1、哈尔巴岭特大桥旋挖钻成孔灌注桩施工技术摘要：本文结合吉林至珲春铁路客运专线 JHS-IV 标段哈尔巴岭特大桥工程实例，详尽地介绍了在该桥施工中，采用旋挖钻成孔灌注桩技术。文中着重论述了旋挖钻特点、工作原理、旋挖钻机的分类及成孔的主要工艺过程及操作要点等关键施工环节，在施工中积累了许多实践经验，可为类似工程施工提供借鉴。 关键词：旋挖钻；成孔；灌注；技术 Abstract: this paper to hunchun jilin railway passenger dedicated line JHS - bid IV Hal BaLing super-large bridge project
2、as an example, in the construction of the bridge is introduced in detail, adopts spiral drill hole filling pile technology. This paper emphatically discusses the spin dig drill characteristics, working principle, the classification of the rotating drill and hole of the main technological process and
3、 operating key points and other key construction links, and accumulated a lot of practical experience in construction, can provide reference for similar engineering construction. Key words: spin dig drill; Pore forming; Perfusion; technology. 中图分类号：U443.15+4 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 前言 旋挖钻是上世纪中叶
4、意大利人首先发明的，因使用中的高效率和可靠的质量，而为业主和建筑公司带来丰厚的利润，后德国、日本等国在工程建设中广泛加以使用，使其更加完善，功能更多，目前己成为世界各国铁路、公路、水利、工民建施工中的主要桩基成孔工具。旋挖钻主要用来对地基基础桩基成孔，其钻头有多种形式：如回转斗、短螺旋、岩芯钻头等，根据地质条件的不同，更换不同的钻头，以达到高速、高质的成孔要求。旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械广泛用于市政建设、公路桥梁、高层建筑等地基础施工工程，配合不同钻具，适应于干式（短螺旋） ，或湿式（回转斗）及岩层（岩心钻）的成孔作业，旋挖钻机具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机
5、动灵活，施工效率高及多功能特点。旋挖钻机适应我国大部分地区的土壤地质条件，使用范围广，基本可满足桥梁建设，高层建筑地基础等工程的使用目前，旋挖钻机已被广泛推广于各种钻孔灌注桩工程。 1、旋挖钻的特点 旋挖钻机因具有施工速度快、成孔质量好、环境污染小、操作灵活方便、安全性能高及适用性强等特点, 已成为钻孔灌注桩施工的主要成孔设备, 许多重点工程为确保工程进度和质量, 均将其作为指定施工设备。目前，我国工程建设中大多数旋挖钻机均为德国和意大利的产品, 并已占据主导地位。 2、旋挖钻机工作原理 该钻机采用动力头形式，其工作原理是用短螺旋钻头或旋挖斗，利用强大的扭矩直接将土或砂砾等钻渣旋转挖掘，然后快
6、速提出孔外，在不需要泥浆护壁的情况下，可实现干法施工。即使在特殊地层需要泥浆护壁的情况下，泥浆也只起支护作用，钻进中的泥浆含量相当低，这使得污染大大减少，施工成本降低，施工环境改善，成孔效率高；噪音低、振动小，可作为环保要求高的地区首选机具。 3、旋挖钻机的分类 （1）小型机 钻机扭矩 100kNm, 发动机功率 170kW, 钻孔直径 5001000mm、深约 40m, 整机重量约 40t。小型机的应用市场定位如下: 各种楼房的护坡桩; 楼房部分承重结构桩; 城市改造市政项目中各种桩径小于 1m 的桩; 适用于其它用途的桩。小型机的市场覆盖率达 30%以上。 （2）中型机 钻机扭矩 180k
7、Nm, 发动机功率 200kW, 钻孔直径 8001800mm、深约 60m, 整机重量约 65t。中型机的应用市场定位如下: 各种高速公路、铁路等交通设施桥梁的桥桩; 大型建筑、港口码头承重结构桩; 城市内高架桥桥桩; 其它适用桩。中型机的市场覆盖率达 90%以上。（3）大型机 钻机扭矩 240kNm, 发动机功率 300kW, 钻孔直径 10002500mm、深约 80m, 整机重量约 100t 以上。大型机的应用市场定位如下: 各种高速公路、铁路桥梁的特大桥桩; 其它大型建筑的特殊结构承重基础桩。大型机的市场覆盖率达 10%以上。 4、旋挖钻成孔施工工艺 施工工艺流程见图 1 图 1 施
8、工工艺流程 5、主要施工工艺操作要点 （1）施工准备 平整场地 场地这旱地时，施工前应进行场地平整，清除杂物，对局部松软，淤泥进行换填夯实处理，保证钻机位置处平整、夯实，避免在钻进过程中钻机产生不均匀沉陷。 围堰筑岛 施工场地处于浅水时，采用围堰筑岛。清除堰底河床上的杂物，树根、石块，以减少渗漏，围堰施工从上游开始进行，填筑至下游合拢。采用黏土、亚黏土筑岛，围堰填筑进沿河堤向河中间逐步推进，将填筑料倒在露出水面的堰头上，顺坡送入水中，以免离析，造成渗漏，水面以上的填土要分层夯实。防止围堰坡面受到冲刷，应在外坡面设置土袋加以防护，土袋堆码至堰顶，推码时上下左右应错开，堆码整齐。围堰填筑完成后再将
9、筑岛顶面土层整压实后作为钻机的施工平台。围堰筑岛的高度应比施工期间可能出现的最高水位高出 1.52.0m 测量定位 场地平整后进行桩位放样，桩位测设采用全站仪根据坐标进行放样，桩位放出后，钉好十字护桩，做好测量复核。 制作、埋设护筒 钢护筒采用 610mm 的钢板经过卷板机弯卷后焊制而成，节长一般为 2m。护筒内径比设计桩径大 20cm. 护筒埋置深度视现场的地质情况而定。护筒埋设采用旋挖钻机开孔埋设，人工进行辅助配合。首先使用与设计桩径匹配的钻头进行钻孔，钻孔深度超过护筒埋设深度 1.0m 以上时，及时换用扩孔钻头对埋设护筒段进行扩孔，扩孔深度至护筒设计埋设深度处，然后用钻斗将护筒压入。根据
10、十字护桩控制桩位偏差。护筒至少高出地面 30cm，以防止杂物、泥水流入孔内。 钻机就位、安装 钻机钻孔的作业平台应基本水平，使主机左右履带板处于同一水平面上。钻机钻孔时的站位一般应对准孔桩住置，动力头施工方向应和履带板方向平行，钻机侧向应留有排渣场地。开钻前调整好机身前后左右的水平。 泥浆制备及指标控制 泥浆在钻机施工过程中可防止孔壁坍塌、抑制地下水以及悬浮钻渣等，因此泥浆是保证孔壁稳定的重要因素。旋挖钻机施工一般采用化学泥浆护壁。化学泥浆采用优质膨润土、为碱、纤维素及渗水防止剂等按一定比例配制。为了有利于膨润土和羧甲基纤维素完全溶解，应根据泥浆需用量选择澎润土搅拌机，其转速宜大于 200r/
11、min。泥浆制材料的投放顺序：应先注入规定数量的清水，边搅拌，边投放澎润土，膨润土大致溶解后，均匀地投入纤维素，然后投入分散剂，最后投入增大比重剂及渗水防止剂。泥浆性能指标见表 1 表 1 泥浆性能指标见 施工过程中经常检查泥浆和各种性能指标，确保泥浆对孔壁的撑护作用。 （2）钻进成孔 开孔钻进的控制 钻机就位后，调整钻杆垂直度，注入调制好的泥浆，然后进行钻孔。开始钻进时，采用低速钻进，主卷扬机钢丝承担不低于钻杆、钻具重量之和的 20%，以保证孔位不产生偏差。 旋挖钻进的成孔工艺 旋挖钻机成孔工艺是通过底部带有活门的桶式钻头利用动力驱动钻杆、钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机
12、提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复不断地取土，直至钻至设计深度。钻进过程中，操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。当钻头下降到预定深度后，旋转钻头并施加压力，将土挤入钻斗内，仪表自动显示筒充满时，钻头底部关闭，提升钻头到地面卸土。开始钻进时采用低速钻进，钻进护筒以下 3m 可以采用高速钻进，钻进速度与压力有关，采用钻头与钻杆自重摩擦加压，150Mpa压力下，进尺速度为 20cm/min;200Mpa 压力下，进尺速度为 30 cm/min；260Mpa 压力下，进尺速度为 50 cm/min。钻进过程中严格控制钻进速度，避免进尺过大，造成埋钻事故。 钻进过
13、程中要保证桩孔内泥浆标高，泥浆补充一般采用泵送方式，其速度以保证液面始终在护筒底面以上为标准。钻孔前先用水准仪确定护筒标高，并以此作为基点，按设计要求的孔底标高计算孔深，且孔深不应小于设计深度，超钻深度不大于 50 cm；孔径用孔径仪测量，若出现缩径现象应进行扫孔，符合要求后方可进行下道工序。 扩孔率的施工控制 成孔过程中，操作人员随时观察钻杆是否垂直，钻斗进入孔内要匀速缓慢，控制钻斗提升速度，避免钻斗下产生较大负压作用，造成孔壁坍塌；钻斗挖土进转杆不能转动过快，使桩径增大。 泥浆的回收及排渣处理 在现场设置泥浆循环系统，设置储浆池，沉淀池，浆池容量根据桩长、桩径确定，浆池池壁及池底采用砂浆抹
14、面处理。新拌制的泥浆存放在储浆池内，从桩孔内抽排的泥浆存放在沉淀池内。防止泥浆污染场地，泥浆排放均采取泥浆泵抽排。泥浆在使用过程中经常检查泥浆的各项性能指标，及进清理沉淀池内的沉渣，超标的泥浆采用泥浆处理器分离处理后循环使用。 钻孔过程中，桩孔内挖出的弃渣，由装载机转运至临时存放点，然后用自卸车运至指定弃土场。 终孔时的清孔方法 当钻孔达到设计高程后，及时组织有关人员对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查，孔径及孔形检查用检孔器检查，孔深和孔底沉渣用标准测锤检测，检查确认合格后应立即进行清孔。清孔采用捞砂钻头将沉淀物清出孔外，要求沉渣厚度满足设计或规范要求。 5、工程实例 本桥位于敦化市大石头镇哈
15、尔巴岭村，桥址位于平原冲积区，地面高程为 542.3560.4m，地形相对平坦，主要为耕地，自然坡度为15，坡度较缓。中心里程 DK190+479.7，全长 897.4m，位于直线上。跨孔类型 27-31.1m 简支箱梁。 全桥钻孔桩 276 根，总长 11596 延长米，桩长 32 米至 53 米。基础采用旋挖钻和循环钻相结合的方式进行施工。本文主要以旋挖钻技术来加以论述。 钻孔灌注桩施工中的几个关键工作是施工方法确定、施工机械选型、施工场地布置、钻进、清孔和灌注水下混凝土。在施工时，应随时做好各项技术指标和技术参数的检测工作，及时发现各个环节中可能出现的质量问题，根据不同情况及时采取相应的措施，有效地控制施工过程中的一些通病，提高钻孔灌注桩工程的施工质量。
