浅谈旋挖钻机在桥梁桩基础施工
2018-11-10 9:45:44 点击：
旋挖钻机是近些年进入中国的一种比较先进的钻孔械具，它以其钻进的尺度快，成孔质量好迅速占领了中国建筑业桩基础施工的一席之地，成为桥梁桩基础施工的主要方法，深受广大桥梁建设人员的欢迎。通过旋挖钻机在桥梁桩基础施工中的实际应用，将旋挖钻机的使用情况做一次总结。
关键词：旋挖钻孔 聚合物泥浆
1 旋挖钻机介绍
以湖南山河智能机械有限公司生产的SWDM-22旋挖钻机为例加以说明。
1.1 主要参数：
①机械外形尺寸:长×宽×高16245×2265×3265mm。
②机械整体重量：50.7t。
③发动机功率：246w。
④转速：2100转/分钟。
⑤最大扭矩：220kn.m。
⑥最大直径：2000mm。
⑦钻孔最大深度：66m。
⑧主卷扬提升力：180kn。
1.2 旋挖钻机具有自行行走，对位的特点，可以减少对其他机械的依赖，提高工时效益。
1.3 使用范围：以土层，砂层及砂加卵石层为主。
1.4 施工场地要求：旋挖钻机钻孔，要求钻机场地平整，有足够的出渣堆放地，充足的水源，满足钻孔施工要求。在现阶段桥梁施工要求下，以上几个条件通过开工前的准备工作均能达到要求，满足钻孔施工。
2 钻孔施工
2.1 钻机根据施工放样埋设护筒，钻机对位后应平稳开挖后主机身不能移动。旋挖钻机钻孔，由于钻孔进尺较快，对于桩孔的护壁要求较高，特别砂层，砂加卵石地层要求尤为突出，所以在开始施工钻孔前要充分考虑好护壁方案，准备好充足的护壁材料后方可进行钻孔施工。在现有条件下，推荐使用膨润土或纤维素材料为宜。通过多个工程项目施工取得满意成果。
2.2 钻孔过程中，要根据地层变化，孔内水位变化及时补充护壁材料，确保成孔顺利进行。根据桥梁施工规范要求钻孔桩内的水位一定要高于桩周围的地下水位，并达到一定的差值，差值越大越有利于成孔，越有利于护壁材料充分吸附到护壁，并形成良好护壁，提高成孔质量为提高桥梁桩基质量打下良好的基础。
2.3 详细记录钻孔施工过程。
2.3.1 开钻前，详细了解设计文件给出的地址报告，了解地层结构及变化掌握第一手施工资料。
2.3.2 记录钻孔过程中每个深度（高程）的地层，地质情况。水位变化情况，护壁情况，掌握记录钻孔施工原始资料。
2.3.3 钻孔完成后，应进行清孔，清孔时间、程度应根据实际情况而定。一般情况下土质地层成孔后应停机放置一定时间，待悬浮物落入孔底后将钻头缓慢放入孔内，清除回沉物。如果回沉物较多，可再次进行清空。砂层砂夹卵石，成孔后停机30分钟后就可以清孔，清孔到成孔深度就可以进行下一步施工，这里是因为砂层，砂夹卵石层孔内悬浮物很少，且回沉速度较快、彻底，在较短的时间内就可以完成清空。
2.3.4 钻孔清空完成后对孔径的，垂直度深度进行检测合格后应立即进行灌注砼施工。
3 旋挖钻机钻孔施工实例
3.1 京沈高速公路国际二标段大凌河大桥工程。
大桥位于辽宁省锦州市凌海境内，桩基有效长度40m，直径1.4m，成孔深度在42m-44m之间。地质资料显示，地表下1.5m-2.5m之间为风积砂，颗粒少呈粉状，其下为砂夹卵石层，但卵石粒径较大为200mm以上，密实保水性差。开始钻孔初期采用正循环和反循环钻孔均不能解决大粒径卵石对钻孔施工的影响，且钻孔时间过长，采用冲击钻钻孔方法又解决不了造浆质量问题且成孔质量较差，清孔时间过长。后采用旋挖钻孔方法膨润土加白灰造浆护壁，取得了良好的工时效益，混合浆体护壁质量好，保水性优良，可以有效地保证孔内水位而且不产生沉淀物。
成孔时间比其他钻孔方式大大缩短，由原来的40小时到现在的3小时，由于钻孔过程中没有产生过多的悬浮物，钻孔完成时在很短的时间内就可以完成清空的工序，很大程度上提高了施工进度。经过检测旋挖钻机钻孔，成孔质量好，扩孔率低，可以减少不必要的浪费。
3.2 阜新市阿金公铁立交桥工程。
阿金市公铁立交桥工程位于辽宁省阜新市境内，大桥桩基有效长度27m，桩径为1.5m，钻孔深度为30m，地表下2m为地表土，其下为泥岩密度较大，地层稳定，保水性好。开始钻孔初期投入少量膨润土造浆护壁之后就不用加任何护壁材料相比其他地层钻孔进尺较慢约为4m/h，由于钻孔过程中产生的悬浮物较多故清空时间较长，但成孔质量好，无扩孔现象，护壁稳定，有利于下道工序施工。
3.3 朝阳-黑水高速公路老哈河大桥工程。
老哈河大桥位于辽宁省朝阳市境内，桩基有效长度为40-48m，桩径为1.4m，成孔深度为53m-52m，地面下1m为风积砂。通过埋设钢护筒置于孔外部，其下为黑粘土、黄粘土、及少量砂层，地层稳定。开始钻孔时可投入少量的膨润土造浆护壁，之后不需要加任何护壁材料就可以满足钻孔施工。相比其他地层，钻孔进尺速度快，钻孔速度为15m/h。孔内悬浮物较少，一般可在1小时内完成清空，孔壁稳定，有个别扩孔现象，但不影响桩基工程质量。
由于孔底有少量砂层，故旋挖钻孔到砂层时应注意水位变化，必要时补充膨润土加强护壁，确保钻孔顺利进行，避免扩孔、塌孔，影响成孔质量。
3.4 小什字街公铁立交桥工程。
小什字街公铁立交桥工程位于辽宁省沈阳市境内（在建）。大桥有效桩长为15m-32m，桩径为1.5m，钻孔深度为19m-36m，地面下1m为回填路面，可以通过埋设钢护筒置于孔外，其下为细砂层、粗砂层，密度较小、不稳定、保水性差。
根据地层特点，采用旋挖钻孔，纤维素护壁，同时充分保证孔内水位，要求有充分的水源，在满足上述条件下进行钻孔，进尺速度可达15m/h。由于纤维素护壁不产生任何回沉物。钻孔过程中产生的悬浮砂砾又能及时落入孔底，故钻孔完成后，清孔过程以完成，可以直接进行下道工序施工。由于纤维素成本很高，故提高了钻孔成
本。
通过以上工程实例可以得知，旋挖钻孔速度、成本较低、钻孔质量可控。在桥梁砖基础施工中广泛使用，得到一致好评。对相对复杂地层的桩基础可以参照上述几种底层的施工方法综合利用，亦会取得比较好的结果。特别是旋挖钻机加压系统的使用大大提升了它的使用范围。
各类地层的旋挖钻孔情况比照
4 旋挖钻机存在一些问题
旋挖钻机比较其他钻孔方式有较大优势得到广泛使用但也存在一些问题。
4.1 旋挖钻机自身体积大，运输比较困难，需用大吨位运输车辆。
4.2 旋挖钻机工作需要较平整的作业面。
关键词：旋挖钻孔 聚合物泥浆
1 旋挖钻机介绍
以湖南山河智能机械有限公司生产的SWDM-22旋挖钻机为例加以说明。
1.1 主要参数：
①机械外形尺寸:长×宽×高16245×2265×3265mm。
②机械整体重量：50.7t。
③发动机功率：246w。
④转速：2100转/分钟。
⑤最大扭矩：220kn.m。
⑥最大直径：2000mm。
⑦钻孔最大深度：66m。
⑧主卷扬提升力：180kn。
1.2 旋挖钻机具有自行行走，对位的特点，可以减少对其他机械的依赖，提高工时效益。
1.3 使用范围：以土层，砂层及砂加卵石层为主。
1.4 施工场地要求：旋挖钻机钻孔，要求钻机场地平整，有足够的出渣堆放地，充足的水源，满足钻孔施工要求。在现阶段桥梁施工要求下，以上几个条件通过开工前的准备工作均能达到要求，满足钻孔施工。
2 钻孔施工
2.1 钻机根据施工放样埋设护筒，钻机对位后应平稳开挖后主机身不能移动。旋挖钻机钻孔，由于钻孔进尺较快，对于桩孔的护壁要求较高，特别砂层，砂加卵石地层要求尤为突出，所以在开始施工钻孔前要充分考虑好护壁方案，准备好充足的护壁材料后方可进行钻孔施工。在现有条件下，推荐使用膨润土或纤维素材料为宜。通过多个工程项目施工取得满意成果。
2.2 钻孔过程中，要根据地层变化，孔内水位变化及时补充护壁材料，确保成孔顺利进行。根据桥梁施工规范要求钻孔桩内的水位一定要高于桩周围的地下水位，并达到一定的差值，差值越大越有利于成孔，越有利于护壁材料充分吸附到护壁，并形成良好护壁，提高成孔质量为提高桥梁桩基质量打下良好的基础。
2.3 详细记录钻孔施工过程。
2.3.1 开钻前，详细了解设计文件给出的地址报告，了解地层结构及变化掌握第一手施工资料。
2.3.2 记录钻孔过程中每个深度（高程）的地层，地质情况。水位变化情况，护壁情况，掌握记录钻孔施工原始资料。
2.3.3 钻孔完成后，应进行清孔，清孔时间、程度应根据实际情况而定。一般情况下土质地层成孔后应停机放置一定时间，待悬浮物落入孔底后将钻头缓慢放入孔内，清除回沉物。如果回沉物较多，可再次进行清空。砂层砂夹卵石，成孔后停机30分钟后就可以清孔，清孔到成孔深度就可以进行下一步施工，这里是因为砂层，砂夹卵石层孔内悬浮物很少，且回沉速度较快、彻底，在较短的时间内就可以完成清空。
2.3.4 钻孔清空完成后对孔径的，垂直度深度进行检测合格后应立即进行灌注砼施工。
3 旋挖钻机钻孔施工实例
3.1 京沈高速公路国际二标段大凌河大桥工程。
大桥位于辽宁省锦州市凌海境内，桩基有效长度40m，直径1.4m，成孔深度在42m-44m之间。地质资料显示，地表下1.5m-2.5m之间为风积砂，颗粒少呈粉状，其下为砂夹卵石层，但卵石粒径较大为200mm以上，密实保水性差。开始钻孔初期采用正循环和反循环钻孔均不能解决大粒径卵石对钻孔施工的影响，且钻孔时间过长，采用冲击钻钻孔方法又解决不了造浆质量问题且成孔质量较差，清孔时间过长。后采用旋挖钻孔方法膨润土加白灰造浆护壁，取得了良好的工时效益，混合浆体护壁质量好，保水性优良，可以有效地保证孔内水位而且不产生沉淀物。
成孔时间比其他钻孔方式大大缩短，由原来的40小时到现在的3小时，由于钻孔过程中没有产生过多的悬浮物，钻孔完成时在很短的时间内就可以完成清空的工序，很大程度上提高了施工进度。经过检测旋挖钻机钻孔，成孔质量好，扩孔率低，可以减少不必要的浪费。
3.2 阜新市阿金公铁立交桥工程。
阿金市公铁立交桥工程位于辽宁省阜新市境内，大桥桩基有效长度27m，桩径为1.5m，钻孔深度为30m，地表下2m为地表土，其下为泥岩密度较大，地层稳定，保水性好。开始钻孔初期投入少量膨润土造浆护壁之后就不用加任何护壁材料相比其他地层钻孔进尺较慢约为4m/h，由于钻孔过程中产生的悬浮物较多故清空时间较长，但成孔质量好，无扩孔现象，护壁稳定，有利于下道工序施工。
3.3 朝阳-黑水高速公路老哈河大桥工程。
老哈河大桥位于辽宁省朝阳市境内，桩基有效长度为40-48m，桩径为1.4m，成孔深度为53m-52m，地面下1m为风积砂。通过埋设钢护筒置于孔外部，其下为黑粘土、黄粘土、及少量砂层，地层稳定。开始钻孔时可投入少量的膨润土造浆护壁，之后不需要加任何护壁材料就可以满足钻孔施工。相比其他地层，钻孔进尺速度快，钻孔速度为15m/h。孔内悬浮物较少，一般可在1小时内完成清空，孔壁稳定，有个别扩孔现象，但不影响桩基工程质量。
由于孔底有少量砂层，故旋挖钻孔到砂层时应注意水位变化，必要时补充膨润土加强护壁，确保钻孔顺利进行，避免扩孔、塌孔，影响成孔质量。
3.4 小什字街公铁立交桥工程。
小什字街公铁立交桥工程位于辽宁省沈阳市境内（在建）。大桥有效桩长为15m-32m，桩径为1.5m，钻孔深度为19m-36m，地面下1m为回填路面，可以通过埋设钢护筒置于孔外，其下为细砂层、粗砂层，密度较小、不稳定、保水性差。
根据地层特点，采用旋挖钻孔，纤维素护壁，同时充分保证孔内水位，要求有充分的水源，在满足上述条件下进行钻孔，进尺速度可达15m/h。由于纤维素护壁不产生任何回沉物。钻孔过程中产生的悬浮砂砾又能及时落入孔底，故钻孔完成后，清孔过程以完成，可以直接进行下道工序施工。由于纤维素成本很高，故提高了钻孔成
本。
通过以上工程实例可以得知，旋挖钻孔速度、成本较低、钻孔质量可控。在桥梁砖基础施工中广泛使用，得到一致好评。对相对复杂地层的桩基础可以参照上述几种底层的施工方法综合利用，亦会取得比较好的结果。特别是旋挖钻机加压系统的使用大大提升了它的使用范围。
各类地层的旋挖钻孔情况比照
4 旋挖钻机存在一些问题
旋挖钻机比较其他钻孔方式有较大优势得到广泛使用但也存在一些问题。
4.1 旋挖钻机自身体积大，运输比较困难，需用大吨位运输车辆。
4.2 旋挖钻机工作需要较平整的作业面。
4.3 对于较复杂的地形尚不能自由使用，如流沙地层。由于进尺速度快、护壁不及时较易造成塌孔；地层比较坚硬的，如弱风化岩，钻进就比较困难。而坚硬的岩石则无法钻进或对机械损伤过大。
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