一、工程概况

 

　　1.京沪高铁一标十二工区位于天津市静海县唐官屯至陈官屯，高架桥梁全长4000m。基础采用钻孔灌注桩，桩径为1.2m，桩长45-50m不等，数量为646根。地基岩土主要以可塑或硬塑状中偏低压缩性粘土、亚粘土、中间夹有中密-密实状态的粉砂层及中密-密实状态的亚砂土层为主。

 

　　2.泰州大桥F01标接线工程位于江苏省扬中市，基础采用钻孔灌注桩，桩径为1.5m，桩长55-63m不等，数量为238根。桩径为1.2m，桩长36-40m不等，数量为32根。地基岩土主要粉砂、细砂、砂砾，中间夹中密-密实状态的亚粘土层为主。

 

　　3.设备特点

 

　　用于工程桩基施工的旋挖钻机是上海金泰工程机械有限公司生产的SD-22型，其最大扭矩为250KN.m，最大旋挖速度25r/min，发动机功率194KW，最大桩径2200mm。适用于粘性土、粉质土、砂土、砂砾等土层施工，该钻机通过钻斗的旋转、削土、取土、提升、卸土，反复循环而成孔，并具有功率大、钻孔速度快、移位方便、定位准确、工作效率高、噪音小、环保的特点。

 

　　二、工程施工

 

　　1.施工方案确定

 

　　根据工程施工处地质情况、施工工期要求紧、施工墩位距离较远、环保等因素，宜选用旋挖钻机成孔。

 

　　2.施工准备

 

　　施工图纸的会审，测量放样，施工场地平整，机械设备、材料的进场。组织施工人员对施工现场进行深入的调查和研究，收集与施工相关资料，采用合理的施工组织方法，使桩基施工保持连续、均衡、有节奏地进行。

 

　　机械设备投入旋挖钻机2台，配备泥浆泵，16～25T汽车吊2台，挖掘机2台等设备。

 

　　3.施工工艺

 

　　3.1机械就位、护筒埋设

 

　　施工场地平整处理，保证旋挖钻机底座场地应平整、夯实，避免在钻进过程中钻机产生沉陷。

 

　　桩位确定后，利用十字线放出四个控制桩位，并以四个控制桩为基准进行埋设护筒。

 

　　护筒埋设：护筒由厚度8-12mm钢板制成，护筒直径比桩基孔径大200mm，护筒长度3.0-5.0m，护筒至少高出地面30cm。以防止杂物进入孔内和保持泥浆柱的压力。

 

　　旋挖钻机在埋设护筒时，应由人工进行辅助配合，护筒埋设利用旋挖机的钻斗挤压作用做相应的调整。

 

　　3.2泥浆调制

 

　　钻孔桩施工中泥浆可以防止孔壁坍塌、抑制地下水、悬浮钻渣等作用，为此泥浆是保证孔壁稳定的重要因素。由于地基岩土中又夹有粉砂土层、亚砂层、细砂及砂砾石层，地下水位较高的特点；而且旋挖桩机施工是纯取土施工，无法象回转钻机产生自然造浆的方式，故调制出良好泥浆的各项性能指标尤为重要。

 

　　泥浆相对密度：1.05-1.15，粘度：18-22s，砂率≤2%，泥皮厚度：<2mm，PH值：大于7。

 

　　施工过程中随时检测清孔后灌注砼时泥浆的各项性能指标，确保泥浆对孔壁的撑护作用，避免发生施工事故。

 

　　3.3钻孔施工

 

　　旋挖钻机采用筒式钻斗。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。当钻头下降到预定深度后，旋转钻斗并施加压力，将土挤入钻斗内，仪表自动显示筒满时，钻斗底部关闭，提升钻斗将土卸于堆放地点。钻机施工过程中保证泥浆面始终不得低于护筒底部，保证孔壁稳定性。通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土和泥浆撑护孔壁，反复循环直至成孔。

 

　　3.4改善钻斗护壁能力

 

　　旋挖钻机施工初期，提升料筒时，发现提升力显著增大，有孔壁颈缩现象。经过详细分析，由于筒式钻斗完全无护壁作用，在提升钻斗时，其下部产生较大负压力作用，致使产生"吸钻"现象，从而造成孔壁颈缩现象。因此，必须对筒式钻斗进行改进。在筒壁上加焊4块双曲面护壁钢板（或增设导流槽），两两对称布置，为防止升降时碰怀孔壁，钻头旋转时双曲面护壁钢板直径小于孔径2cm。由施工现场实践得知，改善后的钻斗在提升过程中液压系统压力显著减小，钻孔颈缩现象得到改善。

 

　　3.5控制钻斗钻进、提升速度

 

　　旋挖钻机钻进过程中应严格控制钻进速度，避免钻进尺度较大，造成埋钻事故，同时钻进尺度过大，泥浆中过多的沉渣，破坏泥浆的性能，给清扫孔和成桩质量带来很大的隐患，特别是在泰州大桥F01标接线工程施工中，由于江苏扬中市是长江冲积形成，除孔深40M左右有一层5-6M亚粘土外其余是粉砂、细砂和砂层；在该地层施工中应严格控制钻进速度，每一回次的钻斗取土（砂）在80-90%，取土少于50%在钻具提升过程中，钻斗形成压差，砂土很容易从钻斗底部漏出，使孔内沉渣增多。

 

　　若钻机升降钻斗时速度过快，钻斗外壁和孔壁之间的泥浆冲刷孔壁，再加上钻斗下部产生较大负压作用，造成孔壁颈缩、坍塌现象。所以钻斗提升时应严格控制其速度，经现场实践得知，钻斗升降速度保持在0.75-0.80m/s。当钻斗粉砂层或亚砂土层时，其升降速度应更加缓慢。

 

　　三、质量控制

 

　　1.泥浆的质量控制

 

　　采用优质的泥浆维护孔壁的稳定相当重要。施工前，对该地区钠基质膨润土进行配制，静放24小时，观察其离析状况，选择胶体率98%以上，静放24小时无离析状况的钠基质膨润土，配制时在泥浆加1-2%（重量）Na2CO3和CMC，增加泥浆的絮凝和泥浆池中沉砂效果；其技术参数：钻井液比重为1.08～1.15g/cm3、钻井液粘度18～22秒、PH值8-9。

 

　　随着施工进度的增加，地下水的作用及钻斗取土、提升过程漏落的砂土（沉渣占砂土层取土量的3-8%）悬浮在泥浆中，泥浆的性能变坏；实际施工中采用泥浆沉淀池和除砂机，有效控制泥浆中的含砂量；制备充足的泥浆，防止孔内泥浆流失和钻斗取土、提升、卸土过程中的泥浆流失，保证孔内泥浆柱有足够的压力。

 

　　2.施工速度控制

 

　　根据桩孔的直径和孔深如泰州大桥F01标，桩径为1.5m，桩长55m的桩，正常施工时间为4-5小时（从开孔到终孔，不包括移机和埋设护筒），且90%地层主为砂层，成孔后如果不及时灌注水下砼，3-4小时必产生坍孔现象。项目部一方面正确选择成孔时间，另一方面缩短下钢筋笼时间，由原来的钢筋笼对接焊改为螺纹连接，这样，由原来的下钢筋笼4小时缩短到1-1.5小时，确保了桩孔的质量。

 

　　四、结束语

 

　　随着工程地质重要条件的不断变化，对旋挖桩机的施工要求也有所不同，如嵌岩、砾等不同地质条件下的施工，所选择的钻斗、加压装置各不相同，本文主要对软弱地质及砂层、易坍塌地层的施工方法，供大家参考。