旋挖鉆機在鐵路橋梁樁基施工中的應(yīng)用

呂國平

（中鐵二十二局集團第二工程有限公司，遼寧 大連 116000）

隨著現(xiàn)代交通基礎(chǔ)設(shè)施的不斷發(fā)展，鐵路橋梁建設(shè)成為重要的工程項目之一。在鐵路橋梁建設(shè)中，樁基設(shè)計是至關(guān)重要的一環(huán)。經(jīng)過多年的發(fā)展，樁基設(shè)計已經(jīng)逐步形成了較為完善的技術(shù)體系。常用的設(shè)計方法包括靜力觸探法、經(jīng)驗和參數(shù)設(shè)計法等，根據(jù)不同的地質(zhì)條件和承載力要求進行選擇。同時，計算機輔助設(shè)計的應(yīng)用也逐漸普及，為樁基設(shè)計提供了更為便捷和精確的手段。在鐵路橋梁樁基施工中，旋挖鉆、沖擊鉆和回轉(zhuǎn)鉆等施工工藝得到了廣泛的應(yīng)用。其中，旋挖鉆施工工藝具有鉆進速度快、成孔質(zhì)量好等優(yōu)點，尤其適用于軟土層和黏土層。沖擊鉆則適用于硬巖層，具有破巖能力強、鉆進速度較慢等特點?；剞D(zhuǎn)鉆施工工藝適用于各種地質(zhì)條件，但鉆進速度較慢。在施工過程中，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況和設(shè)計要求選擇合適的施工工藝，鐵路橋梁樁基施工的質(zhì)量控制十分重要。從原材料的選擇到施工過程的監(jiān)督和檢驗，每個環(huán)節(jié)都需要嚴格控制；在原材料方面，應(yīng)選用質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定的材料，如水泥、鋼筋等；在施工過程方面，需對鉆孔、灌注、沉降等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行質(zhì)量檢測和監(jiān)控，確保符合設(shè)計要求；同時，質(zhì)量缺陷的處理也是質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)，針對不同的問題采取有效的處理措施，在鐵路橋梁樁基施工中，工程管理的作用不容忽視。有效的工程管理可以確保施工進度、質(zhì)量和成本的控制，提高施工效率。工程管理包括項目管理、施工進度管控、現(xiàn)場安全管理等方面。在項目管理方面，應(yīng)建立完善的管理制度，明確各部門的職責(zé)和任務(wù)；在施工進度管控方面，應(yīng)制定合理的進度計劃，并根據(jù)實際情況進行調(diào)整；在現(xiàn)場安全管理方面，應(yīng)加強安全教育，確保各項安全措施的落實，在鐵路橋梁樁基施工中，旋挖鉆機作為一種高效、先進的樁基施工設(shè)備，得到了廣泛的應(yīng)用。

1 工程概況

本標段為新建玉溪至磨憨鐵路站前工程YMZQ-18標，標段里程：DK368+794_DK407+880（南聯(lián)山隧道進口至曼么二號隧道進口工區(qū)終點）[不含橄欖壩瀾滄江大橋DK387+598.25—DK388+093.9(495.65m)]，含橄欖壩梁場及制架梁相關(guān)工程（制架梁里程DK358+725～DK419+932），線下工程正線長度38.878km。二分部管轄范圍DK388+093.9～D1K396+048。線路長度8.24Km，含3512.81m特大橋1座，197.2m雙線大橋1座，196.4m2框架橋1座，框架涵475.2m/18座，路基土石方及附屬（含橄欖壩車站）4.53Km，制架梁336單線孔。

2 旋挖鉆機在鐵路橋梁樁基施工中的應(yīng)用

2.1 環(huán)境地質(zhì)條件

本管段由跨瀾滄江大橋臺尾至橄欖壩1#隧道進口結(jié)束，最高海拔578m，最低海拔540m，為盆地地貌，地勢平坦。管段內(nèi)水塘星羅棋布。沿線植被發(fā)育，林木茂盛。為盆地地貌，盆地內(nèi)上覆第四系全新統(tǒng)沖洪積淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、黏土、圓礫土、砂土，厚度大于60m。不良地質(zhì)為砂土液化，特殊巖土為軟土。地震動峰值加速度為0.15g。本管段為熱帶季風(fēng)氣候，終年溫暖、陽光充足、熱量豐富、濕潤多雨，年平均氣溫在22℃左右，具有“長夏無冬、一雨成秋”的特點。

2.2 設(shè)備選用

在鐵路橋梁樁基施工中，旋挖鉆機是一種高效、先進的樁基施工設(shè)備。其選用應(yīng)考慮以下因素：設(shè)備的性能參數(shù)，包括最大鉆孔深度、最大鉆孔直徑、最大扭矩等，以確保能夠滿足設(shè)計要求，旋挖鉆設(shè)備的最大鉆孔深度需要根據(jù)不同的地質(zhì)條件和使用要求進行選擇，對于一般軟土層，最大鉆孔深度可以達到100m左右，對于較硬的土層或巖層，最大鉆孔深度可能需要在50m左右。旋挖鉆設(shè)備的最大鉆孔直徑需要根據(jù)不同的工程需求進行選擇，一般來說，鐵路橋梁樁基的直徑通常在0.6～1.5m，因此旋挖鉆設(shè)備的最大鉆孔直徑也需要在這個范圍內(nèi)。旋挖鉆設(shè)備的最大扭矩是決定其鉆進能力的關(guān)鍵參數(shù)之一，一般來說，對于軟土層，需要的扭矩較?。欢鴮τ谟矌r層，需要的扭矩較大。因此，旋挖鉆設(shè)備的最大扭矩需要根據(jù)不同的地質(zhì)條件和使用要求進行選擇。通常來說，旋挖鉆設(shè)備的最大扭矩在100～200kN·m之間；設(shè)備的安全性能，如鉆機穩(wěn)定性能、防傾覆裝置等，以確保施工安全；設(shè)備的質(zhì)量可靠性，如選用知名品牌、通過ISO質(zhì)量管理體系認證的設(shè)備；設(shè)備的操作性，如自動化程度、操作便捷性等，以提高施工效率。本文選用的旋挖鉆機設(shè)備為4臺大宇300。

2.3 場地準備

在選擇施工場地時，應(yīng)考慮以下因素：地形地貌，應(yīng)選擇地勢平坦、土質(zhì)均勻、便于設(shè)備進出的場地；地質(zhì)條件，應(yīng)對地質(zhì)進行勘探，了解地質(zhì)分層、巖土性質(zhì)、地下水位等情況，以便選擇合適的鉆機和施工工藝；臨近環(huán)境，應(yīng)考慮周邊建筑物、交通狀況、水源等，以避免影響周邊環(huán)境和安全。在場地準備階段，還需進行以下工作：清理場地，清除雜物、植被等障礙物，確保場地平整；鋪設(shè)臨時道路，以便設(shè)備進出和移動；安裝供電系統(tǒng)，為設(shè)備提供穩(wěn)定電源；調(diào)試設(shè)備，確保設(shè)備正常運行。

2.4 護筒埋設(shè)

在旋挖鉆機進行鉆孔施工前，需進行護筒埋設(shè)。護筒的作用是穩(wěn)定孔口、引導(dǎo)鉆頭和防止孔壁坍塌。護筒的埋設(shè)應(yīng)遵循以下原則：護筒直徑應(yīng)大于設(shè)計孔徑20～40mm，以確?？卓诜€(wěn)定；護筒長度應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況而定，一般不小于5m；護筒埋設(shè)應(yīng)垂直，偏差不大于5‰；護筒與孔壁之間應(yīng)用黏土填充夯實，以避免漏水、位移或傾斜。

2.5 鉆孔施工

2.5.1 施工流程

旋挖鉆機在進行鉆孔施工時，應(yīng)遵循以下工藝流程：鉆機就位，調(diào)整鉆機垂直度和鉆頭位置；鉆進，逐漸加大壓力和轉(zhuǎn)速，同時注意觀察鉆機工作狀態(tài)和孔內(nèi)情況；排渣，及時將孔內(nèi)鉆渣排出，確保鉆孔順利進行；孔深控制，當(dāng)鉆孔達到設(shè)計深度時，應(yīng)停止鉆進。同時，注意調(diào)整鉆桿長度，確?？咨顪蚀_。本工程的鉆孔樁直徑為1.0m、1.25m，以沖擊鉆機施工為主的方案進行施工。鉆孔樁平均長度按35m計。

2.5.2 鉆機選擇

根據(jù)地質(zhì)情況和施工要求，選擇合適的旋挖鉆機型號。對于軟土地質(zhì)，可選擇輕型旋挖鉆機；對于硬巖地質(zhì)，需要選擇重型旋挖鉆機，并配備耐磨性和強度更高的鉆頭。同時，還要考慮鉆機的鉆進深度和扭矩等性能指標，確保其能夠滿足施工要求。

2.5.3 鉆頭類型

根據(jù)不同的地質(zhì)條件和鉆孔要求，選擇不同類型的鉆頭。常用的鉆頭包括短螺旋鉆頭、旋挖鉆頭、沖擊鉆頭等。短螺旋鉆頭適用于淤泥質(zhì)土和粉質(zhì)土等軟弱地層，旋挖鉆頭適用于一般黏性土、砂土、含有少量礫石的地層，沖擊鉆頭適用于巖層、卵礫石層等硬地層。

2.5.4 鉆進速度控制

控制鉆進速度是鐵路橋梁樁基鉆孔施工成功的重要因素之一。在鉆進過程中，需要根據(jù)不同的地質(zhì)情況和鉆孔參數(shù)要求，合理控制鉆進速度和鉆頭轉(zhuǎn)速。一般來說，對于較軟的土層，可以采用較高的鉆進速度和轉(zhuǎn)速；而對于較硬的巖層，則需要降低鉆進速度和轉(zhuǎn)速，以避免損壞設(shè)備和鉆頭。

2.5.5 泥漿性質(zhì)

泥漿性質(zhì)對于鐵路橋梁樁基鉆孔施工影響很大。泥漿的主要作用是保護孔壁、懸浮鉆渣、冷卻鉆頭等。在選擇泥漿時，需要根據(jù)不同的地質(zhì)情況和使用要求進行選擇。一般來說，對于黏土和軟巖層，可以采用低黏度的泥漿；而對于硬巖層，則需要采用高黏度的泥漿。此外，泥漿的比重和黏度也需要根據(jù)不同的地質(zhì)情況進行調(diào)整。

2.5.6 孔壁穩(wěn)定

孔壁穩(wěn)定是鐵路橋梁樁基鉆孔施工中的關(guān)鍵問題之一。在鉆進過程中，需要對孔壁進行穩(wěn)定處理，以避免孔壁坍塌和其他安全問題。一般來說，對于較大的孔徑和較深的孔深，需要采用護壁措施，如灌注水泥砂漿。

2.6 鋼筋籠安裝

鋼筋籠是樁基的重要組成部分，其安裝應(yīng)遵循以下步驟：制作鋼筋籠，根據(jù)設(shè)計要求制作鋼筋籠，確保鋼筋規(guī)格、數(shù)量、排列方式等符合設(shè)計要求；運輸鋼筋籠，將制作好的鋼筋籠運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場；安裝鋼筋籠，將鋼筋籠緩慢放入孔內(nèi)，注意避免鋼筋籠與孔壁碰撞，確保鋼筋籠安裝位置準確。在鋼筋籠安裝過程中，應(yīng)注意以下事項：鋼筋籠制作應(yīng)規(guī)范，防止變形或損壞；鋼筋籠運輸應(yīng)平穩(wěn)，避免碰撞或變形；鋼筋籠安裝時，應(yīng)緩慢下放，確保位置準確。若遇到阻礙，應(yīng)查明原因并排除故障后再繼續(xù)下放。

2.7 混凝土灌注

在完成鋼筋籠安裝后，應(yīng)進行混凝土灌注?；炷凉嘧?yīng)遵循以下工藝流程：準備灌注器具，包括導(dǎo)管、漏斗、儲料斗等；將導(dǎo)管插入鋼筋籠內(nèi)，確保導(dǎo)管與鋼筋籠接觸良好；開始灌注混凝土，注意控制灌注速度和混凝土質(zhì)量。在灌注過程中，應(yīng)經(jīng)常測量混凝土標高，以確保樁頂和樁底高程符合設(shè)計要求；拔出導(dǎo)管，在灌注即將結(jié)束時，應(yīng)緩慢拔出導(dǎo)管，避免因拔出過快導(dǎo)致斷樁或混凝土不密實。在混凝土灌注過程中，應(yīng)注意以下事項：混凝土質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計要求，配比合理，坍落度適中；導(dǎo)管插入時應(yīng)順暢，無堵塞現(xiàn)象；灌注過程中應(yīng)控制好速度和灌注量，避免因灌注過快導(dǎo)致混凝土離析。

2.8 質(zhì)量檢測

在旋挖鉆機進行鐵路橋梁樁基施工完成后，應(yīng)對施工質(zhì)量進行全面地檢測。包括樁基的直徑、深度、垂直度、承載力等方面的檢測，以確保樁基質(zhì)量符合設(shè)計要求和相關(guān)規(guī)范。在鐵路橋梁樁基施工過程中，環(huán)境保護也是一個重要的方面。樁基施工可能會對環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，如噪聲、振動、水土流失等。因此，在施工過程中，應(yīng)采取有效的環(huán)保措施，如控制噪聲、減少振動、加強水土保持等。同時，應(yīng)盡可能地減少對周圍生態(tài)環(huán)境的影響，實現(xiàn)工程建設(shè)與環(huán)境保護的和諧發(fā)展。

2.9 安全控制

在旋挖鉆機進行鐵路橋梁樁基施工時，應(yīng)加強安全控制措施，確保設(shè)備的安全性和操作人員的安全。包括設(shè)備的維護保養(yǎng)、操作規(guī)程的制定和執(zhí)行、安全警示標志的設(shè)置等方面的措施。在鐵路橋梁樁基施工中，安全保障也是一項重要的工作。施工過程中的安全問題不僅關(guān)系到施工人員的生命財產(chǎn)安全，也關(guān)系到整個工程的質(zhì)量和進度。因此，在施工過程中，應(yīng)采取有效的安全保障措施，如設(shè)置安全警示標志、配備安全防護設(shè)備等。同時，應(yīng)加強安全教育和培訓(xùn)，增強施工人員的安全意識和自我保護能力。

3 結(jié)語

綜上所述，質(zhì)量檢測是旋挖鉆機在鐵路橋梁樁基施工中不可或缺的環(huán)節(jié)。通過設(shè)備選用、場地準備、護筒埋設(shè)、鉆孔施工、鋼筋籠安裝、混凝土灌注、質(zhì)量檢測和安全控制等方面的質(zhì)量檢測和控制，可以確保旋挖鉆機在鐵路橋梁樁基施工中的應(yīng)用質(zhì)量，提高施工效率和施工質(zhì)量，降低施工風(fēng)險。通過研究，發(fā)現(xiàn)旋挖鉆機在鐵路橋梁樁基施工中具有以下優(yōu)點：（1）施工效率高，比傳統(tǒng)鉆機提高約30%～50%；（2）成孔質(zhì)量好，孔壁平整，偏差小；（3）施工成本低，比傳統(tǒng)鉆機降低約10%～20%。此外，旋挖鉆機還具有環(huán)保、安全等優(yōu)點。