旋挖钻机施工方法具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔效率高、适应性强、环保的优点。旋挖钻机在新建的昆安高速公路明波立交桥大直径桩基施工中发挥了积极作用，同时使现场技术人员从中掌握了新技 
　　术加快了施工进度，确保了工程质量。从而推广旋挖钻机的应用。 
　　关键词：旋挖钻机；聚合物泥浆 旋挖钻泥浆
　　 
　　 
　　中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号： 
　　一、工程概况 
　　云南昆明（大观收费站）—安宁（和平村）高速公路项目位于云南省昆明市西山区及安宁市境内，是国道主干线（GZ65）上海—瑞丽公路地处云南省境内的一段，是昆明市通往滇西八地州市的主要交通干道，也是云南省规划的“三纵三横”公路网的组成部分。本项目的建设，对形成完善、快捷、安全的国道主干线公路网，促进云南经济全方位发展，加强省际和地区间的经济、信息交流具有重要作用。本合同段桥梁主线全长1.342km，匝道桥梁全长1．89km，桩基础230棵，2.5米大直径桩基16棵，主要位于主线左右幅的第24、25、26、27、28、29、33、34号墩，其主线跨径50米的的钢箱梁处，总计桩基16棵，桩基深85m，桩基直径2.5米，由于桩基较深，直径较大，在2005年，昆明原有正反回旋钻机的钻孔直径难以满足2.5米大直径桩的施工，最后项目部决定采用新技术、新工艺，第一次从外省引进旋挖钻机钻孔技术；旋挖钻机采用德国进口的旋挖钻机SYR320型钻机，钻机自重75吨，设备主要从青海的西宁运到昆明。 
　　二、工程施工 
　　1、施工准备按施工技术要求，结合钻孔场地地形、地质、水文资料和桩顶标高等情况做好了以下工作： 
　　(1) 施工场地平整及地下管线探查；由于桥梁线形沿昆明南过境路线进行布设，由于车流量较大，人员来往频繁，各个钻孔施工平台全部采用钢质彩瓦围护；在昆安高速公路明波立交，由于桥梁护筒的埋设过程中我们采用了人工挖孔钢筋混凝土护壁的方法；在参照了附近的管网分布图后，决定对所有的桩基，在地面6米以下采用人工挖孔，并对挖孔的深度进行钢筋混凝土护壁，挖孔的孔壁钢筋混凝土标号采用和桩基同标号的混凝土进行护壁，在挖深至6米后，探明了不有地下管线，才摆放钻机进行成孔工作。人工挖孔成型的钢筋混凝土护筒，按照护筒埋 设的规范要求布置。 
　　(2) 设置泥浆系统。泥浆池设置在c匝道及主线之间的红线范围内；泥浆系统内配置0.40 m3泥浆搅拌机和泥浆净化机各l台，3PNL型泥浆泵2台及主线储浆池1个，ф150输浆管300米。储浆池和回浆池的容积均为8 米(长)X 6 米(宽)×2 m(高)，泥浆采用泥浆泵送至孔内。泥浆制备当时主要是采用从湖南用火车将膨润土运输到昆明后用汽车运到工地，按照技术规范要求配置，导致泥浆制备的费用较大，之后采用了昆明周边的红土制备泥浆，效果基本相同，大大节约了工程费用。 
　　三、 旋挖钻机钻孔施工 
　　3.1 钻机选型 
　　根据本工程的地质条件和桩长、桩径，选用SD200/220 型旋挖钻机，钻机扭矩为180kN•m，发动机功率200kW，钻孔直径0.8～1.8m，钻孔深度可到60m左右，整机质量约65t。全线共投入8台旋挖钻机，并配备旋挖钻斗和短螺旋钻头，以适应不同的土层。 
　　3.2 施工工艺 
　　⑴ 桩机就位 
　　旋挖钻机就位前需平整场地，对软土进行填料压实，施工便道做好排水，防止桩机倾斜位移。测量放线确定桩位，用两根互相垂直的直线相交于桩点，定出十字控制点。调整旋挖钻机桅杆垂直，钻头中心对准桩位，对中完成后设置并锁定各项数据。 
　　⑵ 护筒埋设 
　　护筒埋设由人工与旋挖机配合完成。一般采用1.5m～2m长的钢护筒，人工清除道路表面沥青及结构层后，利用旋挖钻机进行开孔，人工配合埋设护筒。对于深厚杂填土的土层采用壁厚为10mm 的长钢护筒穿越，由旋挖钻机将钢护筒压入土层中，护筒底埋置于稳定土层中至少0.5m。护筒顶面高出地面20cm，内径大于钻头直径100mm，上部开设2个溢浆孔。护筒埋设位置应准确，利用十字线定出四个控制点进行定位，护筒中心与桩位中心应一致，偏差不得大于5cm，倾斜度偏差不大于1%。护筒外侧的空隙填压紧密，并测量筒顶水平面标高。 
　　⑶ 旋挖成孔 
　　旋挖钻机成孔利用钻头回转切削土层，将切削下的碎土装进钻斗内，钻机将钻斗提出孔外卸土，如此循环往复，是一个短回次、多回次的过程，直至钻至设计深度。旋挖钻机挖出的碎土等需装载机及运渣车辆配合，及时将钻渣转移至指定堆放场地。 
　　旋挖钻机成孔过程中，采用静态泥浆护壁钻进工艺，泥浆选用优质膨润土。随旋挖钻进孔深增加及泥浆损失，及时向孔内补充泥浆，泥浆一般应高出护筒底口1m以上。旋挖钻机钻进过程中注意土层变化，土层发生变化时应取样与地质资料进行核对，并做好钻进记录。钻进至钻机显示深度在设计深度以上1 m 左右时，采用经检定过的钢丝测绳进行精确测量，避免出现后期超钻深度过大。 
　　⑷ 泥浆制备及循环净化。 
　　本桥桩基穿过的地层有黏土、粉砂土、泥岩层、草煤层等，为此，钻孔中采用优质泥浆进行钻孔固壁，造浆配合比按照每立方：水（978公斤）：膨润土（80公斤）：纯碱（2公斤）；之后采用添加红土后的配合比：水（980kg）：膨润土（10kg）：红土（70kg）:纯碱1kg）。 
　　⑸ 按配合比在搅拌机中加入定量水，再向搅拌机中加入定量的膨润土和外加剂，搅拌5 min后将泥浆放入泥浆池中进行膨化待用。泥浆膨化后使用泥浆泵输送到孔中。 
　　⑹ 入孔泥浆比重为1．05～1．1；桩基为粘土层的，泥浆比重控制在1.1左右；在粉砂层泥浆的比重控制在1.25左右；草煤层及泥炭层泥浆比重控制在1.05～1.0内；新制泥浆的含砂量不大于4％ ；胶体率不小于95％ 。 
　　⑺ 清孔 
　　旋挖至设计标高后，用筒式钻头在原处继续旋转数圈进行掏渣清孔，清孔速度不宜过快，并保持孔内泥浆的水头高度。下入钢筋笼后，再测孔底沉渣厚度是否超标，如超标则用吊机吊起钢筋笼，旋挖钻机进行二次清孔。 
　　⑻ 钢筋笼安装 
　　钢筋笼采用分节下放，孔口焊接的方式安装。钢筋笼的吊装采用三点起吊，入孔时避免碰撞孔壁，垂直下放。先将下节笼挂在孔口，随即吊起第二节进行焊接，逐节焊接下放，各节笼焊前须对上下节主筋位置进行校正，使上下节保持垂直。节段较多时，可先在现场水平焊接两节，一起起吊，减少成孔后在孔口钢筋笼的焊接时间。 
　　⑼ 浇筑水下混凝土 
　　钢筋笼安装完毕后，尽快下放导管浇灌混凝土。水下浇灌混凝土按规范要求施工，在浇筑过程中采用移动式钢板箱泥浆池进行泥浆回收，循环利用，减少损失，保护环境。 
　　⑽ 检孔 
　　主要检查孔径、垂直度和孔深。用笼式检孔器检测；检孔器用φ20的钢筋加工制作，其外径比设计桩径小2 cm，长度为4倍的设计桩径；检测时，将检孔器吊起，把测绳的零点系于检孔器的顶端，使检孑L器的中心、孔的中心与起吊钢丝绳的中心处于同一铅垂线上，慢慢放入孔内，通过测绳的刻度加上检孔器4 m的长度判断其下放位置，如上下畅通无阻直到孔底，表明钻孔桩成孔质量合格，如中途遇阻则表明在遇阻部位有缩径或孔倾斜现象，需重新下钻头处理。通过对全部的孔径进行检测，全部的成孔质量合格。 
　　四、旋挖钻孔坍孔的处理措施 
　　⑴ 坍孔处理：在钻孔过程中发生坍孔，要查明原因并进行分析处理，可采用将护筒加深等措施后继续钻进。根据现场情况，也可在泥浆中加人部分水泥，同时增大泥浆比重(控制在1．15—1．4之间)，以改善其孔壁结构。钻头每次进入液面时速度要非常缓慢，等钻头完全进入浆液后，再匀速下到孔底，每次提钻速度应控制在0．3—0．5 m／s。坍孔严重时，应回填后重新钻孔。 
　　⑵ 缩孔处理:钻孔发生弯孔缩孔时，一般可将钻头提到偏孔处进行反复扫孔，直到钻孔正直。如发生严重弯孔和探头石时，应采用小片石或卵石与黏土混合物回填到偏孔处，待填料沉实后再钻孔纠偏。在施工过程中，由于滇池边的地质主要是草煤层及泥炭层，缩孔经常发生，在左幅25号墩桩基的施工过程中，就发生了缩孔现象，多次下放钢筋笼无果，只好重新下放检孔器检孔，在到65米的时候，检孔器无法下放，只好采用旋挖机重新成孔，最后圆满完成了成孔工作。 
　　⑶ 埋钻和卡钻的处理：埋钻主要发生在一次进尺太多、在砂层中泥浆沉淀过快；卡钻则主要发生在钻头底盖合拢不好，钻进过程中自动打开或在卵石地层钻进时卵石掉落等；埋钻或卡钻发生后，在钻头周围沉淀了大量的泥浆而形成很大的侧阻力。因此，处理方案应首先消除阻力，严禁强行处理，否则有可能造成钻杆扭断、动力头受损等更严重的事故。事故发生后，应保证孔内有足够的泥浆，保持孔内压力，稳定孔壁，防止坍塌，为事故处理奠定基础。 
　　五、施工注意事项 
　　⑴ 旋挖钻成孔工艺不适宜施工硬度较大的岩层，主要原因是钻进效率低、钻齿磨损大，钻杆易扭曲变形，机械故障率高。 
　　⑵ 根据地质情况正确选用适当机型，尽可能发挥机械的最大效能。不要让钻机在极限状态下工作，以免增加机械故障率。 
　　⑶ 施工前，要求对操作人员进行技术培训。施工过程中，注意对机械的保养，防止机械发生故障后，更换配件修复时间较长，影响工程进度。 
　　⑷ 旋挖钻机自重大，加之使用大型起重机械辅助作业，会对地基产生较大的附加应力。因此在软土地层上施工时，护筒的壁厚、埋深要适当加大，防止产生缩径、塌孔。 
　　⑸ 经常检查钻机钻杆的垂直度，防止斜孔。 
　　⑹ 其他施工工艺事项应严格按照桥涵施工技术规范和标准进行施工。 
　　六、桩基的施工质量 
　　检测昆安高速公路二合同段的桩基检测，采用的检测方法是超声波无破损检测，是业主委托的第三方检测，用专门的检测仪器对数据处理与判断分析软件对接收信号的各种声波参量进行综合分析，对桩身混凝土的完整性、内部缺陷性质、位置以及桩混凝土的总体均匀性等级做出判断，完成检测工作。通过对明波立交的大直径桩的检测，对桩基的施工质量及完整性分析，全部桩基检测合格。 
　　七、旋挖钻机的优缺点 
　　通过明波立交大直径桩基的施工，对旋挖钻机的施工有了全面的了解，并掌握了其施工工艺，其优缺点主要有以下几点；旋挖钻机成孔时间较短，85米的桩基成孔在5小时可以完成，和正反循环钻机（成孔7天左右）相比，大大缩短了成孔时间，对工程的施工工期有较大的促进作用，能产生巨大的经济效益。在桩基完成后进行检测，由于成孔及泥浆的各项指标较好，检测后和其他方法比较，桩基的质量相对较好，能较好保证桩基的施工质量。 
　　缺点：泥浆的制备要求较高，设备费用较大，成孔和其它方法比较费用相对较高。 
　　八、结语 

　　通过以上钻孔桩的成功实施,证明我们所采用的旋挖钻机钻孔的施工方案、方法是成熟的、可行的。在进行大直径、深孔钻孔桩以及在以淤泥质黏土、较厚覆盖层、岩层地质为主的地层中施工时,只要采用的方法得当,利用旋挖钻机的施工可以有效地缩短从钻孔至灌注之间的时间,只要在施工过程中控制好泥浆的各项指标以及在各种地质条件下的钻速、钻压等,可以有效的防止出现塌孔、埋钻、缩颈等现象。同时利用旋挖钻机施工可以保证其孔型、孔径、垂直度符合相关验收标准要求,并可以有效的控制混凝土灌注时的充盈系数,提高经济效益。由于旋挖钻机泥皮较薄,孔壁为螺旋线型,可以有效地提高钻孔桩的质量。由于旋挖钻机钻渣为固体钻渣,对环境污染小,有利于满足环保要求,同时旋挖钻机成孔效率高、成孔质量好, 在施工的过程中有利于工期的控制,对于经济效益和社会效益均有较大的积极作用。