覃志科

（中鐵大橋局集團第五工程有限公司，江西 九江 332000）

1、贛龍鐵路GL-2標福水特大橋基本概況

贛龍鐵路GL-2標福水特大橋共69跨，包括1～68號墩及兩個橋臺，橋梁全長2254.265m。全橋有614根樁基礎，按摩擦樁設計。其中1.0m樁徑有572根。

福水特大橋跨越主要為低山，表層為第四系坡洪積粉質(zhì)黏土，軟塑～硬塑，局部夾有0～10m的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、黏土。山坡表層為第四系坡、殘積粉質(zhì)黏土，含少量碎礫石。下伏基巖為震旦系砂巖，寒武系－奧陶系－志留系變質(zhì)砂巖、炭質(zhì)板巖、頁巖，泥盆系砂巖、粉砂巖、頁巖、石英砂巖，石炭系的灰?guī)r、粉砂巖、砂礫巖，二疊系的頁巖、灰?guī)r和煤層，侏羅系、白堊系的砂巖、砂礫巖、泥質(zhì)粉砂巖，燕山期的花崗巖等。

2、樁基礎施工方案的確定

福水特大橋由于樁基數(shù)量大，施工工期短，結(jié)合工期要求、施工條件等因素，經(jīng)過認真的分析比較認為，采用沖擊鉆機和旋挖鉆機相結(jié)合的施工方案。經(jīng)詳細對工程地質(zhì)資料及設計圖紙?zhí)峁┑牡刭|(zhì)報告分析，福水特大橋沿線大部份處地基巖土從地面以下依次為粉質(zhì)粘土層，細砂層，細圓礫土層，全風化泥質(zhì)粉砂巖層，強風化泥質(zhì)粉砂巖層，地質(zhì)條件較好，比較適合旋挖鉆機施工,為了保證工期和施工質(zhì)量，在26#墩～52#墩優(yōu)先采用旋挖鉆進行樁基施工。

3、旋挖鉆施工工藝

3.1.1 旋挖鉆施工工藝原理

旋挖鉆機施工法又稱鉆斗鉆成孔法，成孔原理是在一個可閉合開啟的鉆斗的底部及側(cè)邊，鑲焊切削刀鋸，在伸縮鉆桿旋轉(zhuǎn)驅(qū)動下，旋轉(zhuǎn)切削挖掘土層，同時使切削挖掘下來的土渣進入鉆斗內(nèi)，鉆頭裝滿后提出孔外卸土，這樣通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升和出土，多次循環(huán)作業(yè)，從而實現(xiàn)鉆進成孔。其中，旋挖鉆工作時壓力、扭矩傳遞順序為：

1）壓力：動力頭油缸--動力頭--鉆桿鉆頭--切削刀

2）扭矩：動力頭馬達減速機--動力頭輪轂鉆桿--鉆頭--切削巖土

由此可以看出，旋挖鉆機的動力轉(zhuǎn)變?yōu)槭┕に璧你@進壓力和扭矩，而傳輸過程中的壓力和扭矩的利用率則取決于鉆桿和鉆斗，且鉆斗的關鍵參數(shù)是斗齒刃前角，選擇不同的斗齒刃前角，其鉆進效果不同。

同時，由于旋挖鉆機自重較大，鉆進時也可依靠鉆桿和鉆頭自重或加壓切入土層，斜向斗齒在鉆斗回轉(zhuǎn)時切下土塊向斗內(nèi)推進而完成鉆取土；當遇硬土時，自重力不足以使斗齒切入土層時，可通過加壓油缸對鉆桿持續(xù)加壓，強行將斗齒切入土中，完成鉆孔取土，其中加壓原理是在動力頭傳遞扭矩的同時，通過筒式主軸內(nèi)壁的板牙與鉆桿矩形鍵間的正壓力所產(chǎn)生的摩擦阻力實現(xiàn)向鉆斗加壓。

3.1.2 旋挖鉆施工工藝流程

施工準備--測量放樣--制備泥漿（地質(zhì)條件允許時可不用泥漿）--埋設護筒--鉆機就位--鉆進成孔--清孔--下道工序。

4、旋挖鉆施工特點。旋挖鉆施工主要特點是施工效率高，施工成本低，特別適用于工期要求緊的工程項目。贛龍鐵路GL-2標福水特大橋用于樁基施工的旋挖鉆機是山推工程機械股份有限公司生產(chǎn)的SER22型，其整機重量74t，動力頭最大輸出轉(zhuǎn)矩220kN.m，動力頭額定工作轉(zhuǎn)速7-22r/min，最大鉆孔直徑2000mm，最大鉆孔深度65m，加壓油缸加壓力185kN，加壓油缸提升力210KN，發(fā)動機功率256kW。

4.1 旋挖鉆施工特點如下：

4.1.1 采用平行四邊形變幅機構(gòu)，施工機動靈活，作業(yè)效率高。所配套的短螺旋鉆頭、普通鉆斗、撈砂鉆斗等鉆具，可鉆進粘土層、砂礫層、卵石層和中分化泥巖等。

4.1.2 具有功率大、成孔速度快的特點。贛龍鐵路GL-2標福水特大橋樁基施工中，一根30米長的樁基旋挖鉆平均每2～3小時就能完成。

4.1.3 移位和定位方便、快速、準確。旋挖鉆采用液壓伸縮履帶底盤，自行起落折疊式桅桿，自動控制監(jiān)測主機功率、回轉(zhuǎn)定位和回轉(zhuǎn)復位及安全保護，移位方便快速；樁基定位及成孔垂直度、成孔深度均由電腦系統(tǒng)自動控制調(diào)整，操作上采用先導控制、負荷傳感的液壓系統(tǒng)，充分體現(xiàn)了人、機、液、電一體化。相比較于其他類型的鉆機，旋挖鉆在鉆進過程中，發(fā)生斜孔的機率極小。由于成樁快，同時移位方便，因此在福水特大橋旋挖鉆機樁基施工中，是四個墩位的鉆孔平臺一起交叉施工，最大化的發(fā)揮出旋挖鉆機的優(yōu)勢。

4.1.4 成孔質(zhì)量高。旋挖鉆施工克服了機械成孔時孔底沉淤土多，樁側(cè)摩阻力低，泥漿管理難度大的缺點，保證了成孔質(zhì)量。

4.1.5 不同孔徑，只需更換不同孔徑的鉆頭即可。福水特大橋有1m和1.25m的樁徑，旋挖鉆機在不同樁徑的樁基施工時，更換不同孔徑的鉆頭非常方便、快速。

4.1.6 旋挖鉆施工具有噪音小、環(huán)保的特點；同時對于地質(zhì)條件較好的施工現(xiàn)場，可采用干式或清水鉆進成孔，無需泥漿護壁，從而克服了沖擊鉆和回旋鉆鉆孔時需用泥漿護壁的特點，降低了施工對環(huán)境的污染程度。

旋挖鉆在福水特大橋樁基施工時，利用的是規(guī)范標準范圍內(nèi)的泥漿進行成孔護壁。因此，旋挖鉆在成孔和清孔時，不產(chǎn)生新的泥漿。

5、旋挖鉆鉆孔灌注樁施工中常見問題的預防與處理

5.1 樁孔垂直度偏差

旋挖鉆在施工過程中，由于鉆機安裝就位穩(wěn)定性差，作業(yè)時鉆機安裝不穩(wěn)，地面基礎軟弱或軟硬不均勻，地質(zhì)中土層呈斜狀分布或土層中夾有大的孤石或其他硬物等情形，會造成孔后樁孔出現(xiàn)較大垂直度偏差或彎曲，這對成樁的質(zhì)量有很大的影響。因此在旋挖鉆鉆孔施工中，應該采取以下幾點措施來預防樁孔出現(xiàn)較大的垂直度偏差:(1)場地施工前先換除軟土、夯實平整，另外，如果有條件，也可以在換填的基礎上，加墊一層輔助性的材料（如鐵板等），確保鉆機安置穩(wěn)固，鉆架豎直。同時注意下好護筒和井口管；選用性能好的泥漿；鉆具要保持豎直度、剛度、同心度，防止鉆機跳動、鉆桿晃動等。(2)進入不均勻地層時，鉆速要慢，尤其是遇到塑性較差的沙層。(3)遇到孤石地層或硬層時，鉆速要慢，鉆孔偏斜時，可提起鉆頭上下反復掃鉆幾次，以便削去硬土，如糾正無效，應于孔中局部回填黏土至偏孔處0.5m以上，重新鉆進。

5.2 孔底沉渣過厚

由于福水特大橋所處地理位置及地質(zhì)條件，旋挖鉆孔施工過程中，當鉆進砂層時，砂不可避免混進泥漿中，泥漿一般都循環(huán)使用，當多次使用的泥漿注入孔內(nèi)時，經(jīng)過幾小時的沉淀，砂便會沉淀到孔底，引起沉渣過厚；另一方面，鉆進過程中提鉆時泥砂等容易從鉆頭的瀉水口流出，混入泥漿中，留在孔中，引起沉渣過厚。具體的處理措施有:

(1)鉆孔施工中，通過設置2個泥漿池來處理，一個儲漿池，一個沉淀池，當泥漿從孔里返回時先流過沉淀池，可以將大量的砂子等沉淀，再流至儲漿池。(2)在砂層中鉆進時，需控制鉆進進尺，輕壓、慢速、稠泥漿鉆進，盡量減少砂子外流?？稍诮K孔前預留20～30Cm，靜置0.5 h左右，用清渣鉆頭下大掏孔至設計孔深。

5.3 孔壁坍塌

由于旋挖鉆是通過重復的提降鉆頭來實現(xiàn)出渣鉆進成孔的，因此在鉆進過程中，每次鉆桿的提升都會對孔壁有不同程度的影響。如果鉆頭上下移動速度過快，致使水流以較快的速度由鉆頭外側(cè)和鉆孔之間的空隙中流過，沖刷孔璧，有時還會在上提鉆斗時在其下方產(chǎn)生負壓而導致孔壁坍塌。具體的預防措施有:

(1)控制鉆頭升降速度，根鋸不同的樁徑和地質(zhì)情況采取不同的升降速度。(2)在松散易塌土層、砂層中，適當埋深護簡，用黏土密實填封護筒四周。(3)充分選用密度和黏度較大的泥漿，必要時向孔內(nèi)添加膨潤土。(4)使用優(yōu)質(zhì)的泥漿，提高泥漿的密度和黏度。（5）注意鋼筋籠的綁扎、焊接以及定位塊等的設置和安放，搬運和吊裝時應防止變形，下放過程中避免碰撞孔壁。（6）注意工序安排，盡量避免重型機械在施工區(qū)域附近行走，盡量縮短灌注時間。

結(jié)束語。通過本次在福水特大橋施工中的情況來看，旋挖鉆機施工方法具有施工質(zhì)量可靠、成孔速度快、成孔效率高、適應性強、環(huán)保的優(yōu)點。同時旋挖鉆機還克服了其他鉆機樁側(cè)摩阻力低，以及孔底沉渣多，泥漿管理差的缺點。盡管旋挖鉆機一次性投資較高，但適應性強，最終的經(jīng)濟效益綜合指標還是很高，因此，在地質(zhì)條件允件的情況下，旋挖鉆機是一種理想的樁基施工設備。

[1]李志剛.旋挖鉆機在樁基施工中的應用[J].山西建筑，2011年,第30期.