1工程概况

 

　　本工程位于西非塞内加尔丹巴地区古鲁木镇内，该桥横跨塞内加尔丹巴地区和科尔达地区之间的冈比亚河，该桥是连接塞内加尔首都与科尔达地区的重要通道，也是一条国际通道。桥梁全长160m，下部结构为钻孔桩基础，桩径1m，长度为25m，钻孔桩数目为60棵，其中：倾斜度为70的钻孔桩40棵，竖直钻孔桩20棵。

 

　　2钻机钻孔作业原理

 

　　旋挖钻机就位并调整桅杆倾斜度后，主卷扬工作落下钻杆，使钻头接触地面，正向转动液压回转动力头，回转动力头驱动从中穿过的钻杆带动钻头旋转；同时，操纵桅杆上部的加压油缸使其工作，加压油缸推动桅杆上的滑架，从而推动固定、安装在滑架上的回转动力头向下运动，回转动力头与第一层钻杆之间设计有棘齿（该棘齿也是正向旋转咬合、反向旋转松开），棘齿咬合为钻头提供向下的进给力。钻机向下的进给力以钻机的自重为反力。钻机钻进的同时，主卷扬随着钻头钻进行程不断自动出绳，并保持钢丝绳具有一定的张紧力。

 

　　钻头钻进岩土一定深度后，即应向上提升钻头排碴，钻头每次在土层中钻进的深度一般为0.8-1m，旋挖下来的松散岩土将钻头工作部的80%左右空腔填满后停止进给，反向旋转松开各个咬合部位的棘齿咬合，主卷扬工作即向上提升钻头，进行排碴。

 

　　钻头提升出地面一定高度后，旋转底盘转盘将钻头移至旋挖钻机履带侧面场地排碴，排碴后转盘旋转回原来位置，钻头对正孔口位置继续进行下一钻进循环。

 

　　旋挖钻机钻孔排出的弃碴，使用装载机铲除、自卸汽车外运弃碴。

 

　　3施工工艺

 

　　3.1施工准备

 

　　BG-25C型全液压旋挖钻机属于大型机械，该型号钻机工作时的全重75t，全高约22.84m，底盘履带总宽度4.4m，且钻机在施工场地内转移时，桅杆不可折叠、只能保持直立，具有重量大、重心高的特点，因此使用该型号钻机施工，对场地、施工便道要求较高，在为其进行施工现场准备时，应做到：作业场地平整、坚实、宽敞，上方无架空输电、通讯线路妨碍其作业及场地内转移；施工便道宽度保证6.0m以上，并应平坦、坚实，纵向坡度不应大于15°；作业场地除满足旋挖钻机作业外，还应给钻机排渣、清渣机械、运输车辆等留有作业、停靠、转车场地（条件允许时可利用场地内的施工便道）。

 

　　3.2测设桩位

 

　　施工中，对于指导旋挖钻机施工作业具有真正意义的是桩位中心桩的护桩。护桩是根据钻孔桩中心桩放设出的，护桩通常设4个，围绕中心桩在垂直及平行于钻机底盘纵向轴线的两个大致垂直方向上布设，以便于操纵人员从车上观察。护桩距离中心桩的距离相同，一般情况下，钻直径100cm的孔可取150cm。护桩可使用木桩，打下后上面落小铁钉；也可以使用顶端带十字刻划线的钢筋桩，以利于重复使用。

 

　　3.3旋挖钻机就位

 

　　用钢板自制一个模型垫块，将摇管机与钻机相连后置于钢板模型垫块上，使摇管机具有设计倾斜度，进而控制护筒按设计倾斜度压入土中，为防止钻机在工作时因地质条件不良造成钻机下陷或倾斜，可在钻机履带下放分别垫一块1.5-2m宽，6-8m长，2cm厚的钢板。钻机两侧应留有排渣场地及灌注桩基混凝土时吊车的工作场地。就位后动力头施工方向应和履带板方向平行，不可垂直。钢板模型垫块必须放置水平以保证桩基倾斜度的精确性，可在钻机前方稍大于桩径的地面预先埋入有一定长度的方木，从而可将钢板模型垫板一端置于钻机履带下的钢板上、一端置于方木上以避免钻机工作时孔壁周围地质条件不良造成钢板模型垫块倾斜。

 

　　3.4压入首节套管

 

　　首节套管上端与钻机的动力头护筒驱动器相连，筒身由摇管机抱合，摇管机有液压驱动的抱管、晃管、压拔管机构。套管下端上装有套管靴，套管靴上配有一圈带碳化钨钢的切削齿，用于贯入坚硬地层及其他障碍物。

 

　　全套管成孔过程是将套管边晃边旋边压入地下，并及时用平头螺栓连接下一节套管，直至成孔，成孔后，在灌注水下混凝土的同时逐节拔出并拆除套管，最后将套管全部取尽。

 

　　3.5校正首节套管倾斜度

 

　　首节套管旋转入地下10cm左右后，应该及时校核套管的倾斜度，套管倾斜度的校核应在垂直和平行于钻机机身两个方向用全站仪校核。如套管倾斜度不满足要求，用护筒驱动器来改变套管的方向使其满足要求。

 

　　3.6连接护筒

 

　　护筒运输至工地后，吊放前可人力将其推滚至孔口附近，吊装时使用钻机桅杆上的副卷扬提升、吊装而不需要另配吊车作业。副卷扬是相对于主卷扬而言，它主要用于钻机维修、保养、更换钻具时使用。一节护筒压入到一定深度（一般高出摇管机20cm左右）后，用摇管机将该节护筒抱合紧密，护筒驱动器与该节护筒分离开。钻机副卷扬将下一节护筒吊装、提升直立后，护筒驱动器与此节护筒相连并提升，该节护筒与前一节护筒对位后以平头螺栓相连，利用护筒驱动器与摇管机使连接后的护筒下压进入土中。护筒顶面应高出地面50cm，以防止孔口处地面坍塌；护筒底部应紧跟钻头压入，并始终与钻头基本处于同一高度，以防止塌孔。

 

　　3.7钻头钻进、排渣

 

　　旋挖钻机就位并调整桅杆倾斜度后，主卷扬工作落下钻杆，使钻头接触地面，正向转动液压回转动力头，回转动力头驱动从中穿过的钻杆带动钻头旋转；同时，操纵桅杆上部的加压油缸使其工作，加压油缸推动桅杆上的滑架，从而推动固定、安装在滑架上的回转动力头向下运动，回转动力头与第一层钻杆之间设计有棘齿（该棘齿也是正向旋转咬合、反向旋转松开），棘齿咬合为钻头提供向下的进给力。钻机向下的进给力以钻机的自重为反力。钻机钻进的同时，主卷扬随着钻头钻进行程不断自动出绳，并保持钢丝绳具有一定的张紧力。

 

　　钻头钻进岩土一定深度后，即应向上提升钻头排碴，钻头每次在土层中钻进的深度一般为0.8-1m，旋挖下来的松散岩土将钻头工作部的80%左右空腔填满后停止进给，反向旋转松开各个咬合部位的棘齿咬合，主卷扬工作即向上提升钻头，进行排碴。

 

　　钻头提升出地面一定高度后，旋转底盘转盘将钻头移至旋挖钻机履带侧面场地排碴，排碴后转盘旋转回原来位置，钻头对正孔口位置继续进行下一钻进循环。

 

　　旋挖钻机钻孔排出的弃碴，使用装载机铲除、自卸汽车外运弃碴。

 

　　3.8连接套管并压入

 

　　套管的长度根据施工现场具体条件而定，套管由单节长度2-5m的套管组成，套管之间由平头螺栓连接。可以使用具有大扭矩输出的钻机动力头或摇管机通过边回旋或边摇动将套管旋转入地下。

 

　　套管运输至工地后，吊放前可人力将其推滚至孔口附近，吊装时使用钻机桅杆上的副卷扬提升、吊装而不需要另配吊车作业。副卷扬是相对于主卷扬而言，它主要用于钻机维修、保养、更换钻具时使用。一节套管压入到一定深度（一般高出摇管机20cm左右）后，用摇管机将该节套管抱合紧密，套管驱动器与该节套管分离开。钻机副卷扬将下一节套管吊装、提升直立后，护筒驱动器与此节套管相连并提升，该节套管与前一节套管对位后以平头螺栓相连，利用护筒驱动器与摇管机使连接后的套管下压进入土中。

 

　　3.9成孔、终孔检查

 

　　钻孔达到设计标高后，检查孔径（不小于设计桩径）、孔深（不小于设计规定）、倾斜度、孔底虚渣厚度是否与设计相符合。

 

　　3.10清孔

 

　　当钻进至桩孔底部的终孔位置时，若孔底虚渣过厚，应使用专门设计的旋挖斗进行清孔。如需要，可采用气举法或正循环压浆法对孔底清孔。

 

　　3.11吊放钢筋笼

 

　　钻孔至设计深度并经过检验合格后，吊放桩体钢筋笼。对于桩长较短的孔桩，成孔检查合格后，采用吊车一次性将钢筋笼吊起、并下放到孔内。此种情况下提前将钢筋笼的焊接接长在孔口附近的施工场地进行，不占用孔口时间，从而可缩短整个孔桩的钻孔、灌注总时间，有利于加快施工进度。对于桩长较长、桩体钢筋笼全长超过吊车的起吊高度时，采取在孔口焊接接长钢筋笼。为缩短占用孔口时间，可采用多台电焊机同时施焊作业、钢筋接长采取单面搭接焊，从而降低焊接作业的难度。

 

　　3.12吊放导管

 

　　钢筋笼吊放完毕后，在井口安放固定导管的井架。井架的安放应水平、稳固，且使井架中心尽可能居于钻孔中心。每几节导管可预先在井口附近的施工场地内拼接好，以便于缩短吊装时间，导管的吊放可以利用钻机的副卷扬。

 

　　导管使用前进行拼装打压，以检查导管是否有砂眼，法兰盘是否有变形、密封不严，试水压力为0.6-1.0MPa，导管安放触孔底后，上提300～500mm。

 

　　为使导管能够顺利下放至孔底，可自制一个如图1所示的导管导向结构，以避免导管在下放或以后提升过程中导管口挂在钢筋笼的钢筋上造成导管无法提升或钢筋笼上浮。下方导向结构如图1所示。

 

　　3.13灌注水下混凝土

 

　　为了保证混凝土连续灌注，导管不脱离混凝土面，且有一定的埋置深度，在灌注时要不断测定混凝土面的高度，以此推算导管每次上拔的高度以及套管的埋深，避免和禁止导管脱离混凝土面和混凝土灌注的中断以及套管埋深过深而导致无法拔出套管。

 

　　当遇到需要同时拔出导管和套管时，应先将提升起来的导管拆除后用钻机副卷扬吊住导管，利用钻机护筒驱动器及摇管机将需要拆除的套管提升，待该节套管拆除后，再在井口安放固定导管的井架，然后将导管放下继续灌注混凝土。

 

　　4结束语

 

　　在非洲市场施工中，投入世界先进的机械设备、采用全新的施工技术及工艺，确保了安全、质量、工期，得到了相关单位的肯定，提高了公司的影响力和竞争力。目前非洲本地的施工企业施工技术力量比较弱，而国外大型跨国企业暂时很少进入非洲市场。本施工方法在非洲都是较为先进的，在施工过程中，塞内加尔首都达喀尔大学还专门组织教师和学生到现场学习。斜桩施工完毕后，业主及相关政府人员都对施工质量给予了肯定，极大了提高了公司的影响力。采用旋挖钻机全护筒进行钻孔桩施工，不需要建立泥浆护壁所需的泥浆池，同时也无护壁泥浆排放，因此对环境的污染小，将工程施工给非洲自然生态环境带来的不良影响降至最低，具有较好的社会效益。