土灌注桩头处理。

施工准备：先进行场地整平，清除杂物、软土，保证施工平台。

全站仪利用坐标法定出桩位，并经两次换手测量放样和监理校核后及时埋设护筒，方可开钻。护筒用厚4mm钢板制作。钻机挖埋安放护筒，并监控中心位置和高程。

埋设护筒：埋设护筒时，护筒中心轴线对正测定的桩位中心，严格保持护筒的垂直度。护筒固定在正确位置后用粘土分层回填夯实，以保证其垂直度及防止泥浆流失及位移、掉落。护筒上口应绑扎木方对称吊紧，防止下窜。

泥浆准备：在两个桥墩之间设置泥浆池，泥浆选用优质膨润土、胶泥或粘土制备，根据泥浆多少加入火碱，调节水中酸碱性，使泥浆水为偏碱性，用挖掘机、泥浆泵搅拌均匀，制作出具有粘度和比重并且含沙率低的泥浆。桩基施工完后，将泥浆池回填，满足环境保护的要求。

开钻：在施工第一根桩时要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数。在钻进过程中不可进尺太快，一定要保持泥浆面不得低于护筒顶40cm。在提钻时，须及时向孔内补浆，以保证泥浆高度。

清孔：在钻进到设计深度时应立即清孔,常采用磨盘式捞渣钻头捞渣法，可一次或多次进行捞渣。终孔检查合格后，换浆法进行第一次清孔。孔底沉碴要≤10cm。安放钢筋笼及导管后，在灌注水下混凝土前，进行二次清孔。保持孔内水位，避免坍孔，直到测试出浆口的泥浆满足有关规定为止。

钢筋笼安装：钢筋笼为桩基中间和三节焊接两种设计，从加工厂加工后，利用自制拖车运至施工平台上用25t吊车吊放钢筋笼；钢筋笼主筋对接使用钢套管丝扣联结钢筋接头工艺，加快钢筋笼的安装速度。当需要焊接时，先将第一节钢筋笼吊至孔口，用钢管住其中的加强筋的位置，然后再吊装下一节，吊至孔口与上节进行对接焊，焊好后，再将钢筋笼一直放入孔入。为确保钢筋笼吊装时不变形，钢筋骨架在加工时设置强劲的内撑架，防止钢筋骨架在运输和就位时变形，并设置孔口拼接平台。

导管安装：导管用内径Ф300钢管，标准每节长3m，底节长6m，配1m～2m的辅助节。均为丝扣连接，接头设置密封胶条。导管使用前和使用一个时期后，除对其规格、质量和拼接构造进行认真检查外，还作拼接、过球、承压、接头和抗压等试验，确保导管的良好状态。下放导管时小心操作，避免挂碰钢筋笼。导管安装长度建立复核和检查制度，避免因误装而造成断桩。混凝土浇注架用型钢制作，用于支撑悬吊导管，吊挂钢筋笼，上部放置混凝土漏斗，桩孔底距导管底间距为0.3m。

混凝土灌注：混凝土采用拌和站集中拌和混凝土。首批混凝土数量要经过计算控制，使混凝土埋入导管下口1.5m以上。导管内首批水下混凝土使用软球式隔水栓防止与泥浆接触，它是塑料布包新鲜混凝土制成的软球，已在多个工地使用过，效果很好。软球式隔水栓预先用8号铁丝悬吊在混凝土漏斗下口，当混凝土装满与软球式隔水栓完全接触后，剪断铁丝，混凝土即在重力作用下顶着软球式隔水栓下沉至孔底，排开泥浆，埋住导管口，完成封底。随着浇注连续进行，及时提拔导管，拔管前需仔细探测混凝土面深度。水下混凝土要连续浇筑，中途不得停顿，并应尽量缩短拆除导管的间断时间。施工安排专人负责测量导管埋置深度及管内外混凝土面的高差，及时填写水下混凝土灌注记录。为确保桩顶质量在桩顶设计标高以上加灌一定高度，一般在1.0m左右。灌注将近结束时由于导管内砼柱高度减少，超压力降低，如砼顶升困难可适当减小导管埋深使灌注工作顺利进行。在拔出最后一节长导管时速度要慢，避免孔内上部泥浆压入桩中。灌注砼时每班组应制作不少于3组砼试件。

4、桩基成孔事故预防及处理

坍孔：保证钻孔时泥浆质量的各项指标满足规范要求；保证钻孔时有足够的水头差，不同土层选用不同的转速和进尺；起落钻头时对准钻孔中心插入；回填砂和粘土的混合物到坍孔处以上1～2m，静置一定时间后重钻；吊入钢筋笼骨架时对准钻孔竖直中心插入，严防触及孔壁。

钻孔偏斜和缩孔：钻机就位时时使底座水平，钻杆、钻头中心和孔位中心三者在一条直线上，并经常检查校正；倾斜的软硬地层钻进时，采取减压钻进；钻杆、接头逐个检查，及时调整。遇有斜孔、偏孔时，在偏孔、缩孔处上下反复扫孔。偏孔、缩孔严重时回填砂粘土重钻；全过程减压钻进。

掉钻落物：小铁件可用电磁铁打捞。钻头的打捞应视具体情况而定，主要有采用打捞叉、打捞钩、打捞活套、偏钩、打捞钳和钻锥平钩等器具。

5、结束语

鉴于旋挖钻在武广客运专线白马特大桥的施工中，发挥的重大作用。在今后的桩基础施工中，可根据地质情况优先选用旋挖钻进行施工。

参考文献：

[1]侯再民. 旋挖钻机卡钻原因及对策. 探矿工程,2001. 1.