一、旋挖钻机及其施工优势

 

　　旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的自行式施工机械，广泛用于市政建设、铁路桥梁、公路桥梁、高层建筑等基础工程和各种钻孔灌注桩工程的施工，配合不同钻具，适应于干式(短螺旋)、湿式(回转斗)及岩层(岩心钻)的成孔作业，旋挖钻机具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活，施工效率高（4m/h左右的进尺）及多功能等特点。

 

　　旋挖钻孔施工是利用钻杆和钻斗的旋转，以钻斗自重和施加竖向液压力作为钻进压力，使土屑装满钻斗后提升钻斗出土。通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置换护壁，反复循环而成孔。

 

　　旋挖成孔的工艺优势：

 

　　（一）成孔速度快。这是旋挖钻机最突出的优势，旋挖钻机的工效是一般循环钻机的10倍，旋挖钻机1天可以完成3根桩，而循环钻机完成1根同类型的桩则需要3天；因此旋挖钻机特别适用于工期特别紧迫的工程项目。

 

　　（二）占用临时用地少。旋挖钻机的另一个优势是占用临时用地少，因为它的成孔工艺不需要排出大量的泥浆，因而就不需要征用临时用地作为泥浆的沉淀池，另外，旋挖钻机挖出的土还可以进行再利用，在当今土地日益升值，临时用地很紧缺的情况下，这个优势显得尤为突出。

 

　　（三）环境污染小。旋挖钻进为干式或无循环泥浆钻进，所用泥浆量仅为正反循环钻进的l／10—1／20。因而，施工现场整洁，对环境造成的污染小。同时旋挖钻进振动小，噪声低。

 

　　（四）灵活性强。它一般为履带式的，从1个孔位移到另1个孔位非常方便，在一个标段中从1座桥移到另1座桥也很方便。

 

　　（五）提高灌注桩的承载力。由于旋挖钻机的特殊成孔工艺，它仅需要静压泥浆作护壁，所采用的泥浆一般用膨润土配制，孔壁不形成厚的泥皮。此外由于钻头的多次上下往复，使孔壁粗糙、不易产生缩径。与传统的钻孔灌注桩相比，旋挖钻孔灌注桩的承载能力提高。

 

　　二、旋挖钻机在桥梁桩基施工中的应用

 

　　（一）工程概况

 

　　某桥梁全长984.60m，跨径组成为：（30+3×45）+（145+2×260+145），引桥为4跨预应力混凝土连续T梁，主桥为4跨预应力混凝土连续钢构桥。引桥及主桥均采用钻孔灌注桩基础，施工采用旋挖钻机成孔。

 

　　根据钻探揭露，场地地层主要由第四纪堆积物和第三纪砂岩组成，桩基范围内所分布的地层主要为填土、淤泥质土、粉质粘土、细砂、漂石和圆砾等，各土层厚度为0.3-11m不等。地下水主要赋存于细砂、漂石、圆砾层中，属于孔隙水，具有承压性，主要靠侧向径流补给于排泄。勘察期间测得地下水埋深为0.8-3.5m不等。该公路桥梁基础为钻孔灌注桩基础，基础工程施工采用旋挖钻机采用日立建机履带式KH125型，最大钻孔直径<1800mm，钻孔深度65m。

 

　　（二）施工技术

 

　　1、安装钻机

 

　　(1)旋挖钻机采用日立建机履带式KH125型，最大钻孔直径<1800mm，钻孔深度65m。

 

　　(2)钻头形式有锅底式、多刃切削式、双底式、S形锥底式等。根据本工程地质特点，选用锅底式钻头，在比孔径略小的钻斗下部安装有外切削刀，可使桩孔略为增大，以防止上提钻头时孔底产生真空状态而造成孔壁坍塌。

 

　　(3)钻杆采用六键锁式圆管形钻杆，可加全压钻进。(4)钻机就位应准确，钻头对准桩中心的误差控制在5cm内，钻杆垂直度控制在013%以内，以确保桩孔平面误差和垂直度。

 

　　2、护筒施工

 

　　护筒埋设工作是旋挖钻孔机施工的开端，护筒平面位置与竖直度准确与否，护筒周围和护筒底脚是否紧密，不透水，对旋挖钻孔机成孔、成桩的质量都有重大的影响。埋设护筒时应通过定位的控制桩放样，把旋挖钻孔机钻孔的位置标于坑底。再把护筒吊放进坑内，找出护筒的圆心位置，用十字线在护筒顶部或底部，然后移动护筒，使护筒中心与旋挖钻孔机钻孔中心位置重合。同时用水平尺或垂球检查，使护简坚直。此后即在护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的粘土，要分层夯实，达到最佳密实度。夯填时要防止护筒偏斜。

 

　　3、成孔

 

　　（1）旋挖钻进

 

　　旋挖钻机开至拟钻的孔位旁，利用旋挖钻机自身的对中调平系统对中桩位的中心。钻机停位回转中心距孔位在3.8m～4.4m之间，变幅油缸尽可能将桅杆缩回，可以减少由钻机自重和提升所产生的交变应力对孔的影响，检查在回转半径内是否有影响回转的障碍。钻机就位后用全站仪、水准仪等进行调整，确保桩孔中心位置、钻机底座的水平度和钻机桅杆导轨的垂直误差小于0.1%，并符合设计及规范要求。

 

　　（2）护壁

 

　　采用泥浆护壁成孔，采用优质膨润土粉制浆，泥浆池沿轴线间隔约80m设臵1个集中制浆，容量约100m3，并设容积20m3的沉淀池两个，串联并用。泥浆泵送至施工桩孔。泥浆中添加适量纯碱（0.4%的Na2CO3），对细砂粉砂较松散的地段和再次使用的泥浆，还添加适量(约0.1%)纤维素以改善性能。冲孔前泥浆性能指标要求如下：

 

　　在卵石层泥浆相对密度控制在1.20～1.45，同时备足泥浆、粘土、膨润土等堵漏用料并随时准备造浆机造浆补充。灌孔时用泥浆泵将泥浆回抽至沉淀池和泥浆池并加入适量的纤维素用于下根桩的钻孔。灌注最后阶段的浓浆用密封的农用车外弃。

 

　　（3）成孔

 

　　钻孔前检查各部件是否正常方可钻进。钻进过程，旋挖钻机的回转斗的底盘斗门必须保证处于关闭状态，以防止回转斗内砂土或粘土落入护壁泥浆中，破坏泥浆的配比。每个工作循环严格控制钻进尺度，避免埋钻事故，同时应适当控制回转斗的提升速度。施工实践表明，升降速度宜保持在0.57～0.85m/s，若提升速度过快，泥浆在回转斗与孔壁之间高速流过，冲刷孔壁，破坏泥皮，对孔壁的稳定不利，容易引起坍塌。一般情况下实际转速为临界转速的1.2～1.3倍，宜采用中、高转速，低扭距、少进刀的工艺，给进量为每转10mm～30mm，能取得钻进阻力小、成孔效率高的效果。

 

　　4、灌注导管连接

 

　　钢筋笼下放至设计深度后，立即下放混凝土输送导管，避免导管与钢筋笼碰撞，遇导管下放困难应及时查明原因。导管采用壁厚3mm，直径为300mm的钢管制作，每节长度2~4米，导管第一节底管长度不小于4米，内壁表面应光滑并有足够的强度和刚度，采用螺栓连接，O型密封圈防止漏水漏气，导管在桩孔内位置应保持居中，防止跑管撞坏钢筋笼，管段的接头应密封良好和便于装拆。导管入孔后准确计算导管总长和导管底部位置，既要便于灌注混凝土，又要使导管距孔底高度刚好能放出隔水塞和混凝土。隔水塞采用砂袋内装同批次混凝土制作而成，大小以不漏气不漏水和压出泥浆为宜。隔水塞用铁丝系住，悬挂于导管内水面以上0.2~0.5m，储料灌注漏斗牢固连接于导管上，防止储料斗不稳定出现位移或倒塌。储料斗体积应大于3.5m³，确保初灌砼的埋管深度不小于1000mm。

 

　　5、清孔

 

　　清孔应达到以下标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无2-3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，黏度17-20s；浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度：柱桩不大于5cm，摩擦桩不大于20cm。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。

 

　　清孔是钻孔灌注桩保证成桩质量的重要一环，通过清孔确保桩孔的各项质量指标、孔底沉渣厚度、泥浆指标和孔壁泥垢等符合桩孔质量要求。若沉淀时间较长，则应在孔内下入钢筋笼，安装好灌浆导管后用水泵施行二次清孔作业。二次清孔方法：在导管顶部安装一个弯头和皮笼，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管置换沉碴，过程中要测量泥浆的各项指标，同时用测锤测量沉淀厚度，确保沉渣厚度不大于20cm，完成后立即进行砼浇筑。

 

　　参考文献

 

　　[1]王文明.软土地区提高旋挖钻机成孔质量的措施[J].探矿工程-岩土钻掘工程，2013年9期.

 

　　[2]王虎.浅谈旋挖钻机在桩基施工中的应用[J].商品与质量·建筑与发展，2013年12期.