旋挖钻机干成孔施工技术浅谈

葛文辉

【摘要】以217国道跨新疆北疆地区某输水渠道中桥工程为背景，简要介绍了旋挖钻机在含砾中粗砂及细砂层中采用干成孔施工工艺及优点。

【关键词】旋挖钻机；含砾中粗砂层；细砂层；干成孔；优点

随着我国建筑业的快速发展，旋挖钻机以其成孔速度快，对周边环境污染少等优点，越来越多的应用于灌注桩成孔作业施工当中。在地质情况好，地下水位底的情况下，旋挖钻机可以进行干成孔施工，干成孔施工技术更是能够体现其上述优点。本文结合217国道跨新疆北疆地区某输水渠道中桥工程实际简要介绍旋挖钻机在含砾中粗砂层及细砂层中干成孔施工工艺及其优点。

1、工程概况

217国道为连接乌鲁木齐市与阿勒泰市的一条交通主干道，对地方经济的发展起着至关重要的作用。因新疆北疆地区某输水渠道施工需要从217国道下穿过，为满足工程需要所以修建此跨渠中桥。桥梁下部结构为钻孔灌注桩基础，上部结构为1-30m箱梁，桥梁宽度12m，灌注桩桩径1.5m，单桩长25，共计6根桩。老路平面指标满足二级公路要求，本次设计沿用原平面线性。由于项目渠道顶标高距路面满足桥下净空要求，本次设计沿用原路面高程，不进行纵断面拉坡设计。桥梁与渠道水流方向成90度夹角布置。

本项目在大地构造单元上处于阿勒泰褶皱系克兰地槽及额尔齐斯挤压带内，两构造单元以克沙哈拉断裂带为界。原地面0～2.8m为含砾中粗砂层，2.8m以下为土黄色细砂为主，局部夹有青灰色中细砂，地下水位在原地面以下45m左右，地质情况良好。

2、成孔设备选择

因为217国道在交通枢纽中的重要，所以审批手续比较严格。当施工审批手续批复时，已经是6月15日，为了能够在9月底之前完成桥面及桥台两侧的沥青摊铺。必须采用施工速度快的成孔设备，经过项目部论证，决定采用三一重工SR220C型旋挖钻机进行成孔作业。鉴于施工现场良好的地质情况，项目部决定采用旋挖钻机干成孔工艺进行施工。

3、旋挖钻机干成孔施工工艺

3.1 干成孔施工工艺

3.2 施工准备

旋挖钻机施工前，首先进行导线点及水准点的闭合工作，保证施工放线的准确性。并清除施工现场的各种杂物及障碍物。因施工时需要封闭国道，需提前修筑施工便道，并按照要求设置安全警示标志、标牌。确保车辆行驶安全及施工场地安全。

3.3 场外试钻

为了保证干成孔作业的可靠性，在正式施工之前在施工场地以外20m处的空地进行试钻。试钻时，按照图纸设计形式进行钻桩深度及桩径的控制。并在试钻过程中，及时的记录各项施工技术指标，以指导后续施工。试钻完成后，观测12小时，每间隔2小时进行一次钻孔情况量测。12小时后无塌孔现象证明地质情况具备干成孔施工条件。

3.4 桩位放样

由于施工现场为在原有的沥青路面上进行施工，施工条件较好，不需要进行过多的场地整平，施工时依据设计图纸及复核无误的控制点由测量人员使用全站仪进行各桩位的放样工作，并钉十字保护桩，为方便寻找桩位及防止机械、工人破坏保护桩，在桩位周围做醒目标记。桩位测放严格执行两级复核制度，并经监理工程师验收合格后进行钻孔施工。桩位放样工作的准确与否直接关系到后续工序能否顺利进行。在施工中发现，桩位两级复核对成桩后的桩位准确性有很大的影响，从施工控制点对桩位中心进行检验是很有必要的，这样可以减少人工移动及机械振动碾压而引起的桩位偏移。

3.5 埋设护筒

由于钻机停机处为217国道原有路面，道路原有结构层从上至下依次为5cm沥青层，20cm水泥稳定砂砾层，2.5m砂砾石填筑层，原地面向下2.8m为含砾中粗砂层，2.8m以下为土黄色细砂层，由于上部地质情况较好，所以现场埋设护筒采用高2m，内径1.7m的护筒进行施工就可以满足施工要求。护筒埋设时，先使用大钻头进行桩位钻孔掏土，当深度钻至1 m左右时，利用吊车将护筒吊装至挖好的钻孔上方，测量人员仔细复核桩位后，将护筒放下定位，然后通过旋挖钻机的钻斗将护筒垂直下压至护筒外漏30cm即可，下压护筒过程中测量人员要跟踪复核护筒的垂直度，保证护筒不发生倾斜。同时，必须保证护筒中心与钻孔桩中心重合。埋设时，护筒垂直方向上的倾斜度应小于1%，护筒中心与钻孔桩中心的平面位置偏差应小于5cm。当平面位置及垂直度均满足要求后，人工将护筒四周用土分层对称回填、对称夯实至原路面高度。

3.6 钻机就位

旋挖钻机就位前，首先要对钻机性能进行全面检查，确保钻机在正常施工作业中不因钻机故障而影响正常施工。在确定各项性能良好后，钻机自行至孔口位置处，固定好钻机，操作手通过钻机自动控制系统调整好钻杆、桅杆的竖直度并锁定。连接保护桩，拉十字线调整钻头中心对准桩位中心后，方可开钻。

3.7 旋挖成孔

旋挖成孔為施工中的重要环节，对整个灌注桩的质量起着关键的作用。施工中必须控制好旋挖钻速、单次进尺及提钻速度等，以防止塌孔等现象的发生。施工采用筒式钻头，通过旋转钻斗将土挤入钻斗内。钻进时应遵循先慢后快的原则进行，开始每次进尺控制在50cm左右，当进尺6m以上后，根据现场实际情况可将每次进尺控制在70～90cm。根据现场的实际地层地质情况，采用不同的钻速。根据现场地质情况及设计桩长，单桩成孔时间控制在3～5h为宜，在现场不同地层控制钻速如下表：

由于采用的成孔形式为干成孔，所以孔壁的稳定性相对较差，所以在提钻出渣时，必须严格控制好提钻速度。防止因提钻速度过快而使钻头碰到孔壁，造成塌孔现象。钻进过程中，提钻速度需控制在0.4m/s以内。

为了最大限度减少对成孔的影响，在旋挖钻机钻孔过程中产生的弃土应及时清除。在施工中我们采用3m3装载机将弃土及时的清除至施工现场50m以外进行统一堆放。

3.8 清孔、移机

在钻孔过程中，及时使用测绳对孔深进行测量。当钻孔深度达到设计孔底标高以下30cm左右时停止钻进，使用探孔器验孔。确定孔径及孔深均无问题后，进行清孔作业。清孔时，保证钻头不继续下钻，钻头在原深度处进行空转清土，控制转速10转/分钟，空转3～5分钟后停止转动提起钻杆，提钻时注意不得回转钻杆，防止钻头内土落入桩孔内。清孔后用测绳再次对孔深进行检测，符合要求后将钻机移出工作场地，干成孔施工结束。

4、干成孔施工存在的問题及解决方案

干成孔后混凝土浇筑采用导管进行，与常规灌注桩浇筑不同之处为：灌注桩混凝土顶部没有泥浆压力，导致灌注桩顶部混凝土不易密实。

采取的解决方案：当混凝土灌注至顶面2m左右位置时，使用振捣棒进行振捣，以保证顶部混凝土的密实，进而保证混凝土浇筑质量。混凝土浇筑时，控制桩头混凝土超过设计标高20cm左右。

5、旋挖钻机干成孔作业与其他成孔方式比较的优点

通过上述表格的比较可以发现，旋挖钻机干成孔作业比其他成孔方式的优点主要有，施工速度快；对周边环境影响小，更能够实现文明施工；节约制作泥浆及清理泥浆费用；并可以将挖出的土方进行利用等优点。

另外，由于干成孔灌注桩的孔内不含泥浆，在浇筑过程中就不必担心泥浆进入灌注桩出现断桩的现象。同时由于在灌注桩顶部范围辅助人工振捣，混凝土超灌仅需超出设计标高20cm，这样节省了混凝土费用。

6、结束语

随着旋挖钻机在工程中的广泛应用，旋挖钻机具有的效率高、污染少、适用性强等特点得到了业内人士一致认可。在地质条件具备的情况下，采用旋挖钻机干成孔作业更是能够体现其施工优越性。本文仅以旋挖钻机在含砾中粗砂层、细砂层地质条件下干成孔作业进行了简要介绍。随着旋挖钻机在建筑工程中的普及和广泛应用，其干成孔施工工艺也会越来越成熟，适应的地质也会越来越广泛。

参考文献：

[1] 《公路桥函施工技术规范》 JTG-T 50-2011 人民交通出版社。

[2] 《公路施工手册》–桥涵部分 人民交通出版社。

A环境工程有限公司营销战略创新研究

修竹1 赵文2 吴岚3 刘希龙4*

1、上海志啸服饰有限公司 上海 200032

2、玉林师范学院 上海 200032

3、上海市现代流通学校 上海 200032

4、上海发展战略研究所 上海 200032