旋挖钻机在合肥轨道交通2号线玉兰大道站围护桩施工中的应用

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摘 要：旋挖钻机成孔技术是较先进的桩基施工工艺，本文通过对地铁车站围护桩施工中该工艺的适用范围、优势等进行分析，探讨该工艺在地铁工程中的广泛应用。

关键词：旋挖钻机地铁 围护桩

中图分类号：P634文献标识码： A

1、工程概况

1.1设计概况

合肥市轨道交通2号线玉兰大道车站地处合肥市高新区长江西路与玉兰大道交叉口处，基坑支护设计为钻孔灌注桩+内支撑形式，明挖顺作法施工。车站主体围护桩采用φ800@1000钻孔灌注桩，设计桩长20.7m～23.5m，桩孔清孔后沉渣厚度小于10cm，交通流量较大，对安全、文明施工和环境保护要求高。

1.2地质概况

地形为二级阶地地貌，地面高程41.9～44.5m，相对高差0～3m。自上而下分别为人工填筑土、黏土、全风化泥质砂岩、强风化泥质砂岩、中等风化泥质砂岩，各分层情况如下：

人工填筑土（Q4ml）

杂色，0～0.2m为沥青路面；0.2～1.3m为砼路面，由中粗砂夹碎石混填；1.3～3.0m以黏性土为主，夹有少量碎石。

黏土（XQ3)

灰黄色、黄褐色，可塑性，土质较纯，稍有光泽反应，含氧化铁锰质及高龄土团块，干强度、韧性高，切面光滑。主要分布于车站小里程端及中段人工填筑土层之下，层厚2.2～10m，埋深5.2～13m。

黏土（XQ3)

灰黄色、黄褐色，硬塑状，土质较纯，稍有光泽反应，含氧化铁锰质及高龄土团块，干强度、韧性高，切面光滑，局部夹姜石，广泛分布于人工填筑土及可塑性黏土层之下，厚度变化较大，层厚4.7～13m，埋深2.6～13m。

全风化泥质砂岩（K2z)

紫红色，全风化，原岩结构基本破坏，但尚可辨认，岩体风化严重，胶结程度差，岩芯风化呈砂土状，手捏易碎，合金干钻进尺较快，段内成呈状分布黏土层下，层厚0.7～8m，埋深10.7～18.1m。

强风化泥质砂岩（K2z)

紫红色，砂质结构，泥质胶结，原岩结构基本破坏，风化裂隙发育，岩芯风化呈碎块状，块状块径2～8cm，局部为柱状，柱状节长4～23cm，岩质较软硬不均，遇水易软化，段内成呈状分布，层厚0.7～7.4m，埋深13.6～25m。

中等风化泥质砂岩（K2z)

紫红色，中风化，砂质结构，泥质胶结，中厚层构造，锤击声哑，断面粗糙，节理裂隙稍发育，岩芯风化呈碎块状，块状块径2～8cm，局部呈柱状及短柱状，一般节长10～40cm，最大节长60～100cm，中风化岩面埋深一般在13.6～25m。天然密度ρ=2.12～2.33g/cm，天然极限抗压强度为fc=1.1～8.2MPa，饱和极限抗压强度为fr=1.3～6.0MPa，为极软岩～软岩。

车站底板结构主要坐落在、全～强风化泥质砂岩中，围护桩底均坐落在中等风化泥质砂岩层中。

表1.2-1 玉兰大道站土层物理力学性质指标表

1.3水文地质

车站范围内地下水总体不发育，主要为上层滞水，第四系空隙水及基岩裂隙水。上层滞水主要赋存于表层的人工填土层中，水量微弱，第四系孔隙水主要赋存于黏土层中，粘土层分布广泛，埋深浅，成层性较好，含水量较小。黏性土透水性和富水性均较弱，勘察期间地下水位埋深标高41.85～37.4m，年水位变化幅度约3～5m。基岩裂隙水主要赋存于强、中等风化泥质砂岩带中。

2、旋挖钻机设备

2.1工作原理

旋挖钻孔施工是利用钻杆和钻斗的旋转,依靠钻杆和钻头自重切入土层，斜向斗齿在钻机回旋时切下土块填满钻斗后提升钻斗出土。钻斗内装满土后，由起重机快速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及钻斗旋转而自动排出，反复循环成孔。

2.2钻机选型

旋挖钻机是一种成孔作业的自行式施工机械，广泛用于市政、桥梁、高层建筑、地铁工程等各类桩基施工，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。

结合玉兰大道车站地质水文设计、现场周边环境及，施工中选用山河智能SWDM25型、三一SR-220型旋挖钻机各1台。

3、旋挖成孔施工工艺

旋挖钻机成孔施工工艺见下图。

4、旋挖成孔工艺主要优势

4.1自动化程度高

履带底盘承载，接地压力小，适合于各种工况，在施工场地内行走移位方便，机动灵活，对桩孔的定位非常准确、方便。

4.2 成孔质量好

一般钻机的机架和钻杆都比较单薄，钻进过程中靠重力来保证垂直度，如遇硬岩就会偏，另外泥浆消耗量大，泥浆中的渣质不易清理。而旋挖钻机的钻杆比普通钻机粗的多，机架稳固，且旋挖钻机有自动测斜装置，垂直度、深度均有仪表显示，钻机底盘可伸缩并自动整平。因此钻进时非常稳定，可随时监视并调整钻孔的垂直度，具备自动测深装置，绝对保证钻孔深度，提高钻孔质量。成孔后在孔壁上形成较明显的螺旋线，有助于提高桩的的摩阻力。经过土方开挖检验，旋挖桩机成桩质量的垂直度良好，桩基检验全部合格。

4.3 广泛适应性

硬土地层由于传统钻机的自重有限，不可能给钻头施加更大的进给压力。而旋挖钻机由于采用动力头装置，动力头的给进力加上钻杆的重量，钻进能力强。据统计，在相同的地层中，旋挖钻机的成孔速度是转盘钻机的 8～15 倍。旋挖钻机适用于淤泥质土、粘土、砂土、卵石层等地层。

4.4 环保性

旋挖钻机在施工过程中，噪音低，振动小，泥浆用量少，钻渣流动性小，可进行集中堆放或用翻斗车外运，有利于现场文明施工，机械化程度高，进而降低了施工成本，也改善了施工环境。

旋挖钻自带柴油动力，并排除了动力电缆造成的安全隐患。施工移运中，无需吊装，能适应恶劣地形，一切吊装作业可由本机卷扬设备处理。

4.5 施工效率高

旋挖钻机的钻杆为抽拉式与钻头相连，在油缸的加压下经过提升快速回转倒土，大大提高了钻孔效率。在相同的地质条件下:普通的回转钻机每 3～4天完成1个孔,旋挖钻机每 3～4小时可完成1个孔；经验表明旋挖钻机的施工效率是普通回转钻机的14～24倍。本站施工中各岩土层施工效率如下：黏土层 15～22m/h；强风化泥质砂岩层 10m/h；5MPa以下的软质岩层8m/h。

5、结束语

旋挖钻机具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔效率高、适应性强、环保等优点。尽管旋挖钻机投资较高，但适应性强，可以有效节约成本、缩短工期、提高文明施工水平。玉兰大道车站围护桩设计共计376根，2台旋挖钻施工工期62天，平均成桩6-8根/天。

参考文献：

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[2] 邵建丽,陈霞.旋挖钻机在地铁三号线4标钻孔桩施工中的应用[J].隧道建设.2008年06期

[3] 孙西振.旋挖钻成孔在钻孔灌注桩中的应用[J].江淮水利科技.2010年02期

[4] 蔡加玲.浅谈旋挖钻机成孔灌注桩在某项目钻孔桩施工中的应用[J].广东科技.2011年14期