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【摘 要】 通过旋挖钻机在樟井特大桥桩基施工中的应用，总结了旋挖钻机施工特点及其优越性。 旋挖钻机施工效率高、节能、成孔质量好、噪音及污染小，在桥梁施工过程中加快了钻孔施工进度，降低了施工成本，并保证了施工质量，建议推广使用。
【关键词】 旋挖钻机 工艺原理 控制要点
1、工程情况
泉州环城晋石高速公路A3标段位于晋江市内，本标段起于晋江市罗山街道小梧塘村，设樟井特大桥上跨狮城大道，分离成双线布设于狮城大道边分隔带上，于樟井村设置樟井枢纽互通引出围头疏港支线，至湖格村转而向北至本合同段终点，路线总里程3.71km。
本项目钻孔桩共计866根，桩径为1.2m、1.5m、1.6m、1.8m，桩基大部分为摩擦桩，桩长25m～62m不等。
桥址内地质大部分为沿海丘陵剥蚀台地-冲海积平原地貌，剥蚀台地区，表层多分布有坡残积粘性土层，层厚变化较大，层厚6.0～29.3m不等，狮城大道沿线表层多分布有近期人工筑路堆填的素填土层，最大厚度7.5m。本合同段的钻孔桩主要以砂土状强风化混合花岗岩、碎块状强风化混合花岗岩作为持力层，持力层强度为450～550Kpa。
2、旋挖钻机性能及工艺原理
本项目选用的旋挖钻机为YTR260型，其最大扭矩260KN.m，发动机功率246kw，可施工孔深80m，桩径2000mm以内摩擦桩。配套相应的钻具可钻进粘土层、砂土层、卵石层及强风化岩层等各类土层，但截至目前，针对中风化及微风化岩层，旋挖钻在钻具方面还有待改进。
旋挖钻机是将整体自重置于可自动行走履带式底盘上，以自带柴油发动机输出动力来提供自身所需要的大功率电源，利用筒式钻斗斗齿，在液压系统加压下切削土体，并压入钻斗内，再由钻杆提出钻斗，出孔口后快速回转倒土。如此反复循环，完成成孔作业。在钻进过程中随孔深连续注入化学泥浆进行护壁，保证水头压力，防止塌孔。
3、钻孔桩施工
3.1 施工准备
⑴ 平整场地，做好三通一平工作。
⑵ 泥浆池开挖。就近选取场地，开挖泥浆池及沉淀池。要求泥浆池容量不小于单根桩所需泥浆体积的1.5倍。
⑶桩位放样。施工前由测量工程师进行桩位放样，并与其它桩位用跨距相互复核，经检查合格后，方可进行护筒埋设。
⑷护筒埋设。本工程桩基为岸上陆地施工，所选用的护筒为壁厚10～20mm，长度3m，内径为设计桩径+20cm的钢护筒。
护筒的埋设采用旋挖钻机静压的方式来完成。钻机就位后，调整钻杆垂直，并使钻头与桩中心点对中，同时做好桩基周边护桩，以便于桩位复核。给钻头加上比护筒直径大1～2cm扩孔器后在桩位处进行开挖。开挖孔深2m后，提出钻头，采用吊机起吊护筒就位，并用旋挖钻机垂直将护筒压入土中。利用护桩检测护筒埋设精度。
⑸泥浆拌制。泥浆质量控制是旋挖钻机钻孔施工的关键。旋挖钻机施工速度快速，必须采用优质泥浆对孔壁进行有效护壁，确保孔壁质量，以防塌孔等事故发生。本工程采用优质化学泥浆进行施工。
① 确定泥浆配合比
泥浆配合比需经过反复试验确定，本项目所使用的泥浆由优质膨润土、纯碱、纤维素配制而成，1m3化学泥浆配合比为膨润土200kg，纯碱2kg，纤维素1kg。
② 泥浆拌制。由人工操作拌浆机拌制完成，本项目所用的拌浆机容量为1m3。先在拌浆桶加入适量的清水，放入200kg的膨润土，拌制均匀，再加入2kg纯碱，进行搅拌，取1kg纤维素用清水融化开加入拌浆桶中，搅拌均匀后倒入制浆池。开启泥浆泵使制浆池中的泥浆处于流动状态。泥浆的各项性能需满足以下指标：相对密度1.03～1.20，粘度17～20s，胶体率≥98%，酸碱度8～10。
3.2 钻孔
钻机就位后调整钻杆垂直度，下放钻头至护筒内开始钻进。钻机初始钻进采用低速钻进，主卷扬机钢丝绳承担不低于钻杆、钻具重量之和的20%，保证孔位不产生偏差。钻进至护筒底以下3m后采用高速钻进。钻进速度采用机械加压方法进行调整，一般在150MPa压力下，进尺速度可达20cm/min；在200MPa压力下，进尺速度可达30cm/min；在260MPa压力下，进尺速度可达50cm/min。钻进过程中，操作人员使用机身电脑控制孔深及垂直度，通过旋挖机钻斗旋转、挖土、提升、卸土，重复此过程完成钻孔
在钻孔过程中需注意如下几点：
①开孔钻进时，钻头要轻压慢转渐渐进入，待钻头全部进入并通过护筒底口3m以上时，方可加速钻进，初成孔壁应竖直、圆顺、坚实。
②操作人员要时刻关注孔内泥浆水头，随着钻孔加深，要及时提醒操作工人往孔内补充泥浆，确保孔内泥浆水位始终高于护筒底口0.5m以上，保证足够的泥浆压力以维持孔壁稳定。
③钻进时，钻头在提升和下降过程中，孔内泥浆在孔壁和钻头之间流动，若升降速度过快，则泥浆流动将加大对孔壁的沖刷，易造成孔壁坍塌，故要求机械手合理控制钻头升降速度。
④钻进时，根据不同地层使用不同的钻速，如有由硬地层到软地层，可适当加速钻进；有软地层到硬地层时要减速慢进；在易缩孔地层中适当增加扫孔次数，防止缩径；对硬塑层可快速钻进，提高功效；砂质地层，操作手对钻头要轻提轻放，不可强行加压，并提醒操作工人适当增加泥浆比重和粘度；在较软弱地层上施工时，由于钻机重心在前，要注意控制钻机移位，防止钻孔偏斜。
4、施工重点控制
⑴ 泥浆配置。旋挖钻机成孔质量的优劣及有效预防各类钻孔质量事故的发生，很大程度上取决于泥浆质量控制。有经验的操作工人在已确定的配合比基础上会根据土层情况适当调整，配置的泥浆性能更为稳定。
⑵ 需熟练掌握设备的操作。
旋挖钻机作为一项先进的钻孔施工工艺，要求操作人员不但具备机械操作的相关技能，更要求操作人员具备丰富的钻孔施工知识和经验。操作人员施工水准直接影响成孔质量的好坏。施工之前需加强对操作人员的技术培训，并深入研究工程地质情况。
5、旋挖钻机施工优越性
旋挖钻机成孔施工作为一种新型的施工工艺，与传统冲击钻机成孔等工艺相比，具有较为全面的优越性。
⑴施工快速，效益显著。本项目上30m深桩基成孔时间在3小时左右，同等地质条件下功效是回旋钻机的2-3倍，是冲击钻机的5～6倍。极大提高了施工进度。
⑵ 环境污染小。旋挖钻机泥浆通过沉淀池沉淀可重复使用，减少了泥浆处理工作。旋挖钻机旋挖出来的钻渣为渣土，方便堆放，并可以用拖斗车及时运送到指定场所丢弃，使施工场地环境污染降到了最低，能满足工地标准化文明施工的要求。
⑶ 施工精度比较高。施工过程对桩基深度、垂直度、钻压等均可以通过机身电脑控制，便于现场质量控制。
（4） 机械化程度高。施工过程不需要人工进行钻杆拆除和组装， 无需进行泥浆清渣处理，可降低工人劳动强度，节约人力资源。
5.结语
本项目采用旋挖钻机进行钻孔桩施工，该成孔工艺表现出了施工质量可靠、成孔效率高、适应性强、安全环保等优点，是一种较为先进的施工工艺。
通过对本项目旋挖钻机施工的相关技术总结，希望能为后续桥梁钻孔桩施工提供借鉴和参考。
【关键词】 旋挖钻机 工艺原理 控制要点
1、工程情况
泉州环城晋石高速公路A3标段位于晋江市内，本标段起于晋江市罗山街道小梧塘村，设樟井特大桥上跨狮城大道，分离成双线布设于狮城大道边分隔带上，于樟井村设置樟井枢纽互通引出围头疏港支线，至湖格村转而向北至本合同段终点，路线总里程3.71km。
本项目钻孔桩共计866根，桩径为1.2m、1.5m、1.6m、1.8m，桩基大部分为摩擦桩，桩长25m～62m不等。
桥址内地质大部分为沿海丘陵剥蚀台地-冲海积平原地貌，剥蚀台地区，表层多分布有坡残积粘性土层，层厚变化较大，层厚6.0～29.3m不等，狮城大道沿线表层多分布有近期人工筑路堆填的素填土层，最大厚度7.5m。本合同段的钻孔桩主要以砂土状强风化混合花岗岩、碎块状强风化混合花岗岩作为持力层，持力层强度为450～550Kpa。
2、旋挖钻机性能及工艺原理
本项目选用的旋挖钻机为YTR260型，其最大扭矩260KN.m，发动机功率246kw，可施工孔深80m，桩径2000mm以内摩擦桩。配套相应的钻具可钻进粘土层、砂土层、卵石层及强风化岩层等各类土层，但截至目前，针对中风化及微风化岩层，旋挖钻在钻具方面还有待改进。
旋挖钻机是将整体自重置于可自动行走履带式底盘上，以自带柴油发动机输出动力来提供自身所需要的大功率电源，利用筒式钻斗斗齿，在液压系统加压下切削土体，并压入钻斗内，再由钻杆提出钻斗，出孔口后快速回转倒土。如此反复循环，完成成孔作业。在钻进过程中随孔深连续注入化学泥浆进行护壁，保证水头压力，防止塌孔。
3、钻孔桩施工
3.1 施工准备
⑴ 平整场地，做好三通一平工作。
⑵ 泥浆池开挖。就近选取场地，开挖泥浆池及沉淀池。要求泥浆池容量不小于单根桩所需泥浆体积的1.5倍。
⑶桩位放样。施工前由测量工程师进行桩位放样，并与其它桩位用跨距相互复核，经检查合格后，方可进行护筒埋设。
⑷护筒埋设。本工程桩基为岸上陆地施工，所选用的护筒为壁厚10～20mm，长度3m，内径为设计桩径+20cm的钢护筒。
护筒的埋设采用旋挖钻机静压的方式来完成。钻机就位后，调整钻杆垂直，并使钻头与桩中心点对中，同时做好桩基周边护桩，以便于桩位复核。给钻头加上比护筒直径大1～2cm扩孔器后在桩位处进行开挖。开挖孔深2m后，提出钻头，采用吊机起吊护筒就位，并用旋挖钻机垂直将护筒压入土中。利用护桩检测护筒埋设精度。
⑸泥浆拌制。泥浆质量控制是旋挖钻机钻孔施工的关键。旋挖钻机施工速度快速，必须采用优质泥浆对孔壁进行有效护壁，确保孔壁质量，以防塌孔等事故发生。本工程采用优质化学泥浆进行施工。
① 确定泥浆配合比
泥浆配合比需经过反复试验确定，本项目所使用的泥浆由优质膨润土、纯碱、纤维素配制而成，1m3化学泥浆配合比为膨润土200kg，纯碱2kg，纤维素1kg。
② 泥浆拌制。由人工操作拌浆机拌制完成，本项目所用的拌浆机容量为1m3。先在拌浆桶加入适量的清水，放入200kg的膨润土，拌制均匀，再加入2kg纯碱，进行搅拌，取1kg纤维素用清水融化开加入拌浆桶中，搅拌均匀后倒入制浆池。开启泥浆泵使制浆池中的泥浆处于流动状态。泥浆的各项性能需满足以下指标：相对密度1.03～1.20，粘度17～20s，胶体率≥98%，酸碱度8～10。
3.2 钻孔
钻机就位后调整钻杆垂直度，下放钻头至护筒内开始钻进。钻机初始钻进采用低速钻进，主卷扬机钢丝绳承担不低于钻杆、钻具重量之和的20%，保证孔位不产生偏差。钻进至护筒底以下3m后采用高速钻进。钻进速度采用机械加压方法进行调整，一般在150MPa压力下，进尺速度可达20cm/min；在200MPa压力下，进尺速度可达30cm/min；在260MPa压力下，进尺速度可达50cm/min。钻进过程中，操作人员使用机身电脑控制孔深及垂直度，通过旋挖机钻斗旋转、挖土、提升、卸土，重复此过程完成钻孔
在钻孔过程中需注意如下几点：
①开孔钻进时，钻头要轻压慢转渐渐进入，待钻头全部进入并通过护筒底口3m以上时，方可加速钻进，初成孔壁应竖直、圆顺、坚实。
②操作人员要时刻关注孔内泥浆水头，随着钻孔加深，要及时提醒操作工人往孔内补充泥浆，确保孔内泥浆水位始终高于护筒底口0.5m以上，保证足够的泥浆压力以维持孔壁稳定。
③钻进时，钻头在提升和下降过程中，孔内泥浆在孔壁和钻头之间流动，若升降速度过快，则泥浆流动将加大对孔壁的沖刷，易造成孔壁坍塌，故要求机械手合理控制钻头升降速度。
④钻进时，根据不同地层使用不同的钻速，如有由硬地层到软地层，可适当加速钻进；有软地层到硬地层时要减速慢进；在易缩孔地层中适当增加扫孔次数，防止缩径；对硬塑层可快速钻进，提高功效；砂质地层，操作手对钻头要轻提轻放，不可强行加压，并提醒操作工人适当增加泥浆比重和粘度；在较软弱地层上施工时，由于钻机重心在前，要注意控制钻机移位，防止钻孔偏斜。
4、施工重点控制
⑴ 泥浆配置。旋挖钻机成孔质量的优劣及有效预防各类钻孔质量事故的发生，很大程度上取决于泥浆质量控制。有经验的操作工人在已确定的配合比基础上会根据土层情况适当调整，配置的泥浆性能更为稳定。
⑵ 需熟练掌握设备的操作。
旋挖钻机作为一项先进的钻孔施工工艺，要求操作人员不但具备机械操作的相关技能，更要求操作人员具备丰富的钻孔施工知识和经验。操作人员施工水准直接影响成孔质量的好坏。施工之前需加强对操作人员的技术培训，并深入研究工程地质情况。
5、旋挖钻机施工优越性
旋挖钻机成孔施工作为一种新型的施工工艺，与传统冲击钻机成孔等工艺相比，具有较为全面的优越性。
⑴施工快速，效益显著。本项目上30m深桩基成孔时间在3小时左右，同等地质条件下功效是回旋钻机的2-3倍，是冲击钻机的5～6倍。极大提高了施工进度。
⑵ 环境污染小。旋挖钻机泥浆通过沉淀池沉淀可重复使用，减少了泥浆处理工作。旋挖钻机旋挖出来的钻渣为渣土，方便堆放，并可以用拖斗车及时运送到指定场所丢弃，使施工场地环境污染降到了最低，能满足工地标准化文明施工的要求。
⑶ 施工精度比较高。施工过程对桩基深度、垂直度、钻压等均可以通过机身电脑控制，便于现场质量控制。
（4） 机械化程度高。施工过程不需要人工进行钻杆拆除和组装， 无需进行泥浆清渣处理，可降低工人劳动强度，节约人力资源。
5.结语
本项目采用旋挖钻机进行钻孔桩施工，该成孔工艺表现出了施工质量可靠、成孔效率高、适应性强、安全环保等优点，是一种较为先进的施工工艺。
通过对本项目旋挖钻机施工的相关技术总结，希望能为后续桥梁钻孔桩施工提供借鉴和参考。