關鍵詞：橋梁樁基施工 鉆孔灌注樁 旋挖鉆機

　　0 引言

　　鴨綠江界河公路大橋是國家重點工程，其中第一合同段的施工任務由我集團公司承攬建設。該施工段工序復雜，為了確保工程質量，不延誤工期，我單位引用先進的旋挖鉆機協(xié)助完成了400根鉆孔樁的基礎施工。旋挖鉆機能夠大大促進樁基施工工藝的改進和更新，從而將成樁質量提升至一個新的高度，目前在我國還未普及應用。筆者就技術特點，將該設備與國內目前普遍使用的回轉鉆機進行了對比分析，具體內容如下。

　　1 工程概況

　　本標段為第一合同段，起點為丹東西互通式立交區(qū)（K0+000），終點為主線收費站（K6+700），全長6.7公里。其中大橋3座，中橋10座，小橋2座。因地質條件相似，現(xiàn)以金板河大橋為例，將旋挖鉆機在鉆孔灌注樁中的應用做一闡述。

　　金板河大橋全長421m，樁基用樁68根，樁徑120cm的16根，樁徑160cm的56根，樁長19.72～28.07m，總計1577.8延米，C25混凝土灌注量2433.53m3。

　　地層自上而下依次為：

　�、偎靥钔�。

　　②粉質粘土層。

　�、鄞稚�。

　　④全風化凝灰質角礫巖。

　�、輳婏L化凝灰質角礫巖。

　�、拗酗L化凝灰質角礫巖。

　　橋址處河道順直，設計流速3.42m/s，設計水位Hs=

　　11.280m。

　　2 旋挖鉆機及其施工工藝

　　2.1 旋挖鉆機

　　三一重工生產的SR280RⅡ型履帶式可行走旋挖鉆機是第二代入巖旋挖鉆機。相較于第一代機械設備的構造來說，它采用的是主卷揚后置結構，不僅延長了鋼絲繩的使用壽命，增大了鉆桿的提拔力，而且大大改善了車體的提升能力，使其更為穩(wěn)固，可打深樁。同時，參照國際標準選擇關鍵元器件，如卡特彼勒C9HHP發(fā)動機，卡特彼勒336D底盤，以及布雷維尼、力士樂和邦飛利等。動力頭最大輸出扭矩280KN·m，采用最大成孔深度（配磨阻桿）84m，最大成孔直徑2500mm。

　　2.2 旋挖鉆機施工工藝

　　旋挖鉆機的施工工藝可以分為兩種：干作業(yè)成孔和泥漿護壁旋挖成孔。它們二者的應用環(huán)境有所不同，如果遇到地下水位較低的情況，或在成孔深度內無地下水的土質，就比較適合用干作業(yè)成孔作業(yè)。相比之下，泥漿護壁成孔工藝應用范圍稍廣，不受地下水位高低的限制，但較多用于高含水量的環(huán)境，其原理就是通過泥漿循環(huán)來保護孔壁并排出土渣而成孔。泥漿具有保護孔壁、排出土渣的作用，除此之外，它還可以冷卻和潤滑鉆頭。綜合考慮丹東地區(qū)水文地質特點，本工程采用泥漿護壁成孔，具體施工過程如下：

　　2.2.1 場地平整

　　旋挖鉆機具有半徑大、鉆桿高的特點，為了確保施工安全，在前期工作中，要對關架空電線、通訊線等進行清理。另外，旋挖鉆機自重較大，因此要保證場地平整，并具有一定硬度以免沉陷。

　　2.2.2 鉆機就位

　　當鉆機就位時，可以通過控制器對鉆桿角度進行調整，以確保鉆機的垂直度。其調整幅度為前俯10°、后仰6°、左右擺8°。如果鉆機在作業(yè)過程中的傾斜率保持在0.30以內，可自行調節(jié)垂直度。

　　2.2.3 埋設護筒

　　該鉆機自帶護筒驅動器，可以自行埋設護筒。依據(jù)地質情況的不同，護筒最長可達6.0m。在本工程中，護筒指標為：長度4～6m，根據(jù)樁徑的不同，護筒分別為內徑1.28m、1.70m，外徑1.32m、1.75m。在埋設護筒時，為了方便鉆頭定位和保護樁孔，要使護筒頂比原地面高出0.3m，同時，要注意用水平尺對垂直度進行檢查。

　　2.2.4 泥漿制備

　　這一環(huán)節(jié)對鉆機的正常工作至關重要，因為該鉆機需要泥漿相對密度不低于1.3，要求較高。在前期工作中，利用攪拌機將膨潤土、纖維素和純堿按比例混合攪拌，制作出符合要求的泥漿。

　　2.2.5 旋挖成孔

　　旋挖鉆機的鉆頭一般為筒式鉆頭。在實際操作中，先將鉆頭下降到預定深度，然后旋轉鉆頭、進行加壓，這個過程中，旋起的泥土會進入鉆筒內，當鉆筒內充滿泥土后將鉆頭反轉，封閉鉆頭底部并提出，然后開啟鉆頭底部開關將土倒出。向孔內注漿的時機應該是在鉆機鉆進過程中或將鉆頭提出鉆孔外后，泥漿液面要高于護筒底部。還需要注意的是，現(xiàn)實中往往會出現(xiàn)提出的鉆頭有泥漿，而造成泥漿污染的問題。這是因為由于地質條件不一，旋轉過程中很少有泥土將鉆頭擠滿的情況。鉆頭筒中上部留有溢漿口，在旋挖砂層時，泥漿與砂混合后又溢入孔內。如果泥漿相對密度達不到要求，會出現(xiàn)灌孔前沉渣太多而超出規(guī)定的情況，從而造成混凝土灌注困難。遇到這樣的情況，即使進行旋挖鉆機二次旋挖清孔也起不到什么作用。在現(xiàn)實施工中曾出現(xiàn)塌孔問題，這與場地上部土層為素填土、粉質粘土，泥漿相對密度達不到相應標準，無法發(fā)揮保護作用、平衡地層壓力有一定關系。

　　其余施工工序和回轉鉆機施工工序一致，不再贅述。

　　3 旋挖鉆機與回轉鉆機成孔的技術經濟比較

　　3.1 試驗樁

　　在全面開始成孔施工前，我們首先對兩組旋挖鉆機成孔灌注樁和一組回轉鉆機成孔灌注樁做了樁的靜載試驗。樁荷載和安全系數(shù)分別設計為2600kN和2.0，用油壓千斤頂通過錨樁、橫梁裝置加載。用于試驗的4根錨樁直徑均為1.20m，錨樁和試驗樁呈對角分部，中心距設計為4.0m的。采用慢速維持荷載法逐級加載，待上一級狀態(tài)穩(wěn)定后再加載下一級，共10級�？偧虞d量是豎向設計荷載的2倍。表1列出了實驗數(shù)據(jù)。

　　根據(jù)試驗結果可知，在受力情況相同的情況下，從成樁產生的沉降量來看，回轉鉆機高于旋挖鉆機。施工工藝的差異直接造成了這種結果。作為摩擦型樁，旋挖鉆機成樁所形成的粗糙孔壁增大了樁的摩阻力�；剞D鉆機成樁與旋挖鉆機成樁的沉降量都在40mm以內，均符合施工要求，但是很顯然，旋挖成孔樁的質量和實際承載力顯然略勝一籌。

　　3.2 綜合比較

　　3.2.1 比較樁體的承載力，顯然回轉鉆機成孔樁不及旋挖鉆機成孔樁，但是后者的沉降量僅僅是回轉鉆機成孔樁沉降量的四分之一。

　　3.2.2 泥漿的性能指標的差別。參照遼寧省橋梁施工技術細則中關于泥漿相對密度的要求，正循環(huán)鉆機和反循環(huán)鉆機泥漿的相對密度分別控制在1.1～1.3、1.05～1.15的范圍內。旋挖鉆機泥漿的相對密度不得低于1.3，旋挖鉆機能夠順利成孔，關鍵在于泥漿的相對密度必須在1.3～1.5的范圍內。至于泥漿組成的原材料則是一致的。

　　3.2.3 護筒長度不同。在我國，如果地質條件相同，回轉鉆機埋深要求在1.0～1.5m之間，而旋挖鉆機則需埋設4～6m的護筒，在我單位承建的施工段中，護筒埋深要求為5m。

　　3.2.4 成本效益比較。每臺旋挖鉆機每24h平均成孔數(shù)量為4孔，最多為5孔（埋深為25～35m），但是回轉鉆機每48h僅成1孔，在工作效率上與旋挖鉆機相差8倍。但旋挖鉆機購機成本較高，本例中的旋挖鉆機每臺在800萬人民幣左右。

　　3.2.5 粉質粘土層和砂土層的施工多采用旋挖鉆機。對于淤泥或卵石層作業(yè)，則旋挖鉆機抗扭性能較弱，施工作業(yè)故障頻出，因此多采用回轉鉆機進行作業(yè)。

　　3.2.6 旋挖鉆機清孔方式包括兩種，一是簡單快速的接旋挖清孔，二是正反循環(huán)泵換漿清孔。施工時應該因地制宜，優(yōu)選清孔方案。

　　4 結語

　　通過在鴨綠江界河公路大橋第一合同段施工中應用旋挖鉆機的實踐，工程人員深刻體會到，盡管旋挖鉆機投資成本高，但在適宜的地質條件下，最終的經濟效益綜合指標還是大大優(yōu)于回轉鉆機。從我國目前高速公路、鐵路、城市軌道的建設形勢來看，旋挖鉆機具有廣泛的應用前景。

　　參考文獻：

　　[1]蔣訓忠，唐亞光.旋挖鉆機在樁基工程中的應用[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2009（03）.

　　[2]張曉東.高架橋橋梁基礎施工中的旋挖鉆機技術[J].科技創(chuàng)新導報，2009（27）.

　　[3]高維嘯.長江上的攻擂者——北京三一重機新一代SR360型旋挖鉆機參與安慶長江大橋施工[J].今日工程機械，2010（07）.