京杭运河特大桥旋挖钻施工技术

摘要：本文主要讲述在京杭运河特大桥施工中旋挖钻施工技术的应用。

关键词：京杭运河特大桥；旋挖钻施工技术

Abstract: this article focuses on during the construction of a canal bridge rotation construction technology of drilling applications.

Key words: the grand canal bridge; The construction technology of drilling.

中图分类号：TQ639.2文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）

前言

随着我国桥梁事业的迅速发展，钻孔灌注桩在桥梁中的运用显的愈来愈重要，同时也促进了桥梁钻孔灌注桩施工技术的快速发展.近些年来旋挖钻钻孔是钻孔灌注桩施工中一种较为先进的施工方法，它以施工速度快、成孔质量好、环境污染小、机械化、自动化程度高、操作灵活方便，适用性强等,显现出其独特的竞争优势，特别适用于工期要求紧的陆上钻孔桩施工。旋挖钻在江六高速京杭运河特大桥项目的桩基础施工中发挥了巨大的作用，加快了施工进度，确保了工程质量。

一、工程概况

江六高速京杭运河特大桥位于扬州市广陵区，宁通高速运河大桥以南600m处，京杭运河大桥设计为双塔双索面混凝土斜拉桥，跨度为28.5m+79.5m+248m+79.5m+28.5m，两主墩分别位于运河两岸大堤外侧，桩基础全部为摩擦桩桩径1.8m，最大钻孔深度为83.7m，桩底进入泥岩16m左右。

墩位处地质情况自上而下为；①层素填土；②1层粉土；②2层粉砂加粉土；②3层粉土夹粉砂；②4层粉土；②5层粉砂；②6层粉细砂；③3层卵砾质中粗砂；⑤基岩为微风化泥岩。

二、钻机选型

大桥两主墩钻孔桩64根，数量多、钻孔深度大；两岸红线外均有房屋建筑，施工场地狭小；且受征地拆迁的影响开工日期一再推迟。为保证总工期，以及在汛期到来之前完成主墩承台的要求，结合地质情况综合考虑选用NR2206DR型钻机，改型该钻机通过钻杆带动斗齿的旋转、削土、提升、卸土，反复循环而成孔，且具有功率大，钻孔深度大、钻孔速度快、位移方便、定位准确、工作效率高，噪音小的特点。

NR2206DR型钻机主要技术参数

三、旋挖钻施工工艺流程

1、场地平整

将桩位处进行平整，表面用砖渣进行回填，并在回填后的地面上铺两快5×1.5m的钢跑板作为钻孔平台。

2、护筒埋设

护筒埋设采用挖孔埋设的方法，开挖前由测量组放出桩位，然后根据护筒直径开挖基础，护筒内径2ｍ大于设计桩径20cm。护筒埋设好后顶面高出地面0.3m，护筒埋设完成后由测量组进行复核确定护筒标高，护筒顶面中心与设计桩位偏差不均不大于5cm，倾斜度不大于1%。对护筒四周进行回填并夯实，并做好排周围的排水。

3、泥浆的制备

钻机在钻进过程中好的泥浆可以防止孔壁坍塌、抑制地下水、悬浮钻渣等作用，因此泥浆是保证孔壁稳定的重要因素。由于桥位处地质多为粉土夹粉砂、粉砂层，且地下水位较高，调制出良好的泥浆尤为重要。

泥浆采用膨润土、火碱、纤维素混合拌制而成，泥浆的性能指标：

（1）比重：10.6～1.10 （2）粘度： 18～28s

（3）胶体率：95%（4）含水率：≤4％

（5）酸碱度：8～10

新制泥浆拌制好后在泥浆池中发酵至少12小时后再抽入孔内进行钻孔作业。

4、钻机就位

首先将钻机行使到施工孔位，钻机就位时与平面最大倾角不超过4°，调整桅杆角度操作卷扬机将钻头与孔位中心对中，打开桅杆垂直状态自动调节，把钻头尖部落至与护筒顶面一个平面，将深度显示置零，准备开钻。

5、钻进

旋挖钻是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接装入钻斗内，装满后由钻机自身提升装置和伸缩钻杆将钻头提出孔外卸土，反复循环，直至钻至设计深度。

(1)开孔

开始钻进时采用低速钻进，主卷扬机钢丝绳承担不低于钻杆的、钻具、重量之和的20％，以保证孔位不产生偏差。

(2)护筒底口处钻进

护筒底口处最容易发生坍塌，因此在钻至护筒底口至以下2m时缓慢反复钻进、扫孔保证泥浆护壁良好，不易产生塌孔和漏浆。

(3)护筒以下钻进

钻进至护筒以下2m时后可以采用高速钻进，钻进速度与压力有关，采用钻杆与钻头自重以及钻架滑道上的液压油缸向下加压，150Mpa压力下，进尺速度以30cm/min为宜，260Mpa压力下，进尺速度以50cm/min为宜，根据不同的地层合理选择不同的钻压和钻进速度。钻进过程中操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。

(4)岩层钻进

进入泥岩后采用分级扩孔的方法进行钻进，即先用直径1.2m的小钻头由孔中心向下钻进，直至孔底，然后更换1.8m钻头扫孔至孔底，用此方法可大大提高钻机在岩层中的钻进速度。

(5)注意事项

a、旋挖钻在施工过程中应严格控制钻进速度，避免钻进尺度过大，造成埋钻事故。

b、控制钻机升降钻斗的速度，若钻头升降速度过快，钻斗外壁和孔壁之间的泥浆冲刷孔壁，在加上钻斗上下部分产生较大的负压作用，易造成孔壁颈缩、坍塌，在护筒底口扰动漏浆后造成护筒掉落。所以应严格控制其上下速度，经现场实践得知，钻斗升降速度保持在0.8m/s左右。

e、钻孔操作时不留意垂直度偏差和及时纠偏，就会造成倾斜率超标，使钢筋笼下放难度增大，且易塌孔。所以在施工过程中应及时纠偏，随时注意钻杆垂直度，发现倾斜及时纠正，在施工前应对地质情况认真分析，对于地层不匀质、地层呈斜状分布和在地层交界处钻孔时需缓慢钻进，采取减压钻进不能采用加压钻进防止产生斜孔。

6、验孔

清孔后用自制笼式检孔器对孔径、孔形和倾斜度进行检验，笼式检孔器用Φ25钢筋制作，外径为钢筋笼直径加10cm，长度为孔径的4倍。检验结果需报监理确认。

7、钢筋笼下放

钢筋笼在钢筋加工厂内加工好后分节提前运至墩位处，由汽车吊配合接长、下放，在下放过程中要控制钢筋笼垂直度、对准孔位中心自然下放，因旋挖钻钻进成孔后孔壁泥皮较薄，即使轻微碰擦也很容易破坏孔壁，而造成孔底成渣厚度过大或塌孔。

7、清孔

灌注前若孔底成渣超过10cm则采用换浆法施工，即向通过导管向孔内注入经过沉淀的泥浆，换出孔底沉渣及浓度较大的泥浆，直至泥浆各项指标、孔底沉渣符合设计及规范要求为止。

清孔质量符合下述要求：

(1)泥浆比重：1.06～1.15 (2)含砂率＜2%；

(3)粘度：18～20秒；(4)胶体率：＞98%；

(5)PH值：8～10； (6)沉渣厚度≤10 cm

10、水下混凝土灌注

通过级配试验确定的水下C30混凝土配合比，初凝时间不早于12小时；粗集料采用级配良好的碎石。粗集料的最大粒径不大于导管内径的1/8及钢筋最小净距的1/4，混凝土要有良好的和易性，水胶比为0.35，其塌落度为18～22cm，在灌注及运输过程中无显著离析泌水现象。

浇筑过程中应经常测量混凝土面高程，控制好埋深，防止埋深过大或导管一次拔空。

五、总结

京杭运河特大桥主墩64根桩于2010年8月8日顺利施工结束，由于方法得当控制到位，80％桩成孔后到灌注前成渣均控制在5cm以内。桩各项指标均满足规范要求，后经超声波检测 64根桩全部达到Ⅰ类桩标准。旋挖钻的优势得到了充分的发挥，在保证钻机桩施工质量的前提下缩短了施工时间，为后续的主墩承台、主塔施工赢的了时间。