1、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 8001000 钻孔灌注桩，设计桩长20.7m23.5m，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
2、高。 1.2 地质概况 地形为二级阶地地貌，地面高程 41.944.5m，相对高差 03m。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，00.2m 为沥青路面；0.21.3m 为砼路面，由中粗砂夹碎石混填；1.33.0m 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 2.210m，埋深 5.213m。 黏土（XQ3) 灰黄色、黄褐色，硬塑状，土质较纯，稍有光泽
3、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 4.713m，埋深 2.613m。 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 0.78m，埋深 10.718.1m。 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 28cm，局部为柱状，柱状节长423cm，岩质较软硬不均，遇水易软化，段内成呈状分布，层厚0.77.4m，
4、埋深 13.625m。 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 28cm，局部呈柱状及短柱状，一般节长 1040cm，最大节长 60100cm，中风化岩面埋深一般在 13.625m。天然密度 =2.122.33g/cm，天然极限抗压强度为 fc=1.18.2MPa，饱和极限抗压强度为 fr=1.36.0MPa，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
5、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 41.8537.4m，年水位变化幅度约 35m。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
6、，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
7、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
8、同的地层中，旋挖钻机的成孔速度是转盘钻机的 815 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 34 天完成 1 个孔,旋挖钻机每
9、 34 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 1424 倍。本站施工中各岩土层施工效率如下：黏土层 1522m/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： 1 贺婷.浅谈旋挖钻机在地铁工程中的应用J.广东土木与建筑.2007 年 04 期 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
