旋挖钻机施工方法及设备的具体应用

摘要：随着北京市经济的快速发展，建筑越建越高和交通立体化程度越来越高，这就对建筑、桥梁的基础提出了更高的要求。为了改善地层的承载能力，增强建筑、桥梁的稳定性，钻孔灌注桩在建筑、桥梁基础中使用日益增多。

旋挖钻孔灌注桩技术被誉为“绿色施工工艺”，其特点是工作效率高、施工质量好、尘土泥浆污染少。其方法是利用国际先进设备——旋挖钻机施工，自动定位，垂直旋孔，成孔质量好。此方法自动化程度和钻进效率高，钻头可快速穿过各种复杂地层，在桩基施工特别是城市桩基施工中具有非常广阔的前景。

关键词：旋挖钻机;钻孔灌注桩;泥浆

1.工程概况

1.1概况

拟建中央电视台新台址建设工程A标段桩基、土方工程（以下简称本工程）位于北京市朝阳区东三环中路32号，光华路与东三环路交界处的CBD中央商务区。该工程包括CCTV主楼、服务楼及室外工程。

桩基参数如下：

桩径：0.8m、1.2m

桩长：26～35m

桩数：直径1200桩共计658根;直径800桩共计79根。

1.2工程地质条件

拟建场地位于北京市区东部，场地地势比较平坦，地面标高37.83m～39.42m。地貌条件为：场地位于永定河冲洪积扇中下部，第四纪地层厚度约160m，沉积土层为粘性土、砂土和碎石土交互沉积。前期的基坑土方开挖已实施完成，目前基坑内各区段场地标高为16.20～18.90m。

2.旋挖钻机及其施工工艺

2.1钻孔设备简介

BG-18型钻机是德国宝峨天律公司组装的旋挖钻机，采用90%进口件，上车部分为常州现代挖掘机上车。具有功率大，钻孔速度快，自动化程度高，移动灵活方便，定位准确，节约劳动力，生产安全，工作方便，环保性能好，噪声小，工作效率高，节约时间，降低施工成本的特点，是目前同等设备中较好的一种新型旋挖设备。

钻机主要性能参数：

钻桅高度：20.811m

钻孔最大直径：1800mm

钻孔深度：51m

工作重量：70吨

动力头最大转速：36rpm

扭矩：176KNM（30MPa系统压力时）

主卷扬单绳拉力：160KN（30mpa系统压力时）

主卷扬最大提升速度：80m/min

油缸加压/起拔力：200/250KN

kelly钻杆：φ359mm，长48m（磨擦钻杆）

2.2施工工艺

采用旋挖钻机取土成孔，成桩工艺：定桩位→埋护筒→注泥浆→钻进取土→一次清孔→放钢筋笼→插入导管→二次清孔→砼灌注→后压浆。

3.施工中质量控制

本文结合本工程在对钻进质量有影响的几个方面进行了总结，以便于能在以后的施工工程中进行参考和指导。

3.1护筒的埋护

本工程现场基坑在前期已经进行了上部土方的施工，施工作业面地层为沙层，对旋挖钻机成孔有很大影响，孔口容易坍塌，所以专门定制高4m、厚10mm、直径φ1.4m的护筒。

3.2泥浆的制备使用

在钻孔灌注桩的施工过程中，为了防止坍孔，稳定孔内水位及便于悬浮钻碴，采用澎润土制备成泥浆进行护壁。泥浆的重要的参考参数主要有两个：粘度和比重。

泥浆作为成孔过程的稳定液，在孔壁处形成一薄层泥皮，使水无法从内向外或从外向内跟泥浆进行置换，保证孔壁的稳定，在这方面泥浆的粘度是决定因素。同时泥浆粘度增大可以增强泥浆的悬浮能力，增长卵砾石、砂在泥浆中的悬浮时间，避免沉渣的过快产生。所以应该根据工程的地质情况，强调整泥浆配比，控制泥浆粘度，增加粘性及润滑感，适当添加处理剂增强絮凝能力是重要的，能够确保护壁泥皮的厚度及强度和泥浆的悬浮能力。

因此要充分發挥泥浆的作用，其指标的选取是非常重要的。这就要求在实际工程的施工中，根据工程的具体情况，合理地控制泥浆指标。

3.3钻进：

成孔前必须检查钻头保径装置，钻头直径、钻头磨损情况，施工过程对钻头磨损超标的及时更换。

成孔中，按试施工确定的参数进行施工，设专职记录员记录成孔过程的各种参数，如钻进深度、地质特征、机械设备损坏、障碍物等情况。记录必须认真、及时、准确、清晰。

钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度：由硬地层钻到软地层时，可适当加快钻进速度;当软地层变为硬地层时，要减速慢进;在易缩径的地层中，应适当增加扫孔次数，防止缩径;对硬塑层采用快转速钻进，以提高钻进效率;砂层和卵石层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度。

在提钻过程中，钻头的底盘斗门必须保证处于关闭状态，以防止钻头内砂土或粘土落入护壁泥浆中，造成沉渣和破坏泥浆的配比。每个工作循环严格控制钻进尺度，避免埋钻事故;同时应适当控制回转斗的提升速度。施工实践表明，φ1200mm的桩径，升降速度宜保持在0.75～0.85m/s，提升速度过快，泥浆在回转斗与孔壁之间高速流过，冲刷孔壁，破坏泥皮，对孔壁的稳定不利，容易引起坍塌。

当护筒埋设好后，灌入配好的泥浆液，开始加压旋转钻杆及钻头，钻进取土。当钻头内装满土后，将之提升上来。旋转钻机，将土弃于自卸车上运走，关闭钻头活门，转回钻头至钻进点，继续钻进。钻孔过程中注意对孔内补充泥浆。钻孔完成后，用清底钻头进行孔底沉渣的第一次处理，完成第一次清孔，并用测绳测定成孔深度。

4.结束语

钻孔灌注桩的整个施工过程都是隐蔽工作，每道工序都必须从严要求，保证施工质量， 任何一道工序出现问题都将带来严重的后果。因此，要保证钻孔灌注桩的施工质量，必须选择先进的设备，合格的施工人员，严格把握每道工序质量，现场指挥人员具有周密的组织协调能力，有高度的责任心，各部门全面配合，做到精益求精，才能保证结构工程质量。

综上所述，在当前施工质量要求、环境要求和工期要求都越来越高的情况下，旋挖钻机在桩基施工中发挥的作用会越来越大，将是北京市场上桩基施工中的主力军。

作者简介：纪东伟，男，1983.10，汉族，天津市蓟县，大专，助理工程师，研究方向：水工环地质

（北京市地质工程勘察院  北京  100048）