旋挖钻机在阿尔及利亚国家东西高速公路中的应用

摘要：文章主要介绍了旋挖钻机在阿尔及利亚国家东西高速公路桩基施工中的应用及注意事项，着重强调了施工过程中的几个关键环节，突出了旋挖钻机在本工程施工中的优越性，对今后在阿尔及利亚类似的桩基施工提供参考。

关健词：阿尔及利亚；旋挖钻机；泥浆配制；高速公路

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2009）15-0037-03

一、工程介绍

阿尔及利亚国家东西高速公路全长927公里，分东、中、西三个大标段，W3标段是西标段359公里中的一段，全长28公里。本标段桥梁下部结构全部为ф1.2米钻孔灌注桩，共有桩基352棵，桩深20～40米不等。桥址区内地层结构较为简单，桩长范围内地层为第四纪松散堆积物，原地面向下一米左右的耕植土，再下是高液限粘土（或者低液限粘土）和沙层交替分布，以粘土为主。

二、施工方案的选择

（一）工期要求

对于本工程，首先考虑的是工期的要求，虽然合同工期四十个月，但由于前期准备时间较长，留给桩基施工工期不足五个月，按照工期要求，平均每天完成不少于2棵桩，旋挖钻机、回旋钻机、冲击钻机三者相比，旋挖钻机优势明显。

（二）工程沿线地质性质考虑

整个阿尔及利亚地质较软，大部分以粘性土、松散沙以及亚粘土为主，部分地表有一米左右的钙板覆盖，且地下水埋深较深，一般在20～50米左右，对于部分地质较好的桩基，桩长范围内为粘土或亚粘土，含沙层很少，且地下水位在桩底以下，则无需造浆，旋挖钻机直接干挖，这是其它钻机无法替代的。

（三）桩基施工人员的选择

阿国基本建设较落后，因此本国桩基施工设备和人员很少。本工程所需人员全部要从国内来，但是工作签证办理周期比较长，需3~5个月，大批人员来阿有一定难度。根据钻机施工工艺比较，旋挖钻机需要人员最少，只需一名操作手，可考虑其他方式来阿国，操作性强。

（四）施工的简易性

回旋钻机、冲击钻机需要配备大功率的发电机、泥浆泵的等附属设备，而旋挖钻机则靠自身燃油动力工作，且能够自行移动，施工相当方便。

（五）经济性考虑

旋挖钻机虽然一次性投入较大，但工作过程中只需一到两名操作手，所需人工少，而且阿国柴油非常便宜，与其它钻机相比，经济性较强。

（六）环保要求考虑

阿尔及利亚虽然经济不发达，但对环保要求很严格。旋挖钻机在施工过程中自身不产生泥浆，人工造浆也可重复利用，对环境污染少。

三、施工准备

（一）钻机介绍

本标段大部分采用国内生产的三一重工SYR250型钻机，本机采用当今最先进的手动与自动相互切换的电子调平装置，能对钻杆进行实时监控，并能自动调节，保证钻杆在施工中始终保持垂直状态，可有效地保证工程对桩孔垂直度要求。SYR250旋挖钻机还可配套螺旋钻具、筒式岩石钻头等钻具以适应粘土层、沙砾层、卵石层和中风化泥岩不同的施工要求。

（二）埋设护筒

采用的护筒壁厚8～10毫米，直径大于桩径20厘米，长度3～5米。埋设护筒时，先用旋挖钻顺桩位中心下挖1米左右，再放好护筒，确保护筒中心与桩中心重合，用旋挖钻头垂直向下压护筒，直至护筒顶距地面30～50厘米即可，下压过程严格保持护筒的垂直度。护筒固定在正确位置后，护筒外侧应用粘土分层回填夯实，防止泥浆顺护筒渗入，避免护筒位移、掉落。如果护筒底部的土层不是粘性土,应挖深或换土,在坑底回填夯实50～100厘米厚度的粘土后,再安放护筒,以免护筒底口处渗漏塌方。护筒上口两侧应绑扎木方对称吊紧，防止下滑。

（三）钻机就位

就位前，须将钻机工作位置处垫平填实，确保地面承载力大于钻机要求。钻机按指定位置就位，并须在技术人员指导下，调整桅杆及钻杆的角度。钻机安装就位之后，应精心调平，确保施工中不发生倾斜、移位。

（四）泥浆配制

旋挖钻机进尺较快，粘土或全风化层每小时可钻进4～10米，护壁做不好容易塌孔，尤其在含砂层较多的地层，护壁显得尤为重要。而且旋挖钻机进尺快，相对于回旋钻机和冲击钻，护壁效果较差，因此其对护壁泥浆要求较高。

1．造浆用的膨润土在当地可以买到，一种袋装粉末状的，外观类似水泥，拆袋即用；另一种散装的，棕红色，块状较多，需要先粉碎成粉末状再用。

2．现场采用小型搅拌机搅桨，泥浆池根据现场实际条件挖坑或用钢板焊制，泥浆池容量应大于一棵成孔桩内的泥浆方量。

3．根据每颗桩的地质情况不同，泥浆性能参数也应有所不同，如下所示：

土层类别：粘性土砂土卵石

泥浆比重：1.051.101.15

粘度（s）： 15～1616～1818～25

含砂量：＜8%＜8%＜8%

注：施工时根据具体地层条件适当调整。

（五）钢筋笼的制作

1．桩基长度在30米左右，成品钢筋笼在现场一次成型，用40吨吊机直接吊装放入，既加快施工进度，又减少沉淀，保证质量。

2．根据专用规范要求，全部桩基必须采用超声波检测，因此需在钢筋笼内侧，均匀放置三根直径60毫米的铁管。铁管必须做到固定牢固、两端封闭密实、铁管根据规范要求采用套丝搭接，确保接头无渗漏，灌注过程中铁管一旦进入泥浆或者其它异物，将直接导致检测无法进行。

四、施工控制的关键环节

在施工刚开始时，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数。在钻进过程中，干孔钻进可以快速下钻。但对于水中钻孔，则不可进尺太快，尤其是含沙层，由于采取泥浆护壁，因此，要给一定的护壁时间。在钻进过程中，一定要保持泥浆顶面，不得低于护筒顶太多，一般不超过40cm即可。在提钻时，须及时向孔内补浆，以保证泥浆高度。在钻进过程中，要经常检查钻孔尺寸，旋挖钻机扩孔尺寸一般在1.10～1.15，可根据试钻情况及地质状况决定采用的钻斗大小。施工过程中如发现地质情况与原钻探资料不符应立即通知设计监理等部门及时处理。

清孔：在钻进到设计深度时，应立即清孔,常采用磨盘式捞渣钻头捞渣法，可一次或多次进行捞渣。在清孔后，孔底沉渣不得大于20cm，并将孔口处杂物清理干净，方可进行下步工序。

二次清孔：下完钢筋笼子和导管后，立即安装泥浆泵利用导管进行二次清孔，循环孔内泥浆，利用泥浆浮力将孔底沉淀送至泥浆池内，最终使孔底沉淀控制在10厘米以内，即可灌注水下混凝土。清孔时应根据沉淀的厚度及种类，适当调整泥浆稠度。

五、施工中遇到的问题及处理方式

1．施工过程中出现塌孔，主要是由于地质含沙层、鹅卵石多，泥浆护壁不理想造成的。出现这种情况，采用粘土或亚粘土回填，过一段时间（至少20天以上）再重新钻孔，严格按规定配置泥浆，及时护壁，即可重新成孔。

2．碰到较硬的粘土、板结沙层钻孔困难，这种情况应该换上螺旋钻头钻进，和普通钻头交替进行。若碰上较坚硬的石质，则需换上筒式岩石钻头钻进。

3．通过超声波检测，出现个别桩基底部混凝土强度低、含泥现象，俗称“烂根”。这主要是由于沉淀过多，清空不彻底造成的，针对这种情况，一是加大清空力度，确保桩底沉淀符合要求；二是超设计桩长钻30到50厘米（仅限于磨擦桩），检测时去除底部超钻部分，可有效避免“烂根”出现在有效桩长内。

六、结语

正常情况下，旋挖钻机在本标段每天可以完成2～3棵桩，桩长50～70米，最多一天可以完成六棵桩，桩长150米，达到了预计的工期要求。

目前，阿尔及利亚的在建大型工程，包括市政工程，桩基施工全部采用旋挖钻机。随着阿尔及利亚国家大型项目的不断开展，旋挖钻机在阿尔及利亚必将有更广阔的市场前景。

作者简介：臧洪敏（1974－），男，山东烟台人，供职于山东省高速路桥集团有限公司，研究方向：路桥建设。