高铁旋挖钻钻孔施工技术探究
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摘要：结合在高速铁路旋挖钻孔桩的施工经验，阐述了旋挖钻的钻孔原理、钻孔施工工艺、成孔检测和常见的钻孔异常情况的处理，提出旋挖钻机施工的质量控制措施，以期提高旋挖钻机施工质量。
关键词：高速铁路；旋挖钻钻孔；施工技术；
1工艺原理
旋挖钻成孔施工法，又称钻斗施工法。成孔原理是在一个可闭合开启的钻斗的底部及侧边，镶焊切削刀锯，在伸缩钻杆旋转驱动下，旋转切削挖掘土层，同时使切削挖掘下来的土渣进入钻斗内，钻头装满后提出孔外卸土，如此循环形成桩孔。目前在我国国内公路和铁路桥梁基础工程领域中，钻孔灌注桩基础已经占据重要地位，并向直径多样化方向发展。高铁旋挖机的钻孔技术是当前形势下发展起来的较为先进的新形成孔的工艺形式，高铁旋挖钻机具有的装机功率大、工程效率高、方式灵活、多功能方向发展以及噪音小施工环保等优势，从而在京沪高速铁路天津特大桥的桩基础施工中发挥了重要作用。
旋挖钻成孔是钻头在钻机的带动下，以一定的旋转频率，在一定深度范围内，反复进行旋挖，克服一层阻力，依靠不同特点钻头的功能，把渣掏出，从而形成进尺的目的。一般适用钻孔直径有1 m、2 m、1．25 m、1．5 m、2 m等，钻头直径与钻孔直径对照见表1。
钻头直径m 0.96 1.16 1.2 1.46 1.96
钻孔直径m 1 1.2 1.25 1.5 2
2工工艺流程
钻机就位开孔一设置护筒并注人稳定液一旋挖钻进一清孔一下放钢筋笼一插入混凝土导管一二次清底一灌注混凝土成桩一拔出导管一拔出护筒。
工法特点
a)高铁旋挖钻机具有紧凑的结构体系，容易就位，设置护筒较为省力，并且可自主安装探孔器。
b)施工中应根据不同的孔径跟换不同尺寸的钻头。
c)具有较快的施工进度和施工工效，能收获较多的经济收益，高铁旋挖钻孔的一次钻深可达到0．4―1．2 m。
d)根据不同是施工条件适用于不同地质状况。
e)工程项目建设过程中水桩所需要的泥浆比重按照一般工程要求即可，未有过高的要求。
f)其环保的施工方式能有效保护环境。
3适用范围
本施工工作用于桥梁、房屋建筑深挖基桩基础的施工。它对环境、气候没有太高的要求。只需要桩位平台坚实平整，机器行走方便，垂直空间宽阔。可以适用任何复杂的地质情况的地层钻孔桩施工。而且在土层、砂土层、卵石层并存的地质晴况下施工更有经验。
4钻孔前准备工作
4.1设备和仪器
高铁旋挖钻机、装载机、全站仪、钢护筒、水准仪、测绳、钢卷尺、泥浆检测三件套、泥浆泵、电焊机等施工中常用的设备应具有产品的合格证。
4.2场地准备
钻孔场地的平面尺寸应按装机设计的平面尺寸、钻机数量和钻机底座平面尺寸，钻机的移位要求施工方法以及其他施工工具的设施布置情况而定。
4.3技术交底
钻孔施工前要相关人员提供该地段的水文和地质资料，岩石层的分布情况，桩基设计图纸，施工人员熟悉现场施工环境和地下管线的布设情况。
4.4孔口护筒准备
4.4.1护筒作用
护筒有固定桩位，引导钻头方向、隔离地面水免其流入井空，保护孔口不坍塌，保证孔位内水位高于地下水位和或施工水位高度，形成静水压力，保护孔壁免于坍塌。护筒采用钢护筒：1～10 mm厚的A3钢板，直径比孔径大20cm。钢护筒坚固耐用，重复次数多，用料节省，等特点。根据设计所提供的控制点，采用全站仪现场布置控制网并复核，确定桩位后，利用十字线放出4个引桩，每个引桩距设计桩位1.5 m。护筒用8 mm的钢板制作，要求坚实不漏水。高度3 m。护筒埋设采用挖埋法，即用专用钻斗挖除所要埋护筒的土层后，将护筒放入其中。护筒底部埋设于地底2.7m下，而护筒则因露出地面0.3m。在护筒的四周使用回填黏土并夯实。通过设定好的十字线，从而保证钻机导杆的中心线、回旋盘中心线以及十字形引桩线交点保持在统一水平面上。
4.5泥浆制备
普通泥浆是水和粘土的拌合物。在钻孔中，由于泥浆的比重于水的比重，故护筒内同样高的水头，泥浆的静水压力大，在静水压力的作用下，泥浆可作用在孔壁形成一层泥皮，阻隔孔外渗流，保护孔壁免于坍塌。泥浆还具有悬浮钻渣作用，使钻进能够正常进行。泥浆比重：一般地层1．1～1.3，坚硬大漂石、卵石夹粗砂1．4～1．6。黏度：一般地层l6～22 S，含砂率：新制泥浆不大于4％ 。胶体率： 小于95％ 。pH值：大于6．5。
5钻孔施工
在确定了施工中引桩十字线位置后，高铁旋挖钻机的操作人员通过调整机器中桅杆的操作角度，使用卷扬机，对准钻头中心与钻孔中心，也就是十字线的交叉点，通过不断调整钻机垂直度参数，从而保证钻杆垂直。在去掉十字线的同时还应降低高铁挖钻钻头到护筒内部旋转，在保证钻头能自由钻动基础之上不弄坏护筒，施工前还应检查相应的钻机是否能顺利运行。再通过将钻头调整到护筒的地面，将深度计算机调整到初始状态。在钻孔过程中应严格控制钻孔速度，从而避免钻进尺度较大，引起埋钻事故。倘若在钻否升降过程中速度较快，而钻斗的外壁和孔壁之间的泥浆则强烈冲刷恐怖，并且由于钻斗下部在反作用力影响下，可能产生偏斜，碰刮到孔壁，不仅影响了孔壁内泥浆的护壁效果，同时还将引起钻孔孔壁的颈缩和坍塌等现象。通过具体的实践表明，钻斗的升降速度应保持在0.8m/s以内。
6．检测孔深、倾斜度、直径和清孔
钻孔完成后，应通过钻孔孔深的检测、直径和倾斜程度的检测，实现其钻孔质量的有效探究。具体孔径和孔深应符合施工设计的要求，倾斜度不应大于1%。还应对钻孔进行清理，也就是在钢筋回笼吊放前，对钻孔内部的石渣和泥浆进行必要清理，做到孔内含泥量、含碴量和孔底沉渣符合设计要求。
7.钻孔异常处理
7.1塌孔处理
钻孔过程中发生塌孔后，要查明原因进行分析处理，可采用加深埋护筒等措施后继续钻进。根据现场情况也可在泥浆中加入大量的干锯末，同时增大泥浆比重(控制在1.15～1.4之间)，改善其孔壁 壁防止坍塌，为事故处理奠定基础。速度控制在0．3～0．5 m／s。塌孔严重时，应回填重新钻孔。
7.2钻孔倾斜
钻孔偏斜的原因是：
1）钻孔遇到较大的弧石或探头石；
2）钻孔较大处，钻头偏斜向一方；
3）钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷；
4）钻杆弯曲，接头不正等
处理方法：查明钻孔的倾斜的位置和倾斜的情况，一般可在倾斜处吊住钻头上下反复的扫孔，使钻孔正直。倾斜严重的应该回填砂粘性土到偏斜处。待沉积密实后继续钻进。
7.3 埋钻和卡钻处理
施工中的埋钻现象主要产生在钻进过程中，进尺未有效掌握和控制，一次进尺太多，或是在砂层中泥浆沉淀过快。而施工中的卡钻现象长由于钻头底盖合龙不够好，在钻进过程中通过自动打开或是在卵石钻进施工过程中卡钻掉落等。埋钻或是卡钻发生后，在钻机的钻头周围将陈定了大批泥浆，从而形成了较大的侧击阻力。从而针对卡钻发生的原因分析还应对阻力进行首先消除，严禁对其强行处理。否则将可能造成钻杆扭断、动力头遭受损失等更为严重的施工事故。在相应的施工事故。当施工事故发生后，应保证孔内具有足够多的泥浆，保证钻孔内部的压力，平衡钻孔内部有泥浆的比重。从根本上防止钻孔坍塌事故的发生。为是施工保证孔内有足够的泥浆，保持孔内压力，稳定孔内泥浆比重(控制在1.15～1.4之间)。
参考文献
[1]天津市市政工程局.道路桥梁工程施工手册[M].中国建筑工业出版社.2003:329-350
[2]赵明宗，宋海峰.京沪高铁旋挖钻钻孔施工技术[J].铁道建筑技术，2010（11）
[3] 邓建平．旋挖钻机施工工艺及控制[J]．建筑设计，2007(3)
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