摘要：基于旋挖钻机所具备的快捷、高效、环保性能，在当前为诸多施工企业及社会各界所认可。本案以旋挖钻机在哈大铁路客运专线中的施工为例，就其施工技术及钻头选择进行了系统研究。

　　关键词：哈大铁路；钻孔桩；旋挖钻机；施工；钻头；研究

　　城市化发展推进过程中，诸多基础建设得以大范围的持续拓宽，以人为本和谐理念也在建设环境下被广泛提倡，因此也促发了现代工程建设中，工程桩基础方面对现浇混凝土灌注桩基础的频繁使用，就其他基础予以了有效替代。
　　
　　旋挖钻机以其生产效率高、环境污染小、功能全面等特点，良好吻合了上述全面发展的需求，得以在国内诸多现浇混凝土灌注桩工程施工中大幅运用。其通过大型的装机功率计输出扭矩和轴向压力，配合以不同的钻具，能够对全国各地区地质条件良性适应，一举成为建筑基础施工范围内成孔作业的首选施工机械。以下为旋挖钻机在哈大铁路客运专线施工中的具体分析研究，笔者通过结合自身所在工程项目的施工实际，对旋挖钻机施工进行了系统论述。

　　一、 哈大铁路客运专线工程项目简介
　　哈大铁路是我国第一条高纬度严寒地区客运专线，施工有效期短、技术难度大。笔者所在项目部于2007年8月14日进场，10月份破土开工至今年8月31日，历时六十个月，安全、优质、高效地完成了所有施工任务。所承建范围为哈大铁路客运专线TJ-3标段伊通河特大桥起点0#台～283#墩下部工程及8联连续梁的施工任务（其中悬臂施工384m，现浇施工636.02m），起止里程：DK692+955.54～DK702+637.64，全长9.078Km；长春联络线特大桥右线（0#台～27#墩）下部工程及1联连续梁的施工任务。其中0+56+40m连续梁共有3处，采用支架法施工；主跨48m连续梁3处，采用悬臂法施工；无预应力钢筋砼道岔区连续梁一处，采用支架法施工，其中道岔区连续梁砼达到10589m3。
　　
　　施工管段位于长春市西北郊，线路近一半穿越厂区街道及居民住宅区。地势较平坦，涉及地层主要为冲积黏质黄土，泥岩夹薄层砂岩，强风化泥岩，弱风化泥岩。桥位多处与公路干线相交，管段主要跨越的道路有：迎宾路、106省道长白路、农研路、四环路及302国道青年路等。地质复杂，经地质勘测和采用旋挖、循环、冲击三种钻机施工试验，本段内没有一处可简单用旋挖钻或循环钻一种钻机单独成孔，均需冲击钻配合施工。

　　二、哈大铁路伊通河、长春联络线桥段工程施工使用旋挖钻机的必要性分析
　　通过上文所述可知笔者单位所承建哈大铁路客运专线部分的桥梁节段共9.078km，桥梁基础全部为桩基础，据统计，该区段悬臂施工384m，现浇施工636.02m，地势较为平坦，所涉及得地层主要为冲积黏质黄土，泥岩夹薄层砂岩，强风化泥岩，弱风化泥岩，经地质勘测和采用旋挖、循环、冲击三种钻机施工试验，本段内没有一处可简单用旋挖钻或循环钻任何一种钻机单独成孔，因此需要配合采用冲击钻进行施工。基于这类情况，施工中需要通过大量的摩擦桩构建，来进行满足工期的进度及环境保护等要求，因此进行旋挖钻机的使用必不可少，同时也是施工桩基础的必然需要。
　　
　　三、哈大铁路伊通河段、长春联络线桥段旋挖钻机辅以冲击钻机的工程施工重要节点阐述：
　　全桥基础皆是钻孔灌注桩，管段内只有7号墩为柱桩，其他均为摩擦桩，根据桥位所处范围的地质特点进行安排，柱桩应采取冲击钻机成孔，对于摩擦桩则需采取旋挖钻机成孔进行。以下内容为钻机施工中的重要节点分析。
　　
　　（一）施工场地的处理
　　在施工场地的处理方面根据地形因素进行选择科学合理的处理方法：对于坡度过大及陡坎处地段的钻孔桩，需采取半挖半填方法进行平整；对于其它地域则采取就地场地平整钻孔施工。桥位多处与公路干线相交，对于管段跨越道路地段：迎宾路、106省道长白路、农研路、四环路及302国道青年路等区域，施工时需采取围蔽的措施，尽量的减少对于交通方面的干扰，对于撑墩旁边埋设通信光缆的地段，需迁改完成后才能施工。
　　
　　（二）施工组织投入
　　对于钻孔桩施工需采取以旋挖钻机或冲击钻机进行成孔，混凝土则由拌合站进行集中供应，由混凝土运输车辆集中运输，施以吊送灌注。摩擦桩以旋挖钻机施以每天1.5根作为基数推进；柱桩以冲击钻机施以每天1根作为基数推进。
　　
　　（三）钢护筒的制作及埋设
　　护筒采用8毫米钢板进行制作，其内径应当大于钻头的直径200毫米，长度为2米。为了增加其刚度预防变形，在护筒的上、下两端端口处及中部的外侧需各焊接一道加强肋予以保护。对于陆地与浅水桩基方面的护筒埋设需采取挖埋法进行。埋设要保证稳定准确，护筒的中心同桩位的中心所存在偏差不能够>50mm，垂直度的偏差不可>1%，以此保证钻机可以沿桩位的垂直方向进行顺利施工。
　　
　　（四）钻机安装
　　旋挖钻机的重量较大，因此对于作业平台存在着较高的要求，在进行开钻之前应当就施工的场地做出硬化平整，以防止成孔的施工过程中出现地面沉降的情况。对于冲击钻机的安装需要确保其对准桩的中心，并且同钻架起吊的滑轮趋于统一的铅垂线上，在钻机定位后，底座应当保证稳固平整，确保钻进的过程中不会出现位移及倾斜的情况。在钻头的锥顶与提升的钢丝绳间需设置保障钻头转向掉头的装置，防止产生梅花孔，以此促使钻具在钻进中的平稳度，取得良好的钻孔质量。
　　
　　（五）钻进成孔施工
　　在进行群桩钻孔的时侯，应当采取跳桩法进行施工，在已灌注成桩的相邻桩位作钻孔施工时，需要等已灌注的钻孔桩方面其混凝土的强度趋于2.5MPa之后方能够进行施钻，主要目的是为了避免对临近已施工灌注的钻孔桩造成扰动情况。其次旋挖钻机成孔方面，旋挖钻比较适用于伊通河特大桥0—6#、8—283#，长春联络线右线特大桥0--27#，共计300余墩的摩擦桩基础；冲击钻机成孔方面：冲击钻比较适用于伊通河特大桥7#墩的柱桩基础。
　　
　　四、钻孔桩旋挖钻机钻头的选用研究
　　依据哈大铁路线路工程的实际需要，结合地层地质情况的不同，针对TJ-3标段伊通河特大桥起点0#台～283#墩和长春联络线右线特大桥下部工程的实际情况，笔者进行了工程整体的分析量化，对于施工的各个方面要求做出了整理，结合施工实践，对旋挖钻机及其旋挖钻头的基本工作原理和分类选择做出了研究和整理，其具体如下：
　　
　　旋挖切削的阻力同土壤力学性质方面存在着直接的关系，土的剪切强度方面对于旋挖的阻力影响很大，在进行旋挖切削的过程之中，外侧的土会发生剪切破坏。刀齿的外侧同旋转的轴心较远，刀具的外侧阻力对于整体的切削阻力方面贡献最大，土在失效面上产生剪切破坏，失效面的破坏所需外力具体是根据土的粘聚力来决定。硬质的合金同钻头钢，均不能够有效于单位功率较高的条件之下良性工作。因而在一定材质下，合理地就钻杆轴向压力进行调整，能够减少岩石方面对于钻头切削具产生的磨损。旋挖钻头切削具于钻遇地层内的切削应趋于连续，切削作用也需趋于平稳。旋挖钻头的切削具切入的深度基本应与轴向的压力PY成正比，而同切削具宽度b、刃尖角B及岩石的抗压强度O成反比。另外旋挖钻头在不同地层内存在着不同选择，具体要数螺旋钻头方面的适用性最为广泛，在土层及砂层和冻土层与卵砾石层、风化基岩、中硬岩等地质条件中均能选用。选挖钻斗则主要应用于含水量比较高的淤泥、砂土及粘土会淤泥质亚粘土与砂砾层或卵石层、风化软基岩等相关地层中；而筒式环状钻头则通常运用于大漂石、硬基岩及硬质永冻土的地层。钻头选用对地层的适用性，能够通过计算，按照时间费用的每米成本之后，利用统计学原理做出评价。
　　
　　参考文献：
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　　[3]惠向兵.哈大铁路客专钻孔桩旋挖钻机施工及钻头研究[D].2008.