旋挖鉆機在鐵路橋梁樁基施工中的應用

呂國平

（中鐵二十二局集團第二工程有限公司，遼寧 大連 116000）

隨著現代交通基礎設施的不斷發展，鐵路橋梁建設成為重要的工程項目之一。在鐵路橋梁建設中，樁基設計是至關重要的一環。經過多年的發展，樁基設計已經逐步形成了較為完善的技術體系。常用的設計方法包括靜力觸探法、經驗和參數設計法等，根據不同的地質條件和承載力要求進行選擇。同時，計算機輔助設計的應用也逐漸普及，為樁基設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、沖擊鉆和回轉鉆等施工工藝得到了廣泛的應用。其中，旋挖鉆施工工藝具有鉆進速度快、成孔質量好等優點，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。回轉鉆施工工藝適用于各種地質條件，但鉆進速度較慢。在施工過程中，應根據地質情況和設計要求選擇合適的施工工藝，鐵路橋梁樁基施工的質量控制十分重要。從原材料的選擇到施工過程的監督和檢驗，每個環節都需要嚴格控制；在原材料方面，應選用質量可靠、性能穩定的材料，如水泥、鋼筋等；在施工過程方面，需對鉆孔、灌注、沉降等關鍵環節進行質量檢測和監控，確保符合設計要求；同時，質量缺陷的處理也是質量控制的重要環節，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、現場安全管理等方面。在項目管理方面，應建立完善的管理制度，明確各部門的職責和任務；在施工進度管控方面，應制定合理的進度計劃，并根據實際情況進行調整；在現場安全管理方面，應加強安全教育，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、先進的樁基施工設備，得到了廣泛的應用。

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（南聯山隧道進口至曼么二號隧道進口工區終點）[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用

2.1 環境地質條件

本管段由跨瀾滄江大橋臺尾至橄欖壩1#隧道進口結束，最高海拔578m，最低海拔540m，為盆地地貌，地勢平坦。管段內水塘星羅棋布。沿線植被發育，林木茂盛。為盆地地貌，盆地內上覆第四系全新統沖洪積淤泥質土、粉質黏土、黏土、圓礫土、砂土，厚度大于60m。不良地質為砂土液化，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、先進的樁基施工設備。其選用應考慮以下因素：設備的性能參數，包括最大鉆孔深度、最大鉆孔直徑、最大扭矩等，以確保能夠滿足設計要求，旋挖鉆設備的最大鉆孔深度需要根據不同的地質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。旋挖鉆設備的最大鉆孔直徑需要根據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，因此旋挖鉆設備的最大鉆孔直徑也需要在這個范圍內。旋挖鉆設備的最大扭矩是決定其鉆進能力的關鍵參數之一，一般來說，對于軟土層，需要的扭矩較小；而對于硬巖層，需要的扭矩較大。因此，旋挖鉆設備的最大扭矩需要根據不同的地質條件和使用要求進行選擇。通常來說，旋挖鉆設備的最大扭矩在100～200kN·m之間；設備的安全性能，如鉆機穩定性能、防傾覆裝置等，以確保施工安全；設備的質量可靠性，如選用知名品牌、通過ISO質量管理體系認證的設備；設備的操作性，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備為4臺大宇300。

2.3 場地準備

在選擇施工場地時，應考慮以下因素：地形地貌，應選擇地勢平坦、土質均勻、便于設備進出的場地；地質條件，應對地質進行勘探，了解地質分層、巖土性質、地下水位等情況，以便選擇合適的鉆機和施工工藝；臨近環境，應考慮周邊建筑物、交通狀況、水源等，以避免影響周邊環境和安全。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；鋪設臨時道路，以便設備進出和移動；安裝供電系統，為設備提供穩定電源；調試設備，確保設備正常運行。

2.4 護筒埋設

在旋挖鉆機進行鉆孔施工前，需進行護筒埋設。護筒的作用是穩定孔口、引導鉆頭和防止孔壁坍塌。護筒的埋設應遵循以下原則：護筒直徑應大于設計孔徑20～40mm，以確保孔口穩定；護筒長度應根據土質情況而定，一般不小于5m；護筒埋設應垂直，偏差不大于5‰；護筒與孔壁之間應用黏土填充夯實，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，應遵循以下工藝流程：鉆機就位，調整鉆機垂直度和鉆頭位置；鉆進，逐漸加大壓力和轉速，同時注意觀察鉆機工作狀態和孔內情況；排渣，及時將孔內鉆渣排出，確保鉆孔順利進行；孔深控制，當鉆孔達到設計深度時，應停止鉆進。同時，注意調整鉆桿長度，確保孔深準確。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

根據地質情況和施工要求，選擇合適的旋挖鉆機型號。對于軟土地質，可選擇輕型旋挖鉆機；對于硬巖地質，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

根據不同的地質條件和鉆孔要求，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土和粉質土等軟弱地層，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，需要根據不同的地質情況和鉆孔參數要求，合理控制鉆進速度和鉆頭轉速。一般來說，對于較軟的土層，可以采用較高的鉆進速度和轉速；而對于較硬的巖層，則需要降低鉆進速度和轉速，以避免損壞設備和鉆頭。

2.5.5 泥漿性質

泥漿性質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，需要根據不同的地質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不同的地質情況進行調整。

2.5.6 孔壁穩定

孔壁穩定是鐵路橋梁樁基鉆孔施工中的關鍵問題之一。在鉆進過程中，需要對孔壁進行穩定處理，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，其安裝應遵循以下步驟：制作鋼筋籠，根據設計要求制作鋼筋籠，確保鋼筋規格、數量、排列方式等符合設計要求；運輸鋼筋籠，將制作好的鋼筋籠運輸到施工現場；安裝鋼筋籠，將鋼筋籠緩慢放入孔內，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，應注意以下事項：鋼筋籠制作應規范，防止變形或損壞；鋼筋籠運輸應平穩，避免碰撞或變形；鋼筋籠安裝時，應緩慢下放，確保位置準確。若遇到阻礙，應查明原因并排除故障后再繼續下放。

2.7 混凝土灌注

在完成鋼筋籠安裝后，應進行混凝土灌注。混凝土灌注應遵循以下工藝流程：準備灌注器具，包括導管、漏斗、儲料斗等；將導管插入鋼筋籠內，確保導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量。在灌注過程中，應經常測量混凝土標高，以確保樁頂和樁底高程符合設計要求；拔出導管，在灌注即將結束時，應緩慢拔出導管，避免因拔出過快導致斷樁或混凝土不密實。在混凝土灌注過程中，應注意以下事項：混凝土質量應符合設計要求，配比合理，坍落度適中；導管插入時應順暢，無堵塞現象；灌注過程中應控制好速度和灌注量，避免因灌注過快導致混凝土離析。

2.8 質量檢測

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

2.9 安全控制

在旋挖鉆機進行鐵路橋梁樁基施工時，應加強安全控制措施，確保設備的安全性和操作人員的安全。包括設備的維護保養、操作規程的制定和執行、安全警示標志的設置等方面的措施。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系到施工人員的生命財產安全，也關系到整個工程的質量和進度。因此，在施工過程中，應采取有效的安全保障措施，如設置安全警示標志、配備安全防護設備等。同時，應加強安全教育和培訓，增強施工人員的安全意識和自我保護能力。

3 結語

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