旋挖钻机在高原多年冻土区桥梁钻孔桩施工中的应用

旋挖钻机在高原多年冻土区桥梁钻孔桩施工中的应用摘要：介绍旋挖钻机的结构，工作原理，应用实例，总结旋挖钻机的优缺点，并提出几点建议。关键词：旋挖钻机多年冻土桥梁钻孔桩施工应用青藏铁路的建设，因其跨越560km的多年冻土区而备受世人瞩目，高原冻土区桥墩梁的特殊性在于桥梁的基础是设置在多年冻土层内，冻土层为工程介质，故要求桥梁基础施工时尽量少破坏冻土地层，以避免引起热融现象，造成隐患。而传统的钻孔桩施工中的成孔工艺因其所需时间长，容易引起热融现象而在冻土施工区受到极大的限制，取而代之的是一种新型的成孔施工设备——旋挖钻机，现就旋挖钻机在冻土区桥梁钻孔桩施工中的应用谈谈不成熟的观点。一、旋挖钻机的结构旋挖钻机由履带式主机、液压转盘、钻杆导向支架、伸缩钻杆、钻头，以及卷扬机等附属构件组成。1、履带式主机履带主机形状同大型挖掘机，履带较宽、较长，以减小压强，主机可以绕中心轴旋转，并能借助履带前后移动。2．钻头分为螺旋钻和筒钻螺旋钻顾名思义，在螺旋形的钻头上镶嵌合金钢钻头，主要用于钻挖较硬的土层或岩层。筒钻顾名思义形状如筒，但其筒底是可以开启的，可以倒出钻渣。钻孔除渣时筒钻底的钻头受阻，受阻的钻头和钢底板与钢筒相对逆向绕轴旋转，钢筒旋转半周时，钢底板受阻与钢筒同向旋转，钻头向下旋转挤压，使孔渣向上进行钻筒内，当筒内钻孔渣样充满时，再逆向下旋转钻杆带动钻筒旋转，此时，由于阻力，钻头及钢底板下筒钻相对旋转一半时，钢底板受阻，使筒钻底封闭，然后由卷扬机提升钻杆、钻头至孔口，旋转主机使钻头远离孔口，开启筒底倒出钻孔渣样，筒钻适合用于松软地层及由螺旋钻钻松的岩层。3．伸缩钻杆旋挖钻机的钻杆可以伸缩，钻杆是由几根直径不同的钻杆套结而成，当钻孔深度较大时，钻杆就会自动伸长以满足施工要求。4．钻杆导向架钻杆导向架使钻杆沿着导向架上下移动，确保钻杆移动轴线一致。5．液压转盘同回旋钻结构类似，液压转盘固定在钻杆导向架上，可以带动钻杆及钻头顺、逆时针旋转。6．卷扬机普通卷扬机，起重能力在10T以上，能够起吊钻杆、钻头及特殊情况下的最大重量，与卷扬机起重能力相匹配的钢丝绳（足够长）。二、旋挖钻机的工作原理旋挖钻机是由若干个零部件构成，工作前先用吊车配合组装（BAVER旋挖钻机可自行组装），调试钻机，确信钻机能正常工作。旋挖钻机工作前需对工作场地进行平整，然后将钻机开到施工工点附近，由固定在钻杆导向架上的两个液压油缸（油缸、钻杆导向架在主机上形成三角架）调整钻杆导向架的垂直度，以便使钻杆垂直（驾驶室内有电脑控制装置，可以判断导向架是否垂直）。然后将主机旋转、前后移动，使钻头上的对中装置与桩位中心正对，如是反复几次，直至钻机主机底盘平衡，钻杆导向架垂直（即钻杆亦垂直），钻头上的对中装置与桩位中心正对后，开始钻孔并埋置钢护筒，然后正常钻孔，直至达到设计孔底高程。三、旋挖钻机在施工中的应用实例在青藏铁路第17标段DK1381+896，1-8m小桥施工中，该桥两桥台基础设计为钻孔灌注桩，共8根，孔径φ1.0m，钻孔深度18.0m，地质为角砾土，采用BAVERBG22G（烟台诚信桩基公司拥有该钻机）旋挖钻进行成孔，该型旋挖钻机在施工中每个桩从埋置永久护筒至达到桩尖设计标高共计2小时左右，由于灌注设备限制（导管、吊车仅一套，砼供应不及时等原因），故下一根桩成孔施工受到极大的限制（前一根桩在灌注砼开始，才允许后一根桩钻孔成孔施工）。至8根桩基全部结束，共计36小时。四、旋挖钻机的优缺点优点：1．工作效率高，可以提高工作效率在20倍以上。2．不用制作传统成孔所需的泥浆池，对环境污染少。3．机械整体重量大，稳定性好，成孔质量好。4．全部操作由电脑控制。5．适应性强。缺点：1．机械体积大，移动困难，灵活性差。2．成孔受地质影响较大，尤其是受砂层影响最大。五、旋挖钻机的前景旋挖钻机由于其工作效率高，污染少，成孔质量好适应性强等优点，所以其前景是非常乐观，它不但可以在高原冻土区施工，而且也可以在内地施工，若地质条件允许，旋挖钻机适用于任何地方。六、几点建议旋挖钻机虽有若干优点，但它仍受不少约束，如遇流砂层不宜使用旋挖钻机成孔，宜选用传统成孔法，再加桩基过长（无水者除外）钻孔时间较长，且受水浸泡，钻杆、钻头上下活动频繁，使孔内的水活动过频极易造成坍孔。因此，旋挖钻机虽好，但不能千篇一律，应经过慎重考虑，确定使用机具，追求最佳经济效益。旋挖钻机在高原多年冻土区桥梁钻孔桩施工中的应用作者：单位：中铁十七局集团五公司青藏项目部日期：二OO三年十一月