旋挖机在桥梁桩基工程中的应用

摘要：通过合理选择旋挖机在桥梁桩基的使用，在保证成孔质量的同时，大大增加了施工进度，并节约了施工成本，取得了良好的社会效益和经济效益。

关键词：桥梁桩基；旋挖灌注桩；施工工艺

中图分类号：TU997文献标识码： A

前言

随着我国高速公路的日益崛起，各种桩基在高速公路桩基中的不断使用，针对不同底层，选择合理的设备，不仅能加快施工进度，也能节约成本。旋挖机作为，不入岩地层的首选。该设备具有扭矩大，成孔速度快，操作方便等优势。

一、工程概况

杭州湾跨海大桥杭甬高速连接线公路工程（余夫公路至小曹娥互通段）位于浙江省宁波市余姚市，自南向北穿越宁波市余慈中心城规划圈西部，作为杭州湾跨海大桥杭甬高速连接线的第二段，南端接“余夫公路”项目，北接规划的小曹娥枢纽连接杭甬高速公路复线。。

杭州湾跨海大桥杭甬高速连接线公路工程（余夫公路至小曹娥互通段）第3合同段由宁波交通工程建设集团有限公司承建，本合同段里程桩号从K14+660.4。路线向北展线，经朗街道，于泗门镇海南村北设泗门互通联系G329北复（姚北大道），再向北跨越四塘横江、五塘横江，终于小曹娥符丁五丘东，接规则的杭甬高速公路复线小曹娥互通，终点桩号K22+060

二、主要工程量

根据总包方要求，本工程钻孔桩P91-P217墩由我方施工，工程钻孔桩由Φ1200mm组成，设计桩长为58m～70m之间不等。

编号 工程名称 单位 数量 备注

1 桩基φ1.2m （旋挖钻机） M 85000 约1278根

2 钢筋笼 T 3124

3 声测管 T 358.23

三、工作内容

桥梁桩基工程钻孔灌注桩施工，主要包括场地及施工平台开挖和整平、泥浆循环系统设置、桩位固定、引桩、护桩、护筒制作、埋设、拆除，机械设备进退场、安、拆、位移、机械钻孔、挖泥浆池（含泥浆池维护）、造浆、换浆、护壁、成孔、验孔、清孔、清除废渣浆等沉淀物，声测管（加工、安装，以及固定钢筋安装），安、拆导管及漏斗、灌注混凝土、凿桩和废桩头处理（其中凿桩时的土方开挖工作由总包负责另行安排）、配合桩基检测工作，各种材料及机具的装卸倒运（包括垂直运输、水平运输）等工作。

四、机械设备配置计划

根据地质资料及设计要求，结合以往施工经验，本项目钻孔桩成孔施工拟采用SH-30型旋挖钻机的方式完成成孔任务。

拟投入本工程的主要施工机械计划表

序

号 机械或

设备名称 型号

规格 数量 用于施工部位 备注

1 旋挖钻机 SH-30 2台套 桩基施工

2 导管 Φ300mm 530米 灌注混凝土

3 泥浆泵 3PN 8台套 泥浆循环

3 导管震动锤 / 1台

4 泥浆泵 7.5KW 12台套 排浆

5 旋流器 / 5台套 清孔

6 清水泵 2.2kw 12台 抽水

7 挖机 PC200 5台 清渣

8 汽车吊 25T 6台 钢筋笼制安、砼灌注

9 平板车 / 1台 钢筋笼运输

10 电焊机 BX-500 4台 钢筋笼制安

11 钢筋切断机 SHS7-307968 2台 钢筋笼制作

12 钢筋弯曲机 GF16 2台 钢筋笼加工

13 切割机 / 4台 钢筋笼加工

14 分配箱 / 5个

注:钻机机械设备根据合同工期、合同工程量需要进行增调。

SH-30型旋挖钻机技术参数

产品技术参数 上海金泰SH30 备注

动力头扭矩 360kN.m

动力头转速 6―30rpm

液压系统压力（KN） 300

液压系统拔力（KN） 300

动力头行程 11000mm

桅杆侧倾 6°

桅杆前倾、桅杆后倾 5°、15°

发动机生产厂家 美国卡特彼勒

钻孔深度 : 钻孔直径 : 56-100m 、1.8~2.5mm

底盘型号 JT90

主卷扬最大拉力 300/400 kN

钢丝绳直径 36mm

钢丝绳速 60m/min

辅助卷扬最大拉力 75kN

钢丝绳直径 18mm

钢丝绳速 45m／min

整车工作宽度 4600mm

整车运输宽度 3450mm

整车工作高度 27400mm

履带板宽度 800mm

最大牵引力 650 kN

发动机型号 QSM11-C

发动机额定功率 298kw/1900rpm

整车工作重量 70.5t

五、旋挖钻机钻进成孔

1、成孔工艺

旋挖钻机成孔工艺与其它桩基不同。旋挖钻机采用静态泥浆护壁钻斗取土的工艺，是一种无冲洗介质循环的钻进方法，但钻进时为保护孔壁稳定，孔内要注满优质泥浆（稳定液）。

旋挖钻机工作时能原地作整体回转运动。旋挖钻机钻孔取土时，依靠钻杆和钻头自重切入土层，斜向斗齿在钻斗回转时切下土块向斗内推进而完成钻取土；遇硬土时，自重力不足以使斗齿切入土层，此时可通过加压油缸对钻杆加压，强行将斗齿切入土中，完成钻孔取土。钻斗内装满土后，由起重机提升钻杆及钻斗至地面，拉动钻斗上的开关即打开底门，钻斗内的土依靠自重作用自动排出。钻杆向下放关好斗门，再回转到孔内进行下一斗的挖掘。

旋挖钻机行走机动、灵活，终孔后能快速的移位或至下一桩位施工。

2、钻孔定位

在桩位复核正确，护筒埋设符合要求，护筒、地坪标高已测定的基础上，钻机才能就位；桩机定位要准确、水平、垂直、稳固,钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线。旋挖钻机就位后，利用自动控制系统调整其垂直度，钻机安放定位时，要机座平整，机塔垂直，钻头中心与护筒十字线中心对正，注入稳定液后，进行钻孔。

3、钻进成孔

成孔前必须检查钻头保径装置，钻头直径、钻头磨损情况，施工过程对钻头磨损超标的及时更换；根据土层情况正确选择钻斗底部切削齿的形状、规格和角度；根据护筒标高、桩顶设计标高及桩长，计算出桩底标高，以便钻孔时加以控制。

成孔中，按试桩施工确定的参数进行施工，设专职记录员记录成孔过程的各种参数，如加钻杆、钻进深度、地质特征、机械设备损坏、障碍物等情况。记录必须认真、及时、准确、清晰。

钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度：由硬地层钻到软地层时，可适当加快钻进速度；当软地层变为硬地层时，要减速慢进；在易缩径的地层中，应适当增加扫孔次数，防止缩径；对硬塑层采用快转速钻进,以提高钻进效率；砂层、角砾土则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度。

钻机就位时，必须保持平整、稳固，不发生倾斜。为准确控制孔深，应备有校核后百米钢丝测绳，并观测自动深度记录仪，以便在施工中进行观测、记录。钻进过程中经常检查钻杆垂度，确保孔壁垂直。钻进过程中必须控制钻头在孔内的升降速度，防止因浆液对孔壁的冲刷及负压而导致孔壁塌方。钻进成孔过程中，根据地层、孔深变化，合理选择钻进参数，及时调制泥浆，保证成孔质量。

钻进过程中，每一钻程进尺应控制在0.5m左右。每次提钻时，及时向孔内注入合格的泥浆至孔口，以保证孔壁的稳定性。

钻进中，不可超进尺钻进，防止孔内沉渣过多。

每钻进回次，下钻时应观察钻机平整度，及中心点。如有偏移，须及时调整后方可下钻，钻进。以防孔斜。

孔底沉淤控制。旋挖钻斗的切削、提升上屑的机理与常见回转钻进的正、反循环成孔的切削、提升形式完全不同。前者是通过钻斗把孔底原状土切削成条状载入钻斗提升出土，后者是通过钻头把孔底原状土打碎由泥浆循环带出土面。前者底部面缓，钻至设计标高对土的扰动很小，没有聚淤漏斗，所以要加强稳定液的管理，控制固相含量，提高粘度，防止快速沉淀，还要控制终孔前两钻斗的旋挖量。成孔深度达到设计要求后，应尽快进行钻机移位、终孔验收工作。

本工程桩基成孔后及时通知总包及相关检测人员对孔径、孔深、垂直度以及沉渣厚度进行检测，满足要求后再进行钢筋笼的安放以及水下混凝土的灌注。

4、施工注意事项

（1）钻机对位应以控制桩拉十字线控制，钻头对准十字线交点，符合偏差要求后开始钻进。

（2）钻机施工中检查钻斗，发现侧齿磨怀，钻斗封闭不严时必须及时整修。

（3）泥浆初次注入时，垂直向桩孔中间进行入浆，避免泥浆沿着护筒壁冲刷其底部，致使护筒底部土质松散。

（4）根据不同地质情况，必须检测钻进和二清后灌注前的泥浆性能指标，对不同地层及时进行调整，确保泥浆对孔壁有效的护壁作用。

（5）钻进时要注意检查钢丝绳、钻头连接情况，发现问题及时处理。同时检查钻机整体状况，并定期进行保养。

（6）按照钢丝绳更换标准的要求及时更换磨损超标准的钢丝绳；更换或修复磨损严重的连接件，不凑合使用，严护孔内事故的发生。

（7）木桩打设应与桩位保留一定距离，不得影响钢护筒打设；

（8）平台搭设应牢固坚实满足桩机承载力要求，做好加固工作；

（9）现场专人对承台桩机架进行平整度、垂直度及沉降量观测，发现异常及时上报并采取措施恢复允许范围内；

（10）现场设置警示标志，危险区域设围挡减少不必要的安全隐患；

（11）施工中严禁泥浆流入河道污染水源，做到及时清运保持现场环境；

（12）施工完毕，应及时拆除平台进行周转。并恢复河流原样。

结束语

通过本项目的的施工，实践证明SH-30型旋挖机在桥梁桩基施工，是一款高效率、环保型的成孔设备。对各种土层、砂层具有良好的成孔的效果，具有良好的社会效益和广阔的市场推广前景。

参考文献

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[2]韩金亭．大口径旋挖钻机在桩基施工中的技术优势[J]． 西部探矿工程，2002( 3) :29-32．

[3]张 川，邵本科．旋挖钻孔灌注桩在桩基工程中的应用和改进[J]．科技创新导报，2011( 5) :29-32．