旋挖钻机成孔工艺在公路铁路桥梁等基础工程上的推广和运用

李剑勇

摘要：针对旋挖钻机成孔工艺在公路铁路桥梁等基础工程的应用进行分析，探讨了旋挖钻机成孔工艺的工作原理以及适用范围，详细介绍了 旋挖钻机成孔技术，如护筒埋设技术、泥浆的制备技术、钻孔操作、检孔等。结合这些内容，举例分析了旋挖钻孔成孔工艺在桥梁基础工程中的应用。希望通过对这些内容的分析，能够为我国公路、铁路、桥梁等工程建设提供一定帮助。

关键词：旋挖钻机成孔工艺;护筒埋设;泥浆制备;钻孔操作

近年来，旋挖钻机已经得到了广泛应用，该技术成孔速度快，能够缩短工期，同时劳动强度较低，相邻干扰较少，自动化程度以及安全保障相对较高。移动起来相对方便，桩身承载力较高，实际现场应用施工中，能够大大降低污染源，从而改善施工现场环境，进一步降低工程施工成本。因此，对该技术进行详细分析，意义深远。

1 旋挖钻机成孔工艺的工作原理以及适用范围

1.1工作原理

旋挖钻机基本工作原理主要是通过动力头提供扭矩，作用在钻杆以及钻头上。促使钻头在进行旋转切削的同时，加压油缸，借助动力头，传递加压力，为钻杆提供钻头，进而实现钻头的加压钻进。渣土进入到钻头当中，主卷扬提高钻杆头底门，将渣土倒出，合并上斗门，回转后对准中孔位，下放钻杆，再次将钻头放入到孔内进行钻进。

1.2适用范围

旋挖钻机适用于不同类型的地层中，Φ600以上不同类型的桩基施工中，尤其是黄土层或者淤泥层的桩基施工中，旋挖工艺具有较大优势，该技术在西北、华东和华北等地区应用十分广泛^[1]。该技术对不同工作装置进行更换，能够实现钻孔、地下连墙、预制桩、咬合桩、全套管钻进等施工。该技术成孔速度极快，和早期使用正反循环钻机相比，基础工程成孔过程中，速度较快，能够缩短工期，节约工程成本。成桩质量相对较高，具体施工中，垂直度在1.0%以内，成孔比较规则，为后续桩基承载能力提供保障。对混凝土进行灌注过程中，和其他正反循环成孔灌注混凝土相比，充盈系数较小，不但能够确保工程质量，并且还能够节约施工成本。施工过程符合环保性需求，钻孔期间所用泥浆经过处理之后，还可以循环使用，这就降低了对环境的破坏。

旋挖钻机在成孔之前，具有较高的对位准确性，偏差也相对较小，结合测量放线要求，可以借助旋挖钻机本身所携带的电子设备，完成精准对位，这就促使实际操作和相应设计之间的误差大大降低，提高了施工质量。

2 旋挖钻机成孔技术分析

2.1 护筒埋设技术

护筒埋设技术是前期工作中的关键性技术，针对旋挖钻机自带护筒驱动器而言，能够对护筒进行自行埋设。其中护筒所埋设的长度需要结合实际地质情况，往往将埋设的长度控制在4-6m之间，而整个护筒埋设过程中，均需要对埋设的垂直度进行检查，而埋设护筒顶部需要高出原始地面30cm左右，这种情况下，能够对桩孔起到保护作用，此外有利于进行快速钻头定位处理，完成埋设护筒的具有较好稳定性。

2.2 泥浆的制备技术

制备泥浆需要结合实际情况，在施工现场设置至少两个泥浆池，体积容积均需要结合施工情况来确定，对现场泥浆环境系统进行合理布置，对泥浆池当中的废弃物进行及时清理。而泥浆护壁成孔过程中，需要使用大量的泥浆，泥浆制备的质量对施工进展以及施工质量产生直接影响，而制备泥浆过程中，需要对泥浆相对密度进行严格控制。开钻之前，要完成泥浆制备，所对应的泥浆质量和泥浆质量均需要满足相关规定。针对烂泥地基而言，进行基础成孔过程中，要求适当的提升泥浆的密度，需要将泥浆年度控制在100s以上。针对砂砾层的地基而言，成孔过程中，泥浆粘度需要被控制在50-80s之间^[2]。配合完成泥浆必须进行进一步检查，方便进一步了解泥浆的参数，常见的参数主要有泥浆形成性能检测、泥浆密度检测以及稳定性检验等。

2.3 钻孔操作

当前期准备工程完成之后，钻机就位，对桅杆进行调整，同时还需要控制好钻杆的倾斜度，具体钻进过程中，需要结合相关情况进行随时调整。虽然前期制备了符合条件的泥浆，但是具体施工过程中，因为地质情况相对复杂，伴随着和钻进深度的进一步加大，地质构造也会出现一定的变化。这种情况下需要及时对泥浆参数作出调整，对泥浆含砂率以及漏斗年度、比重等进行合理控制。为了确保成孔质量，应当对泥浆进行合理净化处理，定期对成孔质量参数进行检查。

2.4 检孔

具体钻孔过程中，使用检孔器对成孔质量进行定期检查，通常情况下钻进深度为10m之后，需要更换一次钻头，或者遇到地质情况发生改变后，需要对成孔情况进行检查，防止成孔期间出现斜孔或者弯孔等现象。

2.5验孔

旋挖钻孔如果达到需求之后，则需要结合设计图纸指标进行验收，如是否达到持力层等，当验收合格之后，针对成孔当中存在的不同垃圾进行清理。

2.6 后续施工

旋挖钻机成孔施工完毕之后，需要结合不同指标对其进行验收，当验收合格之后，需要及时进行清孔处理，然后下钢筋笼、下导管，并且进行二次清孔处理，当泥浆比重达到要求之后，进行混凝土的浇筑，并且對成品桩进行合理保护。

3 旋挖钻机成孔工艺在基础工程中应用案例

旋挖钻机成孔工艺在公路、铁路等基础工程中得到广泛应用，并且获得良好效果，以某桥梁基础施工为例，该桥梁对旋挖钻机成孔工程进行应用^[3]。

3.1 工程概况

该桥梁长度为1800m，结合设计需要，桥梁桩基的直径为1.25m，所用材料为钻孔灌注桩，桩的长度为55m、最短为32m，是一种摩擦柱。整个桥梁桩基一共有248根。结合相应地质勘查报告，整个桥梁地质条件从上到下分别是砂层、粉细砂层、湿陷性黏土层、黏土层和卵石层。在具体钻孔过程中，可能会出现塌孔现象，因此技术人员对成孔质量提出较高要求。同时，这一桥梁的工期十分紧张，要求桩基施工在60d内完成。

3.2 旋挖钻机成孔工艺的具体应用

在使用旋挖钻机成孔工艺过程中，对特殊地址进行钻进是施工的难点。砂层施工中，可能会导致泥浆污染，提高含砂率，对泥浆指标产生影响，因此在砂层钻进过程中，对泥浆指标进行定期检测，从而保障泥浆的合格性，防止施工过程中出现坍孔。技术人员在泥浆当中增加适量纤维素，提高泥浆的附着力。钻进一段距离之后，及时对水平面和垂直方向进行检测，确保成孔质量。与此同时，具体施工过程中，结合地质条件，对钻头类型进行 合理应用，控制钻头升降速度。使用旋挖钻机成孔在桩基施工过程中，原定为60d的工期，而45d便顺利完成。具有较好的成孔质量，灌注成桩之后，符合验收标准，施工完成后的I类桩达到98.0%，将其成本费用和预算相比，节省了12.5%^[4]。

4 结束语

桥梁、公路、铁路等应用旋挖钻机成孔技术，施工效率高、具有较高经济性，施工速度快，施工效果良好。该技术以其多种优势，获得工程施工单位的广泛关注，经过检验发现，该技术成孔质量高，为工程的后续施工奠定基础，因此具有较高应用价值。

参考文献

[1]候雅东.旋挖钻机钻孔技术在矿山建设桩基施工中的应用研究[J].世界有色金属，2018（18）：197-198.

[2]周洪军，雷毅.浅谈中风化砂岩地质桩基旋挖钻干钻施工工艺[J].公路，2018，63（10）：138-141.

[3]牛宏伟.旋挖钻机在公路桥梁桩基础施工中的应用[J].中国新技术新产品，2018（15）：105-106.

[4]吴先锋，周冬，施德.硬岩钻孔桩旋挖钻环切取芯快速成孔施工技术[J].中国新技术新产品，2018（13）：90-92.