旋挖钻机成孔技术在桥梁施工中的应用

旋挖钻机成孔技术在桥梁施工中的应用

庾恒，张红

玉溪公路局江川公路分局 云南玉溪 652600

【摘要】在当前的桥梁施工过程中，旋挖钻机成孔技术得到了广泛的应用，虽然其成孔成本相对较高，但是能够加快施工进度，缩短施工工期，为施工单位赢得社会效益以及经济效益。基于此，本文首先分析了旋挖机成孔技术现状，其次介绍了旋挖钻机成孔技术同冲孔钻机之间的性能比较，最后重点分析了旋挖钻机成孔技术在桥梁施工过程中的具体应用，希望能够为今后的桥梁施工技术提供参考。

【关键词】旋挖钻机；成孔；桥梁施工

引言

旋挖钻机在桥梁施工的具体应用过程中具有诸多优势，例如，成孔效率高、低噪音和施工质量安全可靠等，被称为绿色的施工技术。因此，在桥梁以及公路建设过程旋挖钻机的应用较多，但是其在具体的应用过程中仍旧存在着很多注意事项，需要结合具体施工情况进行分析，为相关工程获得更多的效益。希望通过本文的介绍，能够进一步加深人们对旋挖钻机成孔技术的认识，更好地推动桥梁工程的发展。

1.旋挖钻机成孔技术应用现状

据目前的实践数据表明，我国旋挖钻机最大的钻孔深度是120m，能够进行3m直径的钻孔。在钻柱连接到套管后，旋转钻机可以将套管下放到目标位置，非常重要的是在污泥层状态下在桩基中形成孔洞。施工过程中，通过旋转钻头或管钻形成升降探头将钻头从孔中提起，然后排干土壤并前后移动，直到孔形成。在我国大部分地区，土壤地质均可采用旋挖钻机成孔施工工艺，比如说粉土、砂土、粘土、淤泥土、冻土、砾石、嵌入软硬石灰石等。这种技术现在被广泛使用在桥梁施工工程中来，主要是桩基的成孔工程。

2.传统冲击机或回转机与旋挖钻机的性能比较

2.1优点

现在常用的旋挖钻都是液压履带钻。整台机器由液压系统驱动，有的配备了先进的自动化程度高的计算机操作系统，施工效率高，砂层和土层的开挖速度可达到8m/h，粘土层的开挖速度可达到4.6m/h，比普通旋挖快3.5倍。在风化严重的岩层中，旋钻钻孔速度可达1-2m/h，成孔底部沉积物少，便于清孔。旋转钻机形式为非循环泥水或干法钻井，正负循环钻井泥浆量仅为1/10~1/20，总体施工污染小，施工现场井井有条，旋转开挖产生的振动小，而且施工噪声小，成孔质量好，孔壁泥层薄而粗糙，有利于增加桩侧摩阻，保证桩基设计的承载能力。

2.2不足之处

旋转钻机的缺点在于操作和维护成本高，尤其是液压系统主泵、动力头、钻杆、绞盘系统等零部件，整体设备相对昂贵，损坏后的恢复时间较长。此外，设备相对昂贵，旋挖钻机钻头需400多万元，如果采用国外进口钻头，则费用高达上千万，加之旋挖钻机设备较重，在搭建时，要求施工场地平整开阔，且具有一定的硬度。

3.旋挖钻成孔的实际应用

使用旋转钻头钻孔后的注入过程类似于普通的钻孔灌注桩施工工艺，在本文中将不做介绍，结合具体施工经验，施工重点以及注意事项如下文所示。

3.1土地平整与整合

旋挖钻机自重一般为60-100吨，对台架基础的承载能力造成了一定的压力。因此，钻孔前必须将作业平面进行硬化处理。如果施工平台采用填土筑岛形式，应在旋挖机施工现场放置2-3厘米厚的钢板，为防止平台在开挖过程中下沉，需保证垂直度，底板的钢板也应保证施工安全。

3.2护筒埋设及拔除

旋转钻机通常使用钻心取土，孔内壁没有冲击钻的内壁那么致密。洞口打开后，时间长了会更容易压碎，钢套管通常用作松动孔的地面内壁。随着污泥层变厚，可专门配备振动锤将钢箱剔除和振动，以保证厚污泥层结构的光滑。如果在护筒外埋设钢套筒时，则可以使用直径相对较大的钻头。预钻1～2m后，用电钻和振动锤将套管向前推，在护筒压缩时，必须始终监控外壳的垂直度。除了套管可变性外，在探头制造后还保证了孔的垂直度，从而确保了设计规范内的堆叠可变性。混凝土浇筑完成后，需要将其取出，护筒的拔除需要保证平稳，不应对护筒周边或挡块周围的层过度变形，这会导致直径减小并且块中含有熔渣。

3.3配制泥浆

如果表层由泥岩、砂岩、淤泥或回填物组成，则在平台开挖过程中，孔壁将不稳定，因此，有必要建造泥浆护壁。旋挖钻机在钻孔中，关键点是泥浆的处理，这对钻孔进度和桩基混凝土的质量起着决定性的作用。泥浆太稀，无法进行浮渣，影响开挖效果，泥浆稠度过大，会粘在孔壁和钢筋上，从而影响到桩基混凝土的质量。制浆机产生的污泥必须流入污泥池。应使用污泥泵将污泥循环至污泥池，以防止污泥沉降，池内污泥膨胀至每立方米±450-500公斤，可加入适量烧碱增加污泥粘度，浆料可选自粘土、聚丙烯酰胺等。试验表明，该类粘土颗粒悬浮均匀，沉降量小，性能稳定。

3.4对钻进速度的有效控制

旋挖钻机作业时，应根据不同的地质条件选择钻机供给量。开始钻孔或从软层过渡到硬层时，确保钻杆垂直且缓慢，同时，必须严格控制钻孔速度，以免钻孔规模过大而在井下钻孔作业中发生事故。如开挖困难或钻杆晃动，应立即起吊钻头检查，查明原因并纠正，然后钻孔，防止桩孔明显移位、歪斜、损坏或扭曲。另外，钻头的提升速度也应合理控制，如果钻机提升过快，会使钻斗的底部产生较大负压，孔壁上及外壁的泥浆冲刷孔壁，导致孔壁损坏，可能会发生塌陷或收缩。现场实践表明，铲斗提升速度和转速范围可根据相关规范进行，钻穿淤泥土或淤泥层时，应降低钻斗提升速度。

3.5钢筋笼制作及安装

钢筋必须固定在相关胎具上，笔直摆放，搭接部分两侧焊接，以保证弯曲度及搭接长度。主筋弯曲后，必须标记搭接部分。用方板测量主筋和加强筋的垂直度，经起重机将钢筋提升到支架上，并将其插入支架中。

3.5.2钢筋笼的安装

将钢筋笼与桩孔连接，用全站仪检查安装位置是否正确。首先，将钢笼在9m处逐段封闭，并用钢管固定。吊点按反作用力相等的原则确定，每个钢笼设有两个吊点。吊点必须焊接牢固，以防止在吊装过程中焊道张开。

3.6开挖结构

在钻孔的过程中，确保钻杆的垂直度，及时往孔内灌入泥浆。一般采用孔板喷射法。监测孔的泥浆高度，确保泥浆高度始终在1m以上，当钻机达到规定深度时，旋转钻机施加压力并将钻孔土壤输送到铲斗中。旋挖钻机可根据土壤质量和进尺改变钻孔速度，防止损坏孔壁。施工时，泥浆高度应低于保护管，以确保保护墙的稳定性。对于不均匀的岩层，可以将卵石等材料埋起来，然后钻孔，以防止不均匀的力使钻头从原来的位置上移位。当钻头穿过黏性土层时，需要调整泥浆的粘度，因为土层本身具有产泥的特性，还应该使用0.5m的冲程以避免钻头堵塞和埋钻事故。

3.7清孔验收

旋挖钻机完成钻孔过程后，通过矿浆交换法清理孔位，过程中要注意清理孔的质量，这种方法容易出现清理不充分的问题。此外，不能通过使用增加孔深度的方法来替代孔清洁过程。

第二次清孔时注入水下混凝土，监测清孔后的孔底泥浆的比密度是否在1.03～1.10g/cm3的规定指数范围。在浇筑混凝土前，确定孔底沉积物的厚度，是否满足设计要求，以缩短后期清理混凝土与孔洞的间隔时间。

3.8混凝土

在注入混凝土之前，应检查孔径等数据，确保满足所有要求，然后再进行以下操作：在灌注过程中，应根据孔的内部选择导管长度，以确保导管连续运行。导管应在初始输注完成后进行测量。保证混凝土质量。

4.结语

综上所述，旋挖钻机成孔技术在桥梁工程中具有重要的应用意义，不但能够提高施工效率，而且还能够保证施工质量。正如本文所述，在实际应用过程中，旋挖钻机成孔技术仍旧需要结合具体施工情况，合理选用相关设备，及时发现问题，解决问题，只有这样，才能够更好地推动桥梁工程的发展。

参考文献

[1]王佳.旋挖钻成孔技术优点及在桥梁桩基工程中的应用[J].四川建材,2020,46(02):122-124.

[2]翟金宝,郑亚迪.旋挖钻机成孔技术在建筑工程桩基施工中的应用[J].山西建筑,2014,40(24):85-86.

[3]杜强泽.大直径特长桩基旋挖钻机成孔技术研究[J].现代交通技术,2010,7(05):56-59.

[4]韩金亭.大口径旋挖钻机在桩基施工中的技术优势[J].西部探矿工程,2002(03):85-86.