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旋挖钻机施工工艺及控制在施工中的应用

旋挖钻机施工工艺及控制在施工中的应用

简介：旋挖钻机施工工艺及控制

关键字：旋挖钻机、施工工艺、质量控制、安全

京沪高速铁路桥梁工程占很大的比例，而钻孔灌注桩在其桥梁基础中数量大，集中分布。在京沪高速铁路建设中采用大量的旋挖钻机，按期完成了桩基施工任务。京沪高速铁路禹济特大桥跨308国道桥桩基施工采用旋挖钻挖孔桩基施工方案，使现场技术人员掌握了新技术，加块了施工进度，确保了工程质量，充分体现了旋挖钻机具有施工质量可靠、成孔速度快、效率高的特点，适用于桩基数量大，工期要求紧的项目。

京沪高速铁路禹济特大桥跨308国道桥位于DK405+354.4处，在济南市桑梓店镇邓营村南，禹济特大桥与308国道的夹角102°，桥跨度为32+48+32m无砟轨道现浇预应力混凝土连续相梁（双线）。基础采用钻孔灌注桩，桩径分别为1.0m、1.25m，桩长44m、52m、42m不等，数量为48根。

地基岩土主要以粉土、粉质黏土、黏土为主，中间夹有细砂层。

施工图纸审核，测量放样，施工场地平整，机械设备、材料的进场。组织施工人员对施工现场进行深入的调查和研究，收集与施工相关资料，采用合理的施工组织方法，使桩基施工保持连续、均衡、有

机械设备北京南车NSR220C型旋挖钻机1台，泥浆泵2台，25T汽车吊1台。

1、机械就位、护筒埋设

测量放样桩位后，利用十字线放出四个控制桩位，分别量测控制距离，并以四个控制桩为基准进行埋设护筒。

护筒用厚度5mm钢板制成，护筒直径比桩基孔径大200mm，每节护筒长度4.0m。

在埋设护筒时，先用旋挖钻机钻深3.0m左右，再人工进行辅助配合，利用旋挖机的钻斗将护筒压入预定位置。埋设好的护筒至少高出施工地面30cm左右，以防止杂物、泥水流入孔内。

泥浆具有防止孔壁坍塌、抑制地下水、悬浮钻渣等作用，且该段地基岩土中夹有细砂土层、粉土层，地下水位较高，调制出各项性能指标良好的泥浆尤为重要，也是保证孔壁稳定的重要因素。

施工过程中试验员随时检测泥浆的各项性能指标，将泥浆指标控制在泥浆相对密度：1.02－1.10，粘度：18－22s，砂率≤4％，泥皮厚度：＜2mm，PH值：大于7范围之内，确保泥浆对孔壁的撑护作用，避免发生施工事故。

NSR220C型旋挖钻机采用筒式钻斗。钻机就位后，调整钻杆垂直度，注入调制好的泥浆，然后进行钻孔。当钻头下降到预定深度后，旋转钻斗并施加压力，将土挤入钻斗内，仪表自动显示筒满时，钻斗底部关闭，提升钻斗将土卸于堆放地点。钻机施工过程中保证泥浆面始终不得低于护筒底部，保证孔壁稳定性。通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土和泥浆撑护孔壁，反复循环直至成孔。

旋挖钻机施工初期，提升料筒时，发现提升力显著增大，有孔壁颈缩现象。经过分析，由于筒式钻斗完全无护壁作用，在提升钻斗时，其下部产生较大负压力作用，致使产生“吸钻”现象，从而造成孔壁颈缩现象。因此，必须对筒式钻斗进行改进。在筒壁上加焊4块双曲面护壁钢板（或增设导流槽），两两对称布置，为防止升降时碰怀孔壁，钻头旋转时双曲面护壁钢板直径小于孔径2cm，改善后的钻斗在提升过程中液压系统压力显著减小，钻孔缩颈现象得到有效改善。

5、控制钻头钻进、提升速度

(1)旋挖钻机钻机过程中应严格控制钻进速度，避免钻进尺度较大，造成埋钻事故。

(2)若钻机升降钻斗时速度过快，钻斗外壁和孔壁之间的泥浆冲刷孔壁，再加上钻斗下部产生较大负压作用，造成孔壁颈缩、坍塌现象，所以钻斗提升时应严格控制其速度。经现场实践得知，钻斗升降速度保持在0.75－0.80m/s。当钻进细砂层和粉土层时，其升降速度应更加缓慢。　

四钻进施工时出现卡埋钻的控制措施

卡埋钻是旋挖钻机最易发生的施工事故，施工过程中采取积极主动的措施加以预防。当钻机施工时出现卡埋钻现象时，采取切实可行的措施及时进行处理施工事故。

(1)直接起吊法：采用吊车直接向上起吊即可。

(2)钻斗周围疏通法：即用水下切割或反循环等方法，清理钻筒周围沉渣，然后起吊即可。

(1)由于钻机设备较重，施工场地必须平整、宽敞，并有一定硬度，避免钻机发生沉陷。

(2)钻机施工中检查钻斗，发现侧齿磨怀，钻斗封闭不严时必须及时整修。

(3)泥浆初次注入时，垂直向桩孔中间进行注浆，避免泥浆沿着护筒壁冲刷其底部，致使护筒底部土质松散。

(4)因粘土层中钻进过深易造成颈缩现象YB／T 4385-2013标准下载，在钻机施工时应严格一次钻进深度。

(5)钢筋笼或探孔器向孔内放置时，由吊车吊起，将其垂直、稳定放入孔内。从而避免碰坏孔壁，造成孔壁坍塌现象，在砼浇筑时未出现废桩事故。

(6)根据不同地质情况，必须检测清孔后灌注砼时泥浆性能指标，确保泥浆对孔壁的撑护作用。

六旋挖钻机NSR220C型成孔优点

(1)因该钻机操作由全液压系统控制，能保证桩基垂直度、孔位、孔深、沉淀厚度等各项指标全部达到施工规范要求。

(3)孔壁稳定性好，成孔后清孔彻底，施工进度快。

(4)施工噪音低外墙质感涂料施工方案，污染环境小，使用于环境保护要求高的施工地区。

通过施工，旋挖钻机施工方法具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔效率高、适应性强、环保的优点。由于旋挖钻机所形成的孔壁较粗糙，增加了桩侧摩阻力，克服了回旋钻机桩侧摩阻力低，以及孔底沉渣多，泥浆管理差的缺点。