旋挖钻机在高速公路桥梁桩基础施工中的应用

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【摘要】旋挖钻机在目前高速公路基础建设中越来越应用广泛，其能适应一般的钻孔深度和不同的直径，旋挖钻机具有成孔快、便于操作的优点，在高速公路基础建设中发挥了巨大的作用，施工中就位迅速准确、进尺快、施工效率高，可节省工期。

【关键词】旋挖钻机；桩基础；高速公路； 应用

引言

信南高速公路是上海至陕西国家重点公路在河南境内的一段，根据设计单位提供的地质资料，沿线属剥蚀岗地区（I）中的一个亚区―岗地边缘缓坡地亚区（其由中更新统洪积层Q2al以及局部上更新统残坡积物Q3dl+pl组成）和河流冲积平原区（II2）中的一个亚区－一级阶地亚区（其为第四系全新统下段Q3al）。岩性上部为粘土、亚粘土。9-16m为粘土夹漂石，漂石的粒径大小不一，最大半径达50。下部以粉砂类土为主，具二元结构。局部分布有淤泥质土，容易造成泥浆中含砂率超标和桩尖沉淀超标且易坍塌。

1、主要机械的选择

1．1 选择的理由

由于施工任务紧、地质情况特殊，经施工单位反复论证，最终选择了国内较为先进的旋挖钻机，型号R518。

1．2 成孔的优点

本方法成孔不用套管，在泥浆（稳定液）保护下钻进；钻锥要多次上下往复作业。这两个施工特点决定了优质泥浆的正确使用是成孔作业的关键。

R518钻机适宜在地质条件为粘性土、亚粘土和砂质粘土的地层工作。

钻机自带动力，功率大，不受施工现场动力变化影响。

所有施工程序均由电脑操作控制，操作简便，施工精度高，所需配套机具少。

钻机就位迅速准确、进尺快、施工效率高，可节省工期。

2、工艺原理

具有自动输土，进钻阻力小，效率高的效果，能做到边钻进，边自动出土，螺旋叶片之间保持较大的空隙，使土便于疏导，避免堵塞。

3、施工操作要点及其质量控制

3．1 平整场地

将桩位周围场地内清理干净，并整平夯实，如地基软弱，应进行加固处理，以利钻机就位工作。由于518钻机是通过电脑自动控制就位准确度和钻机垂直度，因此钻机就位的场地必须要平整坚实。

3．2桩位放样

利用测量仪器准确放出钻孔桩中心位置，设立三个以上控制点，用两个控制点放样，两个控制点校核，以确保桩位准确无误。

3．3 泥浆的配制

旋挖钻机成孔速度快，而且土层属易坍塌地层，要求泥浆护壁速度要快，而且效果也要好。因而我们选择了粘土、纯碱（Na2CO3）、羧甲基颖维（CMC）及水搅拌而成的优质泥浆，该泥浆性能好，比重在1.08左右，酸碱度（PH值）为8～10，粘度为20～24S，失水率为15～20ml/30min。这种泥浆能够迅速在孔壁上形成一层2厚的乳状泥皮，同时，新制泥浆均能使沉淀厚度达到设计要求，不须清孔。

3．4 “自动补浆法”保持水头压力

由于地下水位高，而且地层又极易坍塌，保证孔内外水头差是钻孔过程中保证冲孔质量必不可少的措施。为此，我们使用了“自动补浆法”保持孔内水头压力。方法是：在孔位边开挖一个小泥浆坑（注意：派专人随时给坑内加浆），使坑内泥浆与护筒开口相通。当钻头未入孔时，孔内泥浆要基本上与护筒顶相平，当钻头及钻杆伸入孔内时，泥浆溢出后流入小泥浆坑内暂时储备；当钻杆提出孔后，小泥浆坑内泥浆自动补回孔内。采用这种方法使孔内泥浆得到了及时的补充，保证了孔内水头压力，有效地防止了坍孔。

3．5 沉淀厚度的控制

为避免出现过多的沉淀，成孔后，应至少沉淀1～2小时，然后检查沉淀厚度，如果发现沉淀超标，可以用旋挖钻直接捞出。这样不仅保证了沉淀厚度不超标，而且还可以节约清孔时间。

3．6 特殊地层的成孔措施

胶泥层施工一般用螺旋钻头搅松后，再用钻斗捞出，由于胶泥层容易缩径，钻进时要放慢速度，反复扫孔。遇有漂石、旋挖钻机挖不出来时，可改用冲击钻冲碎，为防止斜孔，应适量加入碎石，而且冲击时，扬程不宜过高，控制在1～2米左右为宜。

3．7 埋设护筒

一般选用钢护筒，其内径以大于设计桩径20为宜。护筒基坑应大于护筒外径30～100，以利回填夯实。护筒埋设完毕，其平面位置偏差不宜大于5，与桩轴线的偏差不得超过1%，此外护筒顶面应高出地下水位1.5～2.0m，并高出原地面0.3m。

3．8 钻机就位

由于钻机为履带式可以行走，且就位有电脑控制，因而可以直接操作钻机移置桩位处，并调整钻机上的对中装置与桩位中心控制点对准，调整好钻杆垂直度，即可完成钻机就位过程。

3．9 钻孔

钻机就位后，即可钻孔。钻进时将钻锥对准孔位中心，操作钻机钻进手柄，通过液压传动装置钻锥的叶片即可将孔中泥砂旋挖至钻锥内，此时操作钻机的掏渣手柄，旋挖出的渣土就被提升起来，再操作钻机的回转装置将钻锥筒移于弃渣位置，并操作钻机下压钻杆装置，使钻锥底部触销上顶，钻锥叶片开起，渣土即被弃落。以此循环，就完成了钻孔的全过程。

作好钻孔记录，随时注意地层变化，当渣样与地质剖面不一致时，采取变换钻头和泥浆配方等技术措施并及时通知监理及设计单位。

旋挖出的渣土应及时运至指定的弃土位置，以保证施工现场的整洁。

钻机的旋转范围之内，要作好安全标识。

当钻孔接近设计孔深时，应特别注意钻杆上的标尺刻度保证孔深，达到要求。

3．10 检孔及清孔

当钻孔达到设计孔深时，立即通知监理，利用检孔器进行检孔。

检孔完毕操纵钻机的掏渣手柄，进行清孔，清孔结束要及时请试验人员取样检测孔内泥浆比重等指标和孔内沉淀厚度，若各项指标在合格范围内，则钻机可移至下一孔进行施工。若不合格，应再次清孔，直至各项指标均满足要求。

3．11吊放钢筋、下导管及水下砼灌注

当清孔完毕并检测合格后，即可进行此道工序。由于此项工序与其它钻进孔方法的施工基本一致。在此不再叙述。灌注时应采取泥浆回收再生利用措施，防止泥浆外溢污染环境。

4、结束语

由于恰当地选择了以旋挖钻机为主，冲击钻配合施工的施工方法，再加上合理的施工安排，按期完成了施工任务。对桩基进行超声波无破损检测，结果混凝土均匀性好，无缩径、夹层和断桩情况，成桩优良率达到了100%。