引言：旋挖钻机干法成孔对现场条件要求低、工艺简单、成孔速度快、成孔质量高、环境污染小等特点，特别适用于无地下水黄土地区的桩基施工。在中国水电崇信发电有限责任公司铁路专用线工程中已经成功应用，并取得了良好的效果。

 

　　1、工程概况及地质状况

 

　　中国崇信发电铁路专用线工程位于甘肃省平凉市境内，工程包括高沟大桥和小湾沟大桥2座，桥梁桩基采用钻孔灌注桩，桩径1.2米，桩长为35-68米。桥址区地层主要为第四系全新统滑坍堆积黏质黄土，上更新统风积黏质黄土，冲击黏质黄土，中更新统风积黏质黄土，白垩系下统泥岩夹砂岩和砾岩。桥址区域位于黄土梁峁区，地形起伏较大为深切“V”字型冲沟，冲沟沟心有少量流水，为季节性流水，无地下水。

 

　　2、工程特点

 

　　根据现场实际踏勘及地质勘探，桥梁桩基施工具有以下特点：

 

　　2.1施工地点位于黄土梁卯区，地形变化起伏大，周边水源紧缺，交通及施工场地受限，适宜移动方便的施工机械。

 

　　2.2地质分布情况主要为黏质黄土、泥岩夹砂岩、砾岩（持力层），地层土质粘结性好，无地下水分布。

 

　　2.3成孔深度变化范围35-68米，持力层为砾岩，容易造成钻机钻杆损坏，对钻杆的要求较高。

 

　　3、机械选型

 

　　根据工程特点，选择自备动力的履带自行式旋挖钻机，具有移动灵活，钻进速度快，成孔质量高，环境污染小等特点，适用于土质地层、砂性土、砂卵砾石层和中等硬度以下基岩的施工。

 

　　钻杆根据钻进加压方式不同，分为摩擦加压式钻杆和机锁加压式钻杆两种类型。摩擦式加压式钻杆一般用于较软地层的钻孔施工，可钻进淤泥层、泥土、（泥）砂层、卵（漂）石层。机锁加压式钻杆，软硬地层均可适用，可钻进土质地层、（泥）砂层、卵石层和强风化岩层。

 

　　旋挖钻机常见钻头有螺旋钻头、筒式取芯钻头、挖斗钻头、扩底钻头、冲抓锥钻头、液压抓斗。本工程选用两种钻头，黏质黄土地层和清底采用斗齿直螺旋钻头，嵌岩时采用截齿螺旋钻头。斗齿直螺旋钻头：双头双螺，适用于砂土胶结差的小直径砾石层；双头单螺旋，适用于砂土层；单头单螺旋，适用于胶结差的大直径卵石，粘性土及硬胶泥。截齿只螺旋钻头：适用于硬基岩或坚硬卵砾石。

 

　　根据以上情况，选择三一重工生产的SY-280型旋挖钻机，动力头最大扭矩为280KN·m，转速为5-30r/min，最大钻孔深度80m，钻杆采用机锁加压式钻杆，钻头采用直螺旋钻头和截齿螺旋钻头。

 

　　4、施工工艺

 

　　工程地点地层土质粘结性好，无地下水分布，周边水资源紧缺，后续成孔可采用旋挖钻机干作业法施工，无需泥浆护壁。

 

　　4.1场地平整

 

　　桥址区为深切沟壑，为了便于桩基施工应先将施工区域采用挖机刷坡，装载机配合铲平，然后碾压密实，形成钻机平台，旋挖钻机就位时与钻机平台水平面最大倾角不超过4°，现场地面承载能力大于250KN∕m2。

 

　　4.2桩位测量放样

 

　　场地整平形成钻机平台后，利用桥梁导线控制网定出墩台中心桩，采用GPS定位仪，放出各桩位中心点，在周边做好护桩，随时检查桩位及水平。

 

　　4.3钢护筒制作及埋设

 

　　护筒采用6mm厚的钢板制作，其内径应大于钻头直径100mm，护筒高出地下水位或孔外水位1.5米，并高出地面0.5米，本工程桥址处无地下水，故护筒高度2.0m即可。护筒埋设应准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm，垂直偏差不得大于1%。

 

　　4.4钻机就位

 

　　钻机行驶到要施工的孔位，调整桅杆角度，操作卷扬机，将钻头中心与钻孔中心对准，并放入孔内，调整钻机垂直度参数，使钻杆垂直，同时稍微提升钻具，确保钻头环刀自由浮动孔内。旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置，并在操作室内有仪表准确显示电子读数，当钻头对准桩位中心十字线时，各项数据即可锁定，勿需再作调整。钻机就位后钻头中心和桩中心应对正准确，误差控制在2cm内。

 

　　4.5钻进成孔

 

　　4.5.1旋挖钻成孔是通过底部带有活门的筒式钻头的回转，将岩土旋入钻头内，然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土，钻进过程不需要泥浆循环护壁，一般只是掺入少量泥浆，利用钻头的离心力，使该泥浆凝聚在孔壁上，形成胶合薄膜，达到护壁的效果。本工程图纸为硬塑状，致密性好，直接选用干作业法。

 

　　4.5.2钻进过程中，先使用斗齿直螺旋钻头，，控制好进尺速度及钻压，采用“低压慢进”措施，待钻至护筒下1m后，再以正常速度钻进。当钻至距设计桩底标高1m时，注意控制钻进速度和深度，防止超钻。注意慢速、垂直提升钻杆，减少钻头对孔壁的碰撞。

 

　　4.5.3钻孔作业必须连续进行，不得中断，因故必须停钻时，将钻头提出孔外。钻进过程中，根据出渣情况针对不同土层选择合适的钻压和钻进速度。

 

　　4.5.4钻孔时，认真做好钻孔记录，随时观察土层变化情况，若实际地质情况与设计资料不符，应及时通知监理、设计单位，确定是否变更基桩设计。

 

　　4.5.5钻孔过程中钻机操作要领和注意事项：

 

　　①在钻进过程中应时刻注意钻机仪表，如仪表显示竖直度有变化，应及时进行调整，调整后钻进。

 

　　②钻进时记录每次的进尺深度并及时填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班的注意事项。

 

　　③因故停钻时，严禁钻头留在孔内，提钻后孔口加盖防护。

 

　　④在钻进过程中，设专人对地质状况进行检查。

 

　　⑤在钻进过程中，要根据地质情况调整钻机的钻进速度。

 

　　4.6成孔检验

 

　　钻孔灌注桩在成孔过程中、终孔后以及灌注混凝土前，均需对钻孔进行阶段性的成孔质量检查。检测前准备好检测工具，测绳、检孔器等。

 

　　4.6.1孔径和孔的竖直度检测

 

　　孔径检测是在桩孔成孔后，下钢筋笼前进行的，是根据桩径制做笼式井径器入孔检测，笼式井径器用φ20的钢筋制作，其外径按设计孔径制作，且直径偏差按-2cm，+0cm控制。笼式井径器长度按钻孔孔径的4～6倍设计制作，两头缩进，保证使用时出入顺畅。笼式井径器对中后在孔内靠自重下沉，不借助其他外力顺利下至孔底，不停顿，证明钻孔符合规范及设计要求，如不能顺利下至孔底时，用钻机进行扩孔处理。

 

　　4.6.2孔深和孔底沉渣检测

 

　　孔深和孔底沉渣采用标准锤检测。测锤一般采用锥形锤，锤底直径13cm～15cm，高20～22cm，质量4kg～6kg。测绳必须经检校过的钢尺进行校核。对于摩擦桩，孔深不应小于设计孔深，孔底沉渣厚度应小于等于300mm。根据桩底设计标高、护筒顶标高计算孔深，以护筒顶面为基准面，用测绳测量孔深并记录，测量时测量五处（中心一处，四周对应护桩各测量一处）孔深按最小测量值，当最小测量值小于设计孔深时继续钻进。现场技术人员应严格控制孔深，不得用超钻代替钻渣。

 

　　4.7清孔

 

　　钻孔达到设计深度并检验合格后，应进行清孔，清孔应紧接终孔检查后进行。清孔采用钻头进行空转清土，将孔底虚土尽量装入斗内，然后停止转动，提起钻杆。注意在空转清土时不得加深钻进，提钻时不得回转钻杆。清孔后，用测绳检测孔深。

 

　　5、结语

 

　　上述旋挖钻机干作业法施工已成功应用于中国水电崇信发电有限责任公司铁路专用线工程，比传统冲击钻成孔速度提高了将近5倍左右，降低了传统冲击钻成孔中由于泥浆护壁导致的扩孔和成渣厚度对成本和施工质量的影响，保证钻孔灌注桩质量的同时，极大的提高了生产效率，大大降低了施工成本。

 

　　作者简介：张鹏（1982-），男，助理工程师，2008年毕业于兰州理工大学土木工程学院土木工程专业，现工作于中国水电第四工程局有限公司第六分局

 

　　参考文献：

 

　　⑴何兆益，等.路桥施工计算手册［M］.北京：人民交通出版社，2001

 

　　⑵TZ203-2008，客货共线铁路桥涵工程施工技术指南

 

　　⑶TB10303-2009，铁路桥涵工程施工安全技术规程