旋挖钻机在铁路桥梁桩基施工中的应用

吕国平

（中铁二十二局集团第二工程有限公司，辽宁 大连 116000）

随着现代交通基础设施的不断发展，铁路桥梁建设成为重要的工程项目之一。在铁路桥梁建设中，桩基设计是至关重要的一环。经过多年的发展，桩基设计已经逐步形成了较为完善的技术体系。常用的设计方法包括静力触探法、经验和参数设计法等，根据不同的地质条件和承载力要求进行选择。同时，计算机辅助设计的应用也逐渐普及，为桩基设计提供了更为便捷和精确的手段。在铁路桥梁桩基施工中，旋挖钻、冲击钻和回转钻等施工工艺得到了广泛的应用。其中，旋挖钻施工工艺具有钻进速度快、成孔质量好等优点，尤其适用于软土层和黏土层。冲击钻则适用于硬岩层，具有破岩能力强、钻进速度较慢等特点。回转钻施工工艺适用于各种地质条件，但钻进速度较慢。在施工过程中，应根据地质情况和设计要求选择合适的施工工艺，铁路桥梁桩基施工的质量控制十分重要。从原材料的选择到施工过程的监督和检验，每个环节都需要严格控制；在原材料方面，应选用质量可靠、性能稳定的材料，如水泥、钢筋等；在施工过程方面，需对钻孔、灌注、沉降等关键环节进行质量检测和监控，确保符合设计要求；同时，质量缺陷的处理也是质量控制的重要环节，针对不同的问题采取有效的处理措施，在铁路桥梁桩基施工中，工程管理的作用不容忽视。有效的工程管理可以确保施工进度、质量和成本的控制，提高施工效率。工程管理包括项目管理、施工进度管控、现场安全管理等方面。在项目管理方面，应建立完善的管理制度，明确各部门的职责和任务；在施工进度管控方面，应制定合理的进度计划，并根据实际情况进行调整；在现场安全管理方面，应加强安全教育，确保各项安全措施的落实，在铁路桥梁桩基施工中，旋挖钻机作为一种高效、先进的桩基施工设备，得到了广泛的应用。

1 工程概况

本标段为新建玉溪至磨憨铁路站前工程YMZQ-18标，标段里程：DK368+794_DK407+880（南联山隧道进口至曼么二号隧道进口工区终点）[不含橄榄坝澜沧江大桥DK387+598.25—DK388+093.9(495.65m)]，含橄榄坝梁场及制架梁相关工程（制架梁里程DK358+725～DK419+932），线下工程正线长度38.878km。二分部管辖范围DK388+093.9～D1K396+048。线路长度8.24Km，含3512.81m特大桥1座，197.2m双线大桥1座，196.4m2框架桥1座，框架涵475.2m/18座，路基土石方及附属（含橄榄坝车站）4.53Km，制架梁336单线孔。

2 旋挖钻机在铁路桥梁桩基施工中的应用

2.1 环境地质条件

本管段由跨澜沧江大桥台尾至橄榄坝1#隧道进口结束，最高海拔578m，最低海拔540m，为盆地地貌，地势平坦。管段内水塘星罗棋布。沿线植被发育，林木茂盛。为盆地地貌，盆地内上覆第四系全新统冲洪积淤泥质土、粉质黏土、黏土、圆砾土、砂土，厚度大于60m。不良地质为砂土液化，特殊岩土为软土。地震动峰值加速度为0.15g。本管段为热带季风气候，终年温暖、阳光充足、热量丰富、湿润多雨，年平均气温在22℃左右，具有“长夏无冬、一雨成秋”的特点。

2.2 设备选用

在铁路桥梁桩基施工中，旋挖钻机是一种高效、先进的桩基施工设备。其选用应考虑以下因素：设备的性能参数，包括最大钻孔深度、最大钻孔直径、最大扭矩等，以确保能够满足设计要求，旋挖钻设备的最大钻孔深度需要根据不同的地质条件和使用要求进行选择，对于一般软土层，最大钻孔深度可以达到100m左右，对于较硬的土层或岩层，最大钻孔深度可能需要在50m左右。旋挖钻设备的最大钻孔直径需要根据不同的工程需求进行选择，一般来说，铁路桥梁桩基的直径通常在0.6～1.5m，因此旋挖钻设备的最大钻孔直径也需要在这个范围内。旋挖钻设备的最大扭矩是决定其钻进能力的关键参数之一，一般来说，对于软土层，需要的扭矩较小；而对于硬岩层，需要的扭矩较大。因此，旋挖钻设备的最大扭矩需要根据不同的地质条件和使用要求进行选择。通常来说，旋挖钻设备的最大扭矩在100～200kN·m之间；设备的安全性能，如钻机稳定性能、防倾覆装置等，以确保施工安全；设备的质量可靠性，如选用知名品牌、通过ISO质量管理体系认证的设备；设备的操作性，如自动化程度、操作便捷性等，以提高施工效率。本文选用的旋挖钻机设备为4台大宇300。

2.3 场地准备

在选择施工场地时，应考虑以下因素：地形地貌，应选择地势平坦、土质均匀、便于设备进出的场地；地质条件，应对地质进行勘探，了解地质分层、岩土性质、地下水位等情况，以便选择合适的钻机和施工工艺；临近环境，应考虑周边建筑物、交通状况、水源等，以避免影响周边环境和安全。在场地准备阶段，还需进行以下工作：清理场地，清除杂物、植被等障碍物，确保场地平整；铺设临时道路，以便设备进出和移动；安装供电系统，为设备提供稳定电源；调试设备，确保设备正常运行。

2.4 护筒埋设

在旋挖钻机进行钻孔施工前，需进行护筒埋设。护筒的作用是稳定孔口、引导钻头和防止孔壁坍塌。护筒的埋设应遵循以下原则：护筒直径应大于设计孔径20～40mm，以确保孔口稳定；护筒长度应根据土质情况而定，一般不小于5m；护筒埋设应垂直，偏差不大于5‰；护筒与孔壁之间应用黏土填充夯实，以避免漏水、位移或倾斜。

2.5 钻孔施工

2.5.1 施工流程

旋挖钻机在进行钻孔施工时，应遵循以下工艺流程：钻机就位，调整钻机垂直度和钻头位置；钻进，逐渐加大压力和转速，同时注意观察钻机工作状态和孔内情况；排渣，及时将孔内钻渣排出，确保钻孔顺利进行；孔深控制，当钻孔达到设计深度时，应停止钻进。同时，注意调整钻杆长度，确保孔深准确。本工程的钻孔桩直径为1.0m、1.25m，以冲击钻机施工为主的方案进行施工。钻孔桩平均长度按35m计。

2.5.2 钻机选择

根据地质情况和施工要求，选择合适的旋挖钻机型号。对于软土地质，可选择轻型旋挖钻机；对于硬岩地质，需要选择重型旋挖钻机，并配备耐磨性和强度更高的钻头。同时，还要考虑钻机的钻进深度和扭矩等性能指标，确保其能够满足施工要求。

2.5.3 钻头类型

根据不同的地质条件和钻孔要求，选择不同类型的钻头。常用的钻头包括短螺旋钻头、旋挖钻头、冲击钻头等。短螺旋钻头适用于淤泥质土和粉质土等软弱地层，旋挖钻头适用于一般黏性土、砂土、含有少量砾石的地层，冲击钻头适用于岩层、卵砾石层等硬地层。

2.5.4 钻进速度控制

控制钻进速度是铁路桥梁桩基钻孔施工成功的重要因素之一。在钻进过程中，需要根据不同的地质情况和钻孔参数要求，合理控制钻进速度和钻头转速。一般来说，对于较软的土层，可以采用较高的钻进速度和转速；而对于较硬的岩层，则需要降低钻进速度和转速，以避免损坏设备和钻头。

2.5.5 泥浆性质

泥浆性质对于铁路桥梁桩基钻孔施工影响很大。泥浆的主要作用是保护孔壁、悬浮钻渣、冷却钻头等。在选择泥浆时，需要根据不同的地质情况和使用要求进行选择。一般来说，对于黏土和软岩层，可以采用低黏度的泥浆；而对于硬岩层，则需要采用高黏度的泥浆。此外，泥浆的比重和黏度也需要根据不同的地质情况进行调整。

2.5.6 孔壁稳定

孔壁稳定是铁路桥梁桩基钻孔施工中的关键问题之一。在钻进过程中，需要对孔壁进行稳定处理，以避免孔壁坍塌和其他安全问题。一般来说，对于较大的孔径和较深的孔深，需要采用护壁措施，如灌注水泥砂浆。

2.6 钢筋笼安装

钢筋笼是桩基的重要组成部分，其安装应遵循以下步骤：制作钢筋笼，根据设计要求制作钢筋笼，确保钢筋规格、数量、排列方式等符合设计要求；运输钢筋笼，将制作好的钢筋笼运输到施工现场；安装钢筋笼，将钢筋笼缓慢放入孔内，注意避免钢筋笼与孔壁碰撞，确保钢筋笼安装位置准确。在钢筋笼安装过程中，应注意以下事项：钢筋笼制作应规范，防止变形或损坏；钢筋笼运输应平稳，避免碰撞或变形；钢筋笼安装时，应缓慢下放，确保位置准确。若遇到阻碍，应查明原因并排除故障后再继续下放。

2.7 混凝土灌注

在完成钢筋笼安装后，应进行混凝土灌注。混凝土灌注应遵循以下工艺流程：准备灌注器具，包括导管、漏斗、储料斗等；将导管插入钢筋笼内，确保导管与钢筋笼接触良好；开始灌注混凝土，注意控制灌注速度和混凝土质量。在灌注过程中，应经常测量混凝土标高，以确保桩顶和桩底高程符合设计要求；拔出导管，在灌注即将结束时，应缓慢拔出导管，避免因拔出过快导致断桩或混凝土不密实。在混凝土灌注过程中，应注意以下事项：混凝土质量应符合设计要求，配比合理，坍落度适中；导管插入时应顺畅，无堵塞现象；灌注过程中应控制好速度和灌注量，避免因灌注过快导致混凝土离析。

2.8 质量检测

在旋挖钻机进行铁路桥梁桩基施工完成后，应对施工质量进行全面地检测。包括桩基的直径、深度、垂直度、承载力等方面的检测，以确保桩基质量符合设计要求和相关规范。在铁路桥梁桩基施工过程中，环境保护也是一个重要的方面。桩基施工可能会对环境产生一定的影响，如噪声、振动、水土流失等。因此，在施工过程中，应采取有效的环保措施，如控制噪声、减少振动、加强水土保持等。同时，应尽可能地减少对周围生态环境的影响，实现工程建设与环境保护的和谐发展。

2.9 安全控制

在旋挖钻机进行铁路桥梁桩基施工时，应加强安全控制措施，确保设备的安全性和操作人员的安全。包括设备的维护保养、操作规程的制定和执行、安全警示标志的设置等方面的措施。在铁路桥梁桩基施工中，安全保障也是一项重要的工作。施工过程中的安全问题不仅关系到施工人员的生命财产安全，也关系到整个工程的质量和进度。因此，在施工过程中，应采取有效的安全保障措施，如设置安全警示标志、配备安全防护设备等。同时，应加强安全教育和培训，增强施工人员的安全意识和自我保护能力。

3 结语

综上所述，质量检测是旋挖钻机在铁路桥梁桩基施工中不可或缺的环节。通过设备选用、场地准备、护筒埋设、钻孔施工、钢筋笼安装、混凝土灌注、质量检测和安全控制等方面的质量检测和控制，可以确保旋挖钻机在铁路桥梁桩基施工中的应用质量，提高施工效率和施工质量，降低施工风险。通过研究，发现旋挖钻机在铁路桥梁桩基施工中具有以下优点：（1）施工效率高，比传统钻机提高约30%～50%；（2）成孔质量好，孔壁平整，偏差小；（3）施工成本低，比传统钻机降低约10%～20%。此外，旋挖钻机还具有环保、安全等优点。