一、前言

 

　　在当前公路桥梁桩基的施工过程中大多数施工单位会使用旋挖钻机进行挖孔作业，旋挖钻机因其能使用不同的地质条件而被广泛的使用，本文根据工程施工的特点对旋挖钻机的施工工艺、施工原理和施工中需要注意的特点进行阐述和分析。

 

　　二、旋挖钻机工作原理

 

　　旋挖钻机又称钻斗钻，它是利用钻杆和钻头的旋转及重力使土屑进入钻斗，土屑装满钻斗后，提升钻斗出土。这样，通过钻斗的旋转、削土、提升和出土，多次反复而成孔。

 

　　三、旋挖钻机特点及技术指标

 

　　旋挖钻机常为履带式全液压自行式钻机，由操作系统、动力系统、行走系统、钻进系统组成。其操作系统为全自动智能型，电脑控制、液压传动，能自动液压锁杆，配备常式刹车装置，电子深度计数器，电子倾斜仪，自动垂直调节系统等。动力系统由柴油机提供钻进、行走动力。履带式行走系统，其履带间距可调整，最大间距可达4.3m。钻进系统由钻头和钻杆组成，钻头由螺旋钻和掏渣桶组成。钻杆采用轴芯片带动钻头旋转传递钻头钻进所需压力和扭矩。另外，钻机还配有竖向及横向调平系统，确保成孔的垂直度，并能随时显示钻孔的深度，方便掌握钻孔的状况。可适用包括杂填土层、黏土层、粉土层、淤泥层、沙土层、弱风化岩层及含有部分卵石或碎石的地层。对于地质较好或长秒年冻土地区，可采取干挖形式，不需护壁。钻头形式多样，有20多种，可根据不同的地质情况采用不同形式的钻头。是目前国际工程界特别是基础工程领域比较通用的先进钻孔设备之一。以德国产BG18旋挖钻机为例，介绍其主要技术指标如下：钻孔直径500～2000mm，钻孔深度80m，钻杆速度钻进时1～28r/min，丢土时1～60r/min，最大钻杆扭矩222.8kN·m，动力功率145kW，主卷扬机最大提升速度80m/min，履带式底盘，柴油机动力。

 

　　四、成孔工艺

 

　　某公路工程桥梁桩基施工采取旋挖钻机的方式进行组织，在进行成孔工艺中，要按照以下步骤进行操作。

 

　　1、测定桩位：要做到准确无误，放线定位应从测量基准点施测，以避免累积误差，并注意保护控制点，防止桩位受外界因素影响而发生偏差。

 

　　2、钻机就位：桩位复核正确，利用旋挖钻机和人工相互配合埋设护筒，钻机就位时，定位要准确、水平、垂直、稳固；钻机导杆中心线，回旋盘中心线，护筒中心线在同一直线上。

 

　　3、埋设护筒：由人工进行辅助配合，利用旋挖钻的钻斗挤压作用做相应的调整。

 

　　4、护壁泥浆：旋挖钻成孔在护壁泥浆的保护下钻进，因钻机结构决定，钻头钻进时，要多次上下提钻往复操作，如果对护壁泥浆管理不善，就有可能发生塌孔事故。因此护壁泥浆的管理是旋挖钻成孔的关键。在钻进过程中，根据地层不同情况，按平衡钻进原理指导泥浆管理工作，尽量利用地层黏土自然造浆。

 

　　5、钻进成孔：钻进就位后，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，钻斗施加压力，将土挤入钻斗内，当仪表自动显示装满时，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低于护筒底部，通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土和泥浆撑护孔壁，反复循环制成孔。采用磨盘式钻斗或其它工具一次或多次捞渣清孔，以使孔底沉渣满足规范和设计要求为止。

 

　　6、其它注意事项：

 

　　（一）成孔时，发生斜孔、弯孔、缩孔和坍孔或沿护筒周围冒浆以及地面沉陷等情况，应停止钻进，经采取措施后，方能继续施工。

 

　　（二）钻进硬层，每次进尺深度太小，斗内钻渣太少时，换用小直径筒形齿状钻斗，先钻一小孔，然后再用钻斗扩孔钻进，也可换用短螺旋钻进，然后再下钻斗捞渣，钻进速度，应根据土层情况、孔径、孔深、钻机负荷以及成孔质量等具体情况确定，在砂砾、砂卵、卵石地层中钻进时，为保护孔壁稳定，可事先向孔内投入适量粘土球，下入孔内的钻头，其底盘进渣口必须装闭合阀板，以防提钻时砂砾石从底部漏落孔内。

 

　　（三）控制桩顶标高高于设计标高500mm以上，待开挖后截桩头，防止桩头混凝土强度受水和泥浆影响变低。

 

　　五、旋挖钻机的选型

 

　　地质条件、地质构造马平互通分离立交中桥地层主要是第四系残坡积粘土，褐黄色，可塑状为主，局部硬塑状，总体分布均匀，粘结性较好。石社中桥地层主要是第四系冲洪积粘土，褐灰色为主，土质分布不均，局部含少量角砾，而第二层主要是角砾，杂色，局部夹粘土或粉质土，呈松散状，分布不均，易坍塌。桂排大桥地层自上而下是第四系冲洪积层，上层主要是1-3m厚的粉质粘土层，紧接下面就是强风化和中风化白云岩，深褐色，强度在53Mpa左右钻机的选型根据上述三座桥的地质条件，选用的旋挖钻机为徐IXR1050型，其主要技术参数如下：最大扭矩：390KN/m；钻进速度：7-18rpm；钻孔直径：0-2.5m；钻孔深度：105m。钻具的配置、设备特点根据三座桥桩基的直径和岩层的强度，选用1-2.2m直径的单开门截齿捞渣斗钻头和截齿筒钻钻头，配置的钻杆是508型机锁式钻杆。采用旋挖钻机专用液压伸缩式履带地盘，满足其稳定性，主副液压系统均采用负荷传感技术，使液压系统效率更高，其平行四边形铰接机构实现了较大范围的工作区域，钻桅较高的刚性和抗扭曲性，有效地保证了钻孔精度；各铰接采用润滑轴承，转动灵活，实现了360°回转任意角度的排渣；在智能控制系统方面，CAN总线和PLC控制系统的应用，包括钻桅垂直度自动调整、深度自动检测显示、回转角度自动显示等性能，能满足施工要求，能适用于柳武路桩基工程的粘性土地质、中风化以及强风化岩层的施工；其工作原理是通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土，反复循环而成孔。

 

　　六、施工注意事项及事故处理

 

　　1、施工注意事项

 

　　对于软弱地基，钻孔前应对地基进行碾压及硬化处理，避免钻机倾斜影响孔的垂直度。钻孔桩施工各工序要连续、紧密衔接，尽量缩短下钢筋笼的工作时间，并及时向孔内补泥浆，保持水头压力，以免塌孔。根据不同地质情况，必须检测清孔后灌注混凝土时泥浆性能指标，确保泥浆对孔壁的撑护作用。灌注水下混凝土时，混凝土不能太对中漏斗，以免发生“气塞”现象，可采用漏斗口挂一根3m左右的小弯管，以排出高压空气，减少混凝土含气量，确保混凝土的灌注质量。泥浆及钻渣处理，为确保泥浆循环畅通及不污染周围环境，每两个墩位之间均设置不小于桩基体积的封闭型泥浆循环沉渣池，循环净化后的泥浆进入钻孔施工，脱水、干燥分离的残渣运至指定地点弃置。

 

　　2、针对特殊情况下钻孔事故的预防

 

　　坍孔：发生孔内坍塌不严重时，适当加大泥浆比重或者掺加冰胶护壁，必要时回填粘土夹片石混合物到坍孔处以上1.0m～1.2m，如坍孔严重时，应全部回填，等回填物沉积密实后再实行钻孔；如孔口坍塌，可回填重新埋设护筒再钻，或下钢护筒至未塌处以下至少1m。

 

　　钻孔漏浆：如发现漏浆现象，护筒内水位缓慢下降，应补水投粘土慢速转动，或回填土掺片石反复冲击增加护壁。

 

　　七、结束语

 

　　综上所述，在公路桥梁桩基的施工过程采用旋挖钻机能提高施工的质量和施工的进度，提高桩基的施工质量。

 

　　参考文献：

 

　　[1]张启君，国内外旋挖钻机发展现状与结构特点分析[J].建设机械技术与管理，2006

 

　　[2]薛伟.旋挖钻孔灌注桩的施工工艺技术[J].福建建设科技，2010