旋挖钻机施工工法---2003

HC—60型R·618旋挖钻机 编写：

钻 孔 灌 注 桩 施 工 工 法

永 进

二OO三年·三月

王

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钻杆拉绳 起重绳 HC 6 0 R · 6 1 8 加压液压杆 操作室 ！ ！ Soil MEC HC—60 起重销子 加压板 履带式走行装置 钻 斗 HC—60型R·618旋挖钻机简图 ２ --------施工技术总结

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目 录

一． 概述 二． 机械设备 三．工法特点 四．工艺原理 五．施工准备

六．施工要点及工艺流程 七．劳动力组织 八．安全措施

九．检测标准及质量控制 十．效益分析

十一.在钻孔扩底桩施工中的应用 十二.环保措施

３ --------施工技术总结

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HC—60型R·618旋挖钻机施工工法

一． 概述

HC—60型R〃618旋挖钻机为意大利soil MEC公司设计制造的一种新型钻孔灌注桩施工机械，本钻机由履带式走行机构，全液压驱动、智能控制系统组成，柴油动力。可在各种不同的土层、泥岩、多冰富冰地层及砂岩等地质条件下进行钻孔作业，尤其在泥岩、多冰富冰地层中更为实用。

经过施工实践，逐步形成了HC—60型R〃618旋挖钻机钻孔灌注桩施工工法。利用本工法，可以缩短工期，降低造价，提高能源利用率，有效减轻工人劳动强度，减轻噪音污染，减少环境污染。高效保证工程质量和安全，综合效益明显。

它适用于桥梁墩台、拼装插入桩涵、高层建筑物钻孔灌注桩、插入桩的基础施工。

二． 机械设备

1．HC—60型R〃618旋挖钻机主要技术性能如下：

项 目 外型尺寸（长×宽×高）/（m） 总重量/（t） 最大钻孔深度/（m） 最大钻孔直径/（m） 钻杆最大扭矩/（kN〃m） 卷扬机速度/（m〃min-1 ） 柴油机功率/（kW） 行走速度/（km.h-1 ） 指 标 7.0×4.2×23.0 78.0 60.0 2.0 180.0 60.0 192.0 1.3 附 注 处工作状态时 处正常运转时 2．其它机械配备

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序号 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、 15、 16、 17、 机械名称 吊 车 水 车 装载机 发电机 发电机 混凝土拌和站 配料机 抽水机 电焊机 钢筋切断机 钢筋弯曲机 混凝土运输罐车 载重自卸车 插入式振捣棒 全站仪 水准仪 测 绳 规格 16T以上 5T ZL50 150KW 75KW 500L 1200L φ6～40mm φ6～40mm NISAN ≥5m3 100m 单位 数量 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 根 1 1 1 1 1 2 1 1 3 1 1 2 2 1 1 1 5 附注 钢筋加工用 搅拌站用 抽水及清洗导管 配用 3．旋挖钻斗尺寸及重量见下表：

项目 1000 钻斗底盖直径（mm） 钻斗高度（mm） 钻斗容量（m3） 钻斗重量（kg） 1000 1200 0.9 850 桩径 1500 1500 1200 2.1 1400 2000 2000 1200 3.9 2000 三．工法特点

1．可连续施工。

该钻机另配有一个起重装臵，最大起吊高度可达23.0米，起吊能力不小于六吨。对于一般钻孔桩施工吊装的钢筋笼、导管等绰绰有余。并且该钻

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机可自行安设护筒。在其钻斗顶面有一可随意装拆的等直径扩孔器，且扩孔尺寸可依护筒尺寸进行调整；能利用钻斗及加压装臵将护筒平整安放就位，以支护孔壁。在无吊车时能自行完成钢筋笼吊装就位、吊接导管及水下混凝土灌注的全部过程。施工后，又可将护筒及时拔出，以便于倒用。有吊车时，则可连续钻孔，施工进度快，孔位成型好。与吊车共同形成钻孔施工流水线。 2．技术先进。

能钻较深、较大孔桩，钻机重心低，自重大，稳定性好，在其钻杆走行臂上有纵横双向水平控制水准泡，且本钻机为全液压操作系统，操作人员能通过水准泡观察控制来操作液压支腿快速校准水平和桩位，保证钻杆竖直，成孔桩基质量好；定位准确，在其操作室内有一定位控制装臵，定位后，显示屏自动锁定。以下为显示屏简图： 若有偏位及时 显示，便于操作人 员及时调正。该显 示屏灵敏度高，保 证了钻机定位的高 精度。

3．施工方便。

钻机运行时只需一名主机驾驶操作人员，一名辅助操作人员即可完成钻孔作业。在工地范围内，钻机能自行移位，在较软弱地表层其履带式走行机构的优越性愈发突出。转移工地时，可用拖车载运。钻机和钻杆、钻杆加压系统、钻杆走行臂、钻机平衡重在有吊车（起重能力≥16.0t）配合下组装拆卸方便。

4．施工经济。

该机为液压操作系统，易于操作。且旋挖钻斗在加压情况下成孔快，利于提高作业效率。 5．作业安全。

卷扬机提升结构装有棘轮式紧锁装臵，能保证作业安全。另由于钻机的大自重，能保证其在施工运作时整机的稳定性。 6．钻机使用有一定局限性。

钻机主机重达78.0t，自重较大，且其钻杆走行臂高达23.0米，在地势不平处，钻机重心偏移（最大允许偏移角为50），导致其定位及水平校准较困难：因其装满钻渣的钻斗提离孔位后仍需旋钻≥900后方能将钻渣卸掉，若钻机底座不平，将导致整体的不稳，安全没有保证；同时因搬运不方便，在山区桥梁施工中使用有一定局限性。

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四．工艺原理

旋挖钻斗简图如下：

钻杆 δ=30mm钢板焊制 钻杆与扩孔钻头连接销子 加强肋板 底盘盖开启弹簧销子

δ=30mm力矩钢板 排气及排水口10×10cm2

δ=40mm钢板底盘 钻斗斗齿

旋挖钻斗简图 使用旋挖钻机进行钻孔成桩施工的原理：是在钻杆对钻斗的扭矩作用及加压系统的合力作用下使钻斗旋钻进尺，在钻斗旋钻进尺过程中旋起的钻渣则从钻斗下方的底口进入钻斗内部，在钻斗不断旋钻的过程中地层被不断地挖开，“旋挖”之名由之而来。而其钻杆则类似于施工测量控制标高用的嵌套式铝合金塔尺，只不过其内侧设有导向及加压卡位装臵。钻孔时，随着孔深的不断加大，钻杆也在其自重及钻斗的重拉下一节一节被拉出而加长，其拉出顺序则与嵌套式铝合金塔尺使用顺序完全相同---最内（最细）一节钻杆最后被拉出。而钻杆起重绳牵引的便是最内（最细）一节钻杆。当钻斗内钻渣装满时，其扭矩反力将显著增大，并且能通过操作室内的传感装臵反映出来。随后在机组人员操作下钻杆反向旋钻，其上下节之间的卡位装臵便随之脱扣，而钻斗底盘盖则在其下地层阻力作用下保持不动，这样钻斗底面的进渣口便被关住，在随后的钻斗提离孔位时钻渣就不会掉出来；钻机将钻斗

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提离孔位后尚需旋钻一适当角度后方可将钻渣卸掉，而钻斗内亦为一简易碰合装臵。在其上加压板的作用下，钻斗底盘盖被打开，钻渣随之卸掉。而后钻斗往下一压，底盘盖便被碰合住；下一个旋挖钻进过程循环进行。

钻机的钻杆拉绳和固定钻杆的卡位装臵，位于同一垂直线上，保持钻杆垂直。开钻时，低档慢速钻进，钻到护筒下1米后，以正常速度钻进。在钻进过程中，对不同的土层采用不同钻速、钻压。钻进过程中及时清理钻机旁的钻渣，避免钻渣污染河水并保持河道畅通。

护筒的安放就位是通过护筒自重、旋挖钻机的系统加压措施来实现的。经验表明，护筒壁厚不宜小于10mm，否则，在钻机加压系统的压力下护筒很易变形，而其倒用次数亦将减少；成孔后进行安装钢筋笼、吊接导管、水下混凝土灌注及最后将护筒拔出等作业。整个成桩过程可由旋挖钻机独自完成。但为加快施工进度，则成孔后的各项后序工作宜用吊车来完成；钻机则移位它孔，另行钻进。 五．施工准备

采用HC—60型R〃618旋挖钻机施工，由于成孔速度快，有较强连续性的特点，为防止停机待料（钢筋笼、混凝土等），必需充分做好各项准备工作。

1．场地平整及运输便道的统筹安排。

结合青藏线我公司管段地势平缓的实际情况，对运输便道与桥墩台位臵的统筹安排如下：

N号墩 N+1号墩 N+2号墩

墩位 墩位 墩位

场地平整及运输便道简图 我们称其为“筑岛施工法”。

这样安排既不影响路基施工车辆的通过，又能避免因同一基础内桩位间距过小而不能连续施工的局限性，可形成钻孔与水下混凝土灌注施工工作面互不干扰的良性循环，并可形成循环流水作业。 2．技术准备

编制实施性施工组织设计，其内容包括：施工工艺与主要技术措施，过

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渡安排与安全质量保证措施，劳力组织与材料保障等，在多桩情况下，还应编制桩位施工顺序图等。

一般情况下我们这样部署施工顺序： N号N号N+1N+1N号 墩3#号墩号墩墩4#墩1#桩钻1#桩3#桩桩钻 桩钻孔 钻孔 钻孔 孔 孔 N号N号N+1N+1N号 墩1#墩3#墩1#墩3#墩2#桩砼桩砼桩砼桩砼桩砼 灌注 灌注 灌注 灌注 灌注 N+1N+1N+2号墩号墩号墩 2#桩4#桩1#桩钻孔 钻孔 钻孔 N号N+1N+1N+2墩4#墩2#墩4#墩1#桩砼桩砼桩砼桩砼 灌注 灌注 灌注 灌注 3．设计混凝土坍落度

坍落度应就孔内有水与无水情况分别设计，以不易堵塞导管及保证水下混凝土上返正常为原则来设计，一般在18—22cm之间。 4．做好地基加固处理。

由于机身重，动力大，尽管钻机配有70cm及90cm两种宽度的履带以适应不同地层，但为保证施工过程中钻机的稳定性及水平度，在钻机就位前对软弱地层必须做好地基加固处理，一般采用顺铺枕木或抛填片石挤淤的加固方法，以增强地基承压力，保持机械的水平度。

5．根据工地水文、地质条件，做好排水设施，对于软土、砂岩等特殊地层，要准备抽水机，随时准备抽水。

6．测量放样：测出中心桩位，并设臵护桩，以随时校核桩位的准确性。 六．施工要点及工艺流程 1．施工要点 （1）施钻前的准备

在钻机安装就位后，首先要对机械状况进行检查及润滑保养，并进行试运转检查，使钻机保持良好的工作状态。同时为防止作业时机械发生故障，以及当机械发生故障时能够及时处理，因此在开钻前现场必须储备一定数量的配件、维修工具及相关的防冻液、液压油、润滑油、基脂类油等相关油、

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液。

（2）钻孔作业

将钻斗中心与桩位中心重合，随即将钻杆走行臂位臵锁定。先行钻进一定深度，以出现自稳性好的地层为宜，而后将扩孔器接入钻斗顶部的限位孔内进行扩孔。扩孔深度则视护筒预设长度而定；扩孔完毕后即用其自有的起重装臵将护筒吊至桩位口处。准确定位后，利用钻机的加压装臵将护筒平整压入预定位臵，一般为防止孔内泥浆对护筒底部易坍层的浸泡而导致坍孔，宜将护筒底嵌入稳定地层不小于10cm（硬质岩层除外）；随后即可进行钻孔作业。

由于其钻进速度快，孔内地下水补给常常不能平衡由于钻斗提离钻渣于孔内时带走的孔内泥浆，将较易导致孔内泥浆水位的快速下降，这对于靠孔内高水位来维持易坍层泥浆护壁的稳定性是很危险的。所以，在钻孔过程中水泵及一定的储备水常常是必需的。

在没有硬岩的情况下，钻进是相当快的。钻孔深度则始终在钻机操作人员的控制之中，因在其操作室内有一钻孔深度计数器，精度为10.0cm，避免了经常用测绳测孔深之烦；本钻机另一优势在于每次钻斗装满钻渣后都是提离孔位卸于地表的，可以对钻孔桩的地质情况进行详尽、完善而准确的记录。这将有助于各项后续工作的合理安排。

随着不断地钻进，直到桩底达到设计标高止，完成一根桩的钻孔作业。为防止孔底沉渣过厚而影响桩的有效长度，实际桩底标高应比设计标高加深0.2—0.3m为宜。同时应注意钻至孔底标高后的最后一次钻渣提离孔位时，钻斗一定要慢慢上提，以防斗齿将侧壁泥浆护壁刮损。 （3）施钻作业注意事项

进行钻孔时，司机要及时掌握钻进深度并随时观察钻杆是否竖直，同时应根据反向扭矩的变化不断调整钻进速度。 （4）钻孔终止后对孔底的处理

当孔内无水时，钻斗慢慢落下，将残余渣土旋入钻斗并提起卸掉即可。钻斗一定要慢慢上提，以防斗齿将侧壁刮坏；当护筒内有水时，钻孔作业完毕，在钢筋笼及导管下完后将清孔器接到导管上用压缩空气将孔底沉淀吹起，为水下混凝土灌注做最后准备。但是对于掉下的硬块而导致孔底沉碴加厚，这样清孔是无济于事的。经验表明：施工中清孔时将钢筋笼提离孔位后用钻机进行是可行的，只是钻机须停止作业返回再次对位。而对于场地狭小

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者较为困难。

（5）钢筋笼的制作与安装

钻孔桩钢筋笼的制作，根据场地情况和起吊能力，可整体也可分节制作，最好是现场就地制作；钢筋过长，运输及吊装困难时，可分2—3节制作，安装时在护筒口焊接。

钢筋笼制作和安装时应注意以下事项：钢筋笼的结构尺寸要严格掌握；钢筋笼的标高应加以严格控制；钢筋笼与护筒应有一定间隙，并要保证钢筋保护层厚度符合设计要求。

钢筋笼在运输和安装过程中尽量避免扭曲、变形，钢筋笼吊点一般设在总长度上部的1/3处，如采用双吊点则钢筋笼变形要小得多；起吊后尽量保持垂直，否则，钢筋笼顶端的主筋标准弯钩挂住护筒，将导致钢筋笼就位困难；对于钢筋笼直达桩底时，可在钢筋笼底部加焊钢筋网措施；否则，可用6根φ18～20mm钢筋在钢筋笼下部接长作为支撑，直插底部。检查钢筋笼的外径及变形情况，确认一切正常后吊装入护筒内，以保证钢筋笼不上浮。但是对于钢筋笼主筋为Ι级筋者出现钢筋笼上浮几率很小。 （6）安装混凝土导管及储料斗

灌注水下混凝土采用竖向导管法。导管内壁光滑圆顺，内径一致，直径采用25cm，接口为丝扣式连接，中间节长2.5m，底节长3.5m，另有0.5m及1.0m各一节以调节导管长度。可预先将导管每两节拼好，然后在孔口按所需要的长度再行拼装；导管使用前进行过试拼、试压，不漏水、漏气；导管编号并自下而上标示尺度，其轴线误差一般不超过孔深的0.5%，亦不大于10cm；试压的压力我们取最深孔底静水压力的1.5倍。导管长度则根据孔深、操作平台高度等因素决定。导管接头处均加设防水橡胶垫圈。导管下端距孔底一般控制在0.3～0.5m。灌注前先安放储料斗，储料斗则以首次封底混凝土灌入后混凝土面高于导管底1.0米以上为标准来设计其容量。储料斗内满盛坍落度较大的混凝土，采用砍球法灌注。 （7）灌注水下混凝土

水下混凝土开始灌注之前，一定要重测沉渣厚度，在确认不超限时，方可开始灌注混凝土。混凝土灌注过程中，根据组织分工，在做好技术交底的基础上，做好各项准备工作。

导管的下口一般距桩底0.3—0.5m，然后将储料斗与导管接到一起，并且为操作方便其连接亦为丝口式。

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木球的制作与安装：导管堵塞采用木球堵塞方案。木球为两半圆球组成，外径较导管内径小4cm，两半球中间夹垫布，放下时垫布向上翻起紧贴导管壁。浇筑时连续进行，一次灌注完成。灌注过程如下：灌注时割断绳索，同时迅速不断地灌入混凝土，瞬间混凝土在管底周围堆筑成一圆锥体，将导管下端埋入混凝土堆内至少1m以上，使水不能流入管内，以后再灌注的混凝土在无水的导管内源源不断的灌入混凝土堆内，随灌随向周围挤动、摊开及升高。导管埋入混凝土内1.0—1.5m时，即可转入正常灌注。

导管提升：混凝土要有良好的和易性和流动性。导管埋入混凝土深度不得大于5m，也不小于2m。混凝土灌注速度不小于12m3/h。导管埋入混凝土深度最好保持在2.0米左右。

当混凝土灌注到接近桩顶时，应减缓灌注速度，并反复测量混凝土面标高。灌注终止标高要考虑扣除0.5—0.7米的浮浆厚度。 （8）清理现场，转移钻机，进入下一个循环。 2.工艺流程见下页表:

七．劳动力组织

每个工班的劳动组织见下表：

工班的劳动组织 序号 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 工种 施工负责人 技术负责人 钻机司机 钢筋工 吊车司机 电焊工 发电机司机 罐车司机 搅拌机司机 装载机司机 混凝土工 安全员 人数 1 1 2 5 2 3 2 2 2 1 4 1 说明 负责组织管理工作 技术指导、质量检查、作施工记录 钻机操作 制作钢筋笼 吊运钢筋笼，安拆护筒、导管 焊接钢筋、修焊钻斗 负责发电机的正常运转 运送混凝土 操作搅拌机 给配料机上料 灌注水下混凝土、装拆洗导管 安全作业 １２ --------施工技术总结

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13、 14、 普工 合计 6 32 倒水泥、倒运枕木 工艺流程图: 清理现场 拔出护筒、导管 搭设混凝土平台 安设护筒 准备砂石料 钻机安装定位 制作钢筋笼 施工准备 钻孔 安装混凝土导管 超限 不超限 量测沉渣厚度 灌注混凝土 工艺流程

八．安全措施

HC—60型R〃618旋挖钻机重量大，附属设备亦较重，操作技能高，必须严格按操作规程施工，除此之外，还应采取以下措施：

1．统一指挥，各负其责，非司机人员不得擅自操作钻机，司机也必须持证上岗。

2．每工班必须有专职安全员值班，对施工场地、电力电线等进行全面检查，并禁止其他施工人员进入钻机操作半径范围内，消除事故隐患。

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3．钻机在转移的行进路上，要对危桥、陡坡等进场道路进行仔细勘察，制定危桥加固措施，或从河床缓慢穿过，防止钻机碰撞建筑物、翻车等事故发生。

4．钻机安装定位前应检查铺垫平稳牢固程度，以防止钻机就位后倾斜或因地基下沉而发生事故，试机时应特别注意地基加固状况，确认无误时，才能开钻。

5．机械设备，应经常维修保养，并严格交制度。

6．非工作人员严禁进入施工现场，防止意外伤亡事故发生。

7．司机操作钻机时，要严格按操作规程作业，不得违章作业，操作时注意安全。

九．检测标准及质量控制

钻孔桩施工要遵守现行铁路有关规范及青藏高原多年冻土区质量检验评定及验收标准。检测的项目见下表：

质量检测标准 序号 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 检测项目 护筒安装平面位臵 护筒垂直度 扩底桩扩底 钻孔桩孔位中心 钻孔桩孔径 钻孔桩孔深 钻孔桩桩底沉渣厚度（摩擦桩） 钻孔桩位倾斜 桩身护筒深入承台长度 允许偏差 50mm 1% 50mm 0，50mm ≥设计孔深 300mm 1%孔深 ≤100mm ±100mm ±20 ±0.5d ±20 ±20 1%骨架长 检测方法 尺量检查 尺量检查 根据混凝土灌注情况 测量检查 测量检查 测量检查 测量检查 测量检查 尺量检查 尺量检查 尺量检查 尺量检查 尺量检查 尺量检查 吊线及尺量检查 10、 钢筋骨架在承台底以下长度 11、 12、 13、 14、 15、 钢筋骨架直径 钢筋笼主筋间距 加强筋间距 箍筋间距或螺距 钢筋骨架垂直度 １４ --------施工技术总结

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质量控制见下表： 思想保证 思想 质量保证体系 技术保证 施工保证 经济保证 为用户服务 质量第一 图纸审核 测量定位 按规程操作 标准施工 奖罚分明 优质优价 质量意识 严格标准 文明施工 经济兑现 质量控制 反馈 十．效益分析

使用HC—60型R〃618钻机进行钻孔桩基施工，与使用其它钻机比较，综合效益明显。

1．该机适应范围广，为复杂地质条件的基础设计、施工提供了方便条件和施工实施的可能性。

2．该机简化了施工程序，加快了施工进度，可以有效的降低工程成本。 3．改善了施工条件，减轻了劳动强度，操作简便，安全性强。

4、对于地质条件较差而导致孔底沉渣较厚的施工情况，可在将钢筋笼焊接好后由吊车将钢筋笼整体提起，接着用该钻机进行快速清孔而保证成桩质量。

下面为该旋挖钻机施工青藏线8标段沱沱河试验段DK1229+0 6—16M中桥时的各种消耗： （1）、材料消耗

材料消耗统计表

序号 1、 名称 合金钻头： 型号 十字型φ40 数量 50个 价值（RMB元） 2196元 １５ --------施工技术总结

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2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 厚钢板 电焊条 锂基脂 钙基脂 防冻液 柴油 钻筒 壳牌液压油 机油 合计 20×1000×1000mm3 THJ506 —20# —35# φ960mm、H=1.0m、δ=20mm 一块 65Kg 24袋 3袋 4桶 3225.34Kg 1594.84Kg 1套 300升（自备） 120升（自备） 466.1元 441.3元 259.2元 25.9元 280.8元 11470.1元 5941.2元 5200元 26,280.6元 （2）、运输费用:

从天津到格尔木的运费：146,000元。

从格尔木到施工现场（距格尔木420km）的运费： 47,120元 往返总运费：（47120+146000）×2=386240元 （3）、租赁费用： 600,000元 （4）、工资及其它费：30,000元

则使用本旋挖钻机各种费用总和为：

600000+386240+26280.6+30000=1,042,521元 根据以上指标可得每米钻孔的综合单价为：

按设计桩长计算：1042521÷702=1485元/米

按实际钻孔长度计算：1042521÷792.2=1316元/米 如果不算运费则：

按设计桩长计算： 919元/米 按实际钻孔长度计算： 828元/米 如果只算单程运费则：

按设计桩长计算：1,190元/米 按实际钻孔长度计算：1,072元/米

本旋挖钻机施工该桥钻孔桩的工作记录见下页的附表--1： 其中：

辅助生产时间包括：检孔、检查维修钻具，接调钢绳、向孔内抽水（以形成水头差）。

１６ --------施工技术总结

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非生产停钻时间包括：孔内事故、机械故障、就餐、加油等。 表中的：“纯工作时间，辅助生产时间，非生产停钻时间”仅就每根钻孔桩的开钻之时至终孔之时段内耗用时间而言。

由下表我们可看出： 1．施工总桩长：792.2m.

2．总纯工作时间: 262小时09分. 3．总辅助生产时间: 50小时05分. 4．总非生产停钻时间: 94小时31分. 于是有:

5.平均工作效率为: .45%.

6.平均每小时钻进: 1.95延米/小时.

7.纯工作时间内平均每小时钻进: 3.02延米/小时. 其中, 最高平均每小时钻进延米(拉台—5#桩)

24.4÷3.75=6.5延米/小时(纯工作时间而言)

最低平均每小时钻进延米(4—2#桩)

25.7÷23.08=1.11延米/小时(纯工作时间而言) 8.钻进每延米平均消耗柴油:

4820.18÷792.2=6.08公斤/延米 9.钻进每立方地层岩土平均消耗柴油:

4820.18÷(792.2×0.785)=7.74公斤/立方米

在HC—60型R〃618旋挖钻机到本中桥施工前我们租赁了一台循环钻机施工本桥钻孔桩，该钻机施工过程如下：

从8月27号到9月6号的十天内钻孔进尺15.3米，该循环钻机的相关消耗费用如下：

（1）、运输费及材料费：18,109.43元 （2）、调遣费：15,000元 （3）、工 费：20,000元

根据以上指标可得该钻机施工每米钻孔的综合单价为： （18109.43+15000+20000）÷15.3=3471.2元/米

由以上相关参数可得:该钻机能耗较低,同时其工作效率亦十分可观,如开钻前准备工作充分则其效率仍可提高。其成本效益不言而语。 十一.在钻孔扩底桩施工中的应用

1.由中铁三局铁科公司承建的青藏铁路长江源特大桥基础为确保基底

１７ --------施工技术总结

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冻胀时桩身抗拔力，设计时采取两步保证措施：

1.1按8‰配筋率通长配筋，桩头5米范围内增加φ25短钢筋，与主筋(φ25钢筋)两根一束；

1.2钻孔桩全部为钻孔扩底桩，其底部设计尺寸如下图：

125cm

165cm

第一步保证措施在钢筋笼加工时即可解决； 为按照设计要求的第二步保证措施进行施工，我们在施工中采取如下施工方案：

A、上部钻孔桩按正常施工程序进行，即用D＝1.25m钻头进行钻孔施工； B、当钻孔至设计桩底后更换扩孔钻头进行扩孔； C、扩孔完毕后更换D＝1.25m钻头进行清孔。 D、清孔完毕后进行下道工序的操作。

由本桥纵断面图来看，基本上除表面2～4米的砾砂上覆层外，下面几乎全为σ=300kPa泥岩。本地区冻土上限为4.0～6.3米,融区最大冻结深度5.0米。部分泥岩分布在多年冻土范围内，也即泥岩的物理力学特性相差不会太大（这就意味着旋挖扩孔施工时地层阻力波动幅度不会太大）。结合2001年沱沱河试验段中桥施工经验，随决定试桩钻进深度为8米。施工时已是11月底，操作中发现地表两米内砾砂层随外界温度影响较大，且结晶水较多。加之地表温度已达－30℃，钻进时地层

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阻力较大；钻进8米后进行桩底扩孔施工。

施工前为保证工程主体质量，先行施工了一根试桩。为达到设计要求，我们特地制作了便于操作的扩孔钻头。 2. 扩孔钻头构造

扩孔钻头构造如：扩孔钻头简图——1

钻杆 钻杆与扩孔钻头连接销子 δ=30mm钢板焊制

圆形力矩传动盘

δ=30mm力矩钢板

δ=30mm力矩钢板肋

“一字型”合金钻头

主中心轴

δ=30mm钢板焊

制的箱型力矩框板 扩孔尺寸限位板 转动销子

限位孔

δ=30mm箱型力矩框板 δ=40mm钢板底盘

扩孔钻头简图——1 由上图可见：扩孔钻头的顶部与钻杆连接部分和一般的旋挖钻斗一样。这样就保证了与旋挖钻机的配套通用性。

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由于扩孔钻头的多转轴设计，传力复杂，整体刚度较小，故对于硬质岩及饱冰、富冰多年冻土层的扩孔施工难度将很大。尽管施工记录显示长江源特大桥的桩底地质均为泥质基岩，施工中我们对扩孔钻头仍先后进行了如上三次设计；所以地质情况对于扩底桩的设计、施工非常重要。

3. 扩孔钻头工作原理

扩孔钻头工作原理如下：用旋挖钻斗钻至桩底设计标高后即更换扩孔钻头；缓慢将扩孔钻头落于孔底后，一边开始旋钻，一边开始使用钻机的钻杆加压装臵对扩孔钻头进行加压；扩孔钻头的主中心轴则随之有一向下的行程，而限位孔则由于扩孔钻头的钢板底盘已至孔底而无向下的位移。这样主中心轴则在限位孔内有一相对向下的行程。由上图可见，箱型力矩框板则随之有向下及向外两种位移。“扩孔之势”随之形成。在钻杆扭矩及对钻杆加压的不断作用下，主中心轴在不断旋转的同时在限位孔内的相对向下的行程亦不断加大，箱型力矩框板向外的位移亦随之逐渐加大，扩孔作业便逐步展开；扩孔尺寸（即底部扩孔尺寸）则通过扩孔尺寸限位板的上下调节来控制（调整时先将扩孔尺寸限位板卸下，当调至设计扩孔尺寸时，再行将扩孔尺寸限位板与箱型主中心轴焊设牢固。这样扩底钻头则具有通用性）；当加压装臵的加压表数值突变时则可确定扩孔钻头已完全撑开呈设计孔底要求轮廓，也即扩孔尺寸达到设计要求。

而后则一边慢慢反向旋转，一边慢慢上提钻杆。这样做是为了扩孔钻头箱型力矩框板能随之收回；而后便将扩孔钻头提离孔位，再次更换旋挖钻斗进行清渣作业。

应该指出的是：扩孔钻头的自重不能太小，因为扩孔完毕后钻杆慢慢上提，扩孔钻头箱型力矩框板的收回则须在δ=40mm钢板底盘及相关部件的自重作用下才能实现；同时因为我们旋挖钻机钻杆的最大允许偏角为5，嵌套式的钻杆结构导致外层钻杆节头与内节钻杆之间有缝隙而嵌固不紧，这样即使施工时钻杆伸展开也因其顺长方向刚度较小而使5角倾斜都达不到；而扩孔完毕后清孔是用常规旋挖钻斗进行的，操作时难免存在一定的清孔死角，则其清孔效果便具有一定的不确定性。这

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既与设计桩长有关，也与扩底过渡段长度有关（长江源特大桥的过渡段长度为2.0米）。因为这种上小下大的设计模式实际施工操作起来有一定的难度。

由扩孔钻头简图来看，扩底钻头的横向自然尺寸由圆形力矩转动盘及δ=40mm钢板底盘来控制。为便于施工时减少扩底钻头对孔壁的碰损及刮坍，圆形力矩转动盘及δ=40mm钢板底盘制作尺寸宜比设计钻孔桩直径小100mm为宜。 4.扩孔桩施工工艺流程图: 安设护筒 准备砂石料 钻机安装定位 制作钢筋笼 施工准备 普通钻头钻孔 是否钻至设计孔底标高? 扩底钻头扩底施工 更换普通钻头清孔 安装混凝土导管 搭设混凝土平台 超限 不超限 量测沉渣厚度 灌注混凝土 拔出护筒、导管 清理现场 ２１ --------施工技术总结

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工艺流程

由工艺流程图可看出:当扩孔完毕后，尚须进行基底清孔作业。清孔所用钻头为常规旋挖钻斗，钻斗直径亦与钻孔桩直径相同。清孔时由于钻机加压系统部分加压及钻斗、钻杆自重影响，清孔结果将如下图：

125cm

165cm 基底上翻沉渣

由上图可见，施工成孔轮廓与设计轮廓有一定差异，并且这种差异随设计桩长增加而增加。在随后的水下混凝土灌注中，基底沉渣在混凝土柱对导管内水柱的强大压力下将上翻至扩底的圆环状平面上。这也将直接影响成桩的整体性。但较之循环钻机及冲击钻机的倒锥行成桩基底效果好得多。

十二.环保措施

青藏线的建设非常重视环境保护。在施工中我公司建立了完善的环境保护领导小组，并设专职环保机构，配备专职环保人员，负责本桥环境保护工作的管理与指导，接受建设单位、环保监理及环境保护部门的指导和监督。

针对青藏高原独特的自然环境及工程的施工工艺，为切实保护环境，防止施工破坏植被及周围环境，制定如下相关保护措施。

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12.1环境保护措施 １）严格执行国家、铁道部及地方有关环境保护方面的法律法规和《青藏铁路高原多年冻土地区路基(含环保)施工技术细则》(初稿)及建设单位有关环境保护的管理制度。

２）建立环境保护制度，加强施工过程中的环境管理和检查，实行领导责任制和环境质量保护、预防制度；根据建设单位、设计单位提出的环境保护目标和具体要求，制定环境保护档案，实行环境保护工作的月报、季报、年报制度，及时解决和反馈施工过程中的环境保护问题。

3)钻机及其它施工车辆、人员进入施工场地时，必须沿施工便道走行，不得在便道外随意走行，碾压、践踏植被。进入施工场地后，尽量减小活动范围，以免破坏周围环境。

4)施工人员现场营地安排在植被稀少地段，合理布臵，尽量减少占地，以减少对环境的影响。在驻地周围设臵防护网及警示灯，防止野生动物误入受伤或伤害施工人员。

5)钻孔桩采用的护壁泥浆，根据孔径、孔深及地质条件通过计算确定后，焊制钢制泥浆池，合理确定布局放臵。严禁在场地附近原地表挖坑作为泥浆池。

6)钻孔施工时，挤出的泥浆通过管道流入废浆池，废浆及时运走，运至设计指定的地点弃臵，妥善处理，不得四处流溢。在运输过程中，车辆必须沿便道行驶，不得驶入周围地区。泥浆沿途不得泄漏。钻孔口的泥浆及时清理干净。施工过程中，泥浆应设专人负责，责任到人，加强现场管理，杜绝对环境的污染和破坏。

7)钻孔产生的碴土，及时运至设计指定地点按设计要求弃臵，不得在周围堆放，不得随意乱弃。运输车辆必须沿便道行驶，不得驶入路外碾压植被。碴土不能装的太满，以防止沿途洒落。

8)施工人员不得随意破坏、铲除地表植被。施工范围内的草皮，应分块切下，放臵在施工区外养护，施工完毕后移植恢复。

9)施工人员不得惊吓、追逐、捕猎野生动物。 10)做好排水设施，不得阻挡地表径流的排泄。

11)加强机械设备的维修养护，减少废气、噪声对环境的影响。 12)垃圾集中堆放，运至指定地点深埋处理，不得随意丢弃。施工完毕后，清理干净施工现场及营地的生产、生活垃圾，运至填埋场处理，恢复植被。

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13)施工现场必须有专人负责有关环保事宜，将各项环保措施落到实处，确保将施工对环境的破坏和影响减到最小。

我们强烈认识到环境保护在青藏铁路建设中的重要位臵，并共同努力保护好高原的一草一木，把青藏铁路建成一条绿色生态铁路。 12.2保护高原野生动植物、维护生态平衡系统的方案及措施

1)保护拯救珍贵、濒危野生动物，严格禁止猎捕野生动物。严格禁止施工工作人员追逐、惊扰、袭击野生动物，禁止施工工作人员人为干预野生动物的正常生活。

2）尽量缩小占地范围，统筹安排各类、各区域用地；提高工程用地利用率；保护和改善生态环境，保障土地的可持续利用；做到占用土地与恢复植被相平衡。

3）加强水污染防治工作，保护和改善水质。依照水污染防治法的规定，加强对水污染防治的监督管理。

4）填筑施工便道时，不铲除地表植被及覆盖，便道直接在原地面上修筑，便道所需填料贯彻“集中取土”的原则，不随意取土，保护植被。

5）在自然保护区的核心区和缓冲区内，尽量不建设生产设施。在自然保护区的实验区内，尽量不建设污染环境、破坏资源的生产设施；在自然保护区的外围保护地带建设的项目，不损害自然保护区内的环境质量；不得已造成损害的，以最快速度治理。力争达到“原样进入，原样退出”的环保目的。

12.3 高原冻土结构保护方案及措施

１)施工人员居住区及材料堆放场、预制场、机械保养场选择基岩出露的平缓山坡、少冰多冰冻土且植被覆盖稀少地区，避开富冰饱冰、含土冰层地区，且驻地建设时要采取冻土防护措施。

2)合理规划施工便道，尽量减少路堑便道的数量。便道通过高含冰量冻土地段时，其路堤高度不小于0.7米，不在便道两侧取土。填筑施工便道时不铲除地表植被及覆盖，便道直接在原地面修筑，便道所需材料贯彻“集中取土”的原则。

3)施工车辆和施工机械严格按规定线路行使，不随意碾压便道外的冻土苔原。车辆和施工机械驶入无便道的高含冰量冻土分布地带。

4)桥涵施工时的弃土弃碴，不随意丢弃和挤压河道堆放，尽量用作填方或选择合适场地进行坡脚砌筑后堆放。

5)高含冰量冻土和无冻结层上水地段，钻孔施工尽量选用干法钻孔工艺

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及机具，以减少热扰动，保护高原冻土环境。 12.4维护高原土壤结构的方案及措施 对荒漠化及沙化地带，根据当地地形地貌特点，合理设臵取土场的位臵，严格划定弃取土场场址及范围，不随意大面积开挖破坏地表草皮及地层结构；及时采取有效的防护或恢复措施维护高原土壤结构，以防止引起局部草场退化,造成荒漠化和水土流失。 12.5地下、地上管线保护措施

1)制订切实可行的保护措施。加强对职工教育，提高对光缆及输道重要性的认识，增强保护意识。施工中切实落实保护措施。

2)施工前，先对施工区域的光缆及输道进行调查，会同其产权、维护单位共同确认其路径、走向，并划定需要施工防护的范围，与产权单位商定加固防护方案，采取切实可行的措施，保证施工中正常使用。

3)开挖施工前，在已查明的管线路径上设立标志或洒灰线，并向施工人员技术交底。管线路径两侧各2.0米范围内不用机械开挖，人工作业时，禁止使用铁镐和齿类尖耙，做到逐层轻插浅挖。

4)当施工便道及施工用地与管线干扰时，先考虑绕避方案，确实无法绕避时予以保护。

中铁三局青藏一队

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