旋挖式钻机在桥梁基础工程中的运用.doc

旋挖式钻机在桥梁基础工程中的运用 许乃洋 陶国彦(江苏捷达交通工程集团有限公司 淮安市223001) 摘要：结合淮沭新河特大桥钻孔灌注桩的施工，介绍旋挖式钻机的施工工艺及与其它钻机的性能对比 关键词：钻孔灌注桩；旋挖式钻机；施工1 工程概述 徐宿淮盐高速公路是江苏省干线公路网规划布局四纵四横四联”主骨架中的横“横二”公路，是联结通过苏北地区的四条国道主干线(同三、京沪、京福、连霍)以及省干线宁宿徐高速公路的区域联络线。徐宿淮盐高速公路的建设对沟通南北，连贯东西，构筑全省公路主骨架，促进苏北地区经济的发展具有重要的意义。 本合同段以跨越淮沭新河特大桥做为独立标段，全桥总长101 91公里。上部采用30米、35米后张法预应力箱梁，下部结构采用柱式墩、肋式台、桩篡础桥位处地质情况复杂，有粘土层、亚粘土层、亚砂土层、中砂层、饱和软粘土层、粉砂层等，对钻孔灌注桩的施工非常不利。2旋挖式钻机简介 该设备原产于意大利CMV集团公司，本工程所用的型号为THl 860钻机，每台约550万元人民币，主要由履带式行走系统、350KW柴油动力机、控制室、钻头、动力传送系统、主桅杆等部分组成，设备长1 3米、宽2.6米、高3.6米，主桅杆可调节长度为1 3-60米，自重约60吨。最大旋挖直径180cm，最大旋挖深度60米，主桅杆可自动调整垂直度，带有深度检测系统。3工作原理 主桅杆下端带一可控制闭合的旋挖钻头，该钻头带刀齿，起挖土和螺旋作用。施工时，旋转主桅杆带动钻头转动，依靠钻头的螺旋作用和主桅杆自重自动向下进尺，并可根据土层情况通过拉紧悬吊主桅杆的钢丝绳来调节进尺速度，随着钻头深入，泥土经过钻头下口被旋切进入钻头内部，当钻头内部泥土装满后，提升主桅杆，将钻头提出孔外排空泥土后再重复以上过程，随着深度的增加，要不断根据土层情况调节泥浆指标并注入孔内，直至挖到设计深度。因孔内钻渣全部被钻头带出孔外，成孔后即可组织人员进行下道工序而不需要清孔。4施工工艺4.1测量放样 施工前，首先由测量队用全站仪对所要施工的每根桩进行精确放样，并采用外引十字线法确定桩位，即在已放好桩位的基础上，用罗纹钢或圆钢外引四角桩，位置一般在设计桩径外0.50.8m，拉上建筑线，线与桩中心重合，错开90度采用同样办法钉上两个控制桩，拉上建筑线，调整其中一个控制桩，使两线交叉点与桩中心重合。在施工过程中，四个控制桩不得受扰动，否则有可能因控制桩偏移而造成桩位偏差。4.2造浆 泥浆主要成分有膨润土、纤维素、纯碱、清水等，配合比为纤维素、膨润 土、纯碱、和水按照0.002：O.15：O.04：l比例调制，将清水放入泥浆池中，水量为孔内砼量1.52.0倍为宜，用造浆器将膨润土喷入池中，放入泥浆池中，使泥浆的比重控制在1.09左右，特殊土层要加大纤维素含量。 4.3成孔THl8-60型旋挖钻机移动到桩位处，调整钻机桅杆垂直于地面，钻头中心对准桩中心钻进到25m左右，钻头加上扩孔器进行扩孔，扩孔直径比护筒外径1 Ocm，深到15m，将护筒放正用钻杆(钻头)将护筒压入孔内，再用四个控制桩拉上十字线调整护筒，使护筒中心位于十字线交叉点，然后将护筒外空隙用土填实，使护筒牢固，再将十字线引到护筒上，用锯条在护筒上锯一小口，连上绑丝，这样即使四角桩因施工不慎位移，也不影响十字线中心，便于下笼与桩位中心对正。护筒上口应约高于地面30cm，护筒底端应埋进土层.15m。护筒周围采用粘土夯填密实，确保不漏水。钻进前，控制桩上拉上十字线，钻头中心尖对准十字交叉点，将钻头缓缓放入护筒内，开始钻进，随钻进用2PN泵将泥浆池中配制好的泥浆补充到孔中，浆面保持在护筒顶面.米左右，钻机取上的渣土随时清理出场地外。成孔后钻机自行移走，使用吊车安放钢筋笼及灌注水下砼。试验桩 由于THl 8钻机是一种较新的进口设备，我们对其机械性能和施工方式以及快速钻进后泥浆的护孔能力缺乏了解，2002年1 0月8目，我们在距离桩位十五米远的土层中，用THl -60型旋挖钻机钻一直径150cm，深40m的孔，结果在三个半小时内成孔，大大缩短钻孔时间。经过43小时的保孔观察，测深结果与钻进结束时基本无变化，无塌孔与沉淀现象，说明在我们这种施工场地中钻孔，调制的化学泥浆的护孔效果是比较好的，该钻机能够适应施工的需要。通过试验数据的显示和多位专家的现场论证，认为该钻机的施工方法是可行的。我部决定在月1 0日正式开钻，截止1 2月30日仅用50天时间完成了全部1 36根钻孔灌注桩的任务，并且已经检测的68根桩均为A类桩。 对中钻进出土6性能对比 从使用效果看，旋挖式钻机与目前桥梁施工中常用的20型钻机相比有很多的优点：(1)旋挖式钻机钻进速度快捷，长40m、直径150cm的桩在三个半小时内成孔，钻进速度是普通钻机的30多倍，对加快工程进度起到了非常明显的作用，再加上孔底基本无沉淀，可以不清孔，能保证桩底质量；(2)旋挖式钻机自重60吨，机身稳定，主桅杆可自动调节垂直，自动显示孔深，避免了普通钻机钻进过程中多次复核垂直度的工作，改进了以往用测深砣测量孔深的落后方法，确保孔位、孔深、垂直度等成孔质量指标满足规范要求；(3)旋挖式钻机的成孔费用是125元立方，与普通正循环钻机很接近，这是旋挖式钻机重要的优点之一；(4)有利于施工现场的管理，避免了多台钻机拥挤在一起的混乱局面，另外，由于该种钻机自带履带式行走系统，大大减少了施工现场临时工程的工作量；(5)旋挖式钻机只需一名操作者和一名现场指挥人员，可大量减少人力。经计算，淮沭新河特大桥钻孔灌注桩施工如采用GPS20型钻机，要在50天内完成136根桩至少需要1 2台，每台配8人，需96人而旋挖式钻机总共才配6人；(6)旋挖式钻机钻进过程中不排出泥浆，噪音很小，有利于开展文明施工，买现环境保护，避免了与地方的矛盾；7关键点控制 我们都知道，在钻孔灌注桩施工中，孔壁的稳定主要依靠两方面因素钻进时钻头对土体的挤压形成强度泥浆的护壁作用，普通钻机施工时泥浆在离心力的作用下有足够的时间被吸附在孔壁形成泥浆壳从而维持孔壁稳定。旋挖式钻机因施工速度快，没有足够的时间形成泥浆壳，必须要根据地质变化添加外扣剂来改善泥浆指标，在粘土层中采用膨润土和水按照.1 5：1比例调制而成，泥浆的比重控制在1.05左右基本不存在塌孔的担心，在亚砂土层、中砂层、饱和软粘土层、粉砂层中泥浆指标非常重要，采用膨润土、纯碱、和水按照0.1 5：0.04：1比例调制而盛泥浆的比重控制在1.1左右，同时将纤维素放在钻头内带到不利土层反复旋转、挤压使其被孔壁有效吸附形成保护。另外护筒下端的土层也要按此方法处理，确保整个施工过程中的护筒稳定。8不足之处 该种钻机在施工中的桩位控制是操作者以护筒口作为参照物进行目测，与视线垂直方向成孔直径难免偏大，根据淮沭新河特大桥钻孔灌注桩的成本核算，混凝