・３１０・ 工程科技 水钻施工在桥梁钻孔桩基础施工中的应用 刘云成 （中铁八局。四川成都６１００００） 摘要：在铁路工程桥梁钻孔桩施工中，在城市建筑物、构筑物密集，周边施工环境要求高，采用常规钻孔机械因施工占地面积大，噪 音大，污染严重等特点，而受到一定制约。相对而言，水钻因为体积小，施工灵活，无震动、无粉尘，对周围结构无损伤，尺寸准确等特点，在 桥梁钻孔桩施工中得到广泛的应用。 关键词：桥梁钻孔桩；水钻；噪音小；污染少 １概述 在铁路桥梁工程设计中，大量采用灌注桩基础。根据成孔的方 法不同，分为挖孔桩和钻孔桩等结构形式。重庆枢纽襄渝增建二线 引入工程设计中，桥梁基础基本采用挖孔桩基础、钻孔桩基础和明 挖扩大基础。由于铁路枢纽一般位于主城区和城乡结合部，人口稠 密，厂矿、企业较多，桩基施工方法的选择要考虑对周围环境的影 响，下面拟介绍一种相对经济、实用、噪音小、污染少的钻孔施工方 法。 ２工程实例 １电机 ９剁车手 ２机头 ２．１工程概况 ３钻筒 南涪铁路工程龙岩江特大桥全长７８０．９９延米，位于重庆市南 ＪＩｌ区境内，该桥线路所经地段属城乡结合部，人口稠密，厂矿、企业 较多，工农业经济均较发达，公路网状分布，交通方便。该桥１６＃墩 左侧临近既有厂房和民房，右侧为地方一排水沟。墩身设计为钻孔 桩基础，桩长１１．５ｍ，上覆５．３～６．５ｍ人工填筑土、粉质黏土，桩埋人 弱风化泥岩夹砂岩 ２）层５．０～６．２ｍ，桥墩基础置于泥岩夹砂岩弱 风化带内。由于采用钻孔机械噪音大，施工占地面积也大，而且泥浆 池设置、排放困难，拟采用小型水钻施工。 ２．２钻机选用 钻机采用ＬＭ一１５０型工程水钻机，钻筒高５０ｃｍ。主机功率 ３６００ＫＷ，重量８０ ，外形尺寸１５００×２５０ Ｘ ３５０ｍｍ，转速７５０转／ 分，钻井进程１００ｍｍ／分，电机连续持载６０％。钻机主要由电机、机 头、钻筒、顶杆、立柱、刹车手、移动手柄、机座等组成，如图１。 ２．３施工准备 ２．３．１测量放样：根据施工图，利用精密导线坐标关系，定出桩 中心，在中线的垂直方向钉设护桩，锁口完成后及时引至锁口上，以 便于确定钻孔孔位。 ２．３．２水钻运至孔口后，先为钻筒焊上硬质合金钻头，并接好电 源，空机试验，观看钻筒运转方向（警告：工作时只能顺时针方向运 转，严禁反转）。 ． ２．３．３施工安全设备：安全带、安全帽、绝缘手套、绝缘胶鞋、安 全爬梯、人工辘轳、吊桶、钢丝绳、２．２ＫＷ鼓风机、抽水泵等准备齐 全。 图１ 图２ ｄ——水钻钻筒直径ｄ，一般选取ｄ≤Ｏ．１Ｄ，此时乏ｄ—Ｌ＝订Ｄ； 以１６＃墩１．５ｍ桩径为例，钻筒直径１５ｅｍ，共布置钻孔孔位３１ 个。 ｂ．钻机就位：孔位布置完后，按照水钻顶杆高度在桩内距离开挖 ４ｍ处安装工作平台用于固定钻机。平台采用钢管架设木板，木 根据孔桩地质条件，桩顶土质部分采用人工开挖，局部坚硬土 面１．块和强风化泥岩夹砂岩采用风镐破碎后，用辘轳提升出碴。弱风化 板厚度不低于５厘米。将钻机通过手摇辘轳用钢丝绳吊人桩内安装 然后旋转顶杆，并用力顶紧顶杆使钻机可靠固定。若 泥岩、砂岩采用水钻开挖，钻孔采取中心膨胀法 即：利用水钻沿孔 在工作平台下，桩圆周线钻孔，将周边岩石钻空切断后，在中心钻１个小孔，将两片 地面不平，必须用木楔或木板垫紧，使之平稳，然后插上进水管，水 连接电源，电源线采用２．５ｍｍ国标 钢楔插入膨胀孔中，再将一字型钢钎插在两片钢楔之间，然后用铁 源放置在桩外。钻机固定好后，四芯或五芯电源线，安装５０Ａ漏电保护器。 锤击打钢楔，将中部岩石涨开，最后用辘轳提升出碴。 ｃ．钻机作业：接通电源开始钻孔，在开始钻孑Ｌ时轻微用力，并微 ２．４．２施工工艺、流程 钻筒钻入１０ｅｍ左右，放开刹车柄让钻筒匀速钻入，一直 ａ孑Ｌ位设计：桩顶土方开挖完成后，根据孑Ｌ桩中心，按照孔桩桩 调刹车柄，钻芯石柱受钻筒旋转力矩作用，会与 径选好钻孔位置，钻孔紧密排列在孔桩内壁上，钻孔中心连线为孔 到钻筒与地面基本平行。此时，底部岩石自动断裂。然后反摇手柄，把钻筒摇出地面，关掉电源松掉 桩圆周线。水钻孔位布置如图２。 顶杆，移动机器，取出钻芯石柱，钻孔深５０ｅｒａ，完成一个钻孔。准备 钻孔数计算公式 ｎ＝ｉｎｔ（ａｒＯ／ｄ），其中： 钻下一孔，如此反复，钻完周边孔位后在中心钻一个５ｃｍ直径膨胀 孔。 ｎ——钻孔数； ｄ．膨胀取石：用两个钢楔片（一种劈开石头用 （下转６９页） Ｄ——孔桩直径Ｄ； 作者简介：刘云成，男，四川成都人，本科学历，工程师，研究方向：工程技术管理。 ２Ｉ４水钻施工工艺、流程 ２．４．１孔桩开挖总体施工方案 科技论坛 ・６９・ 样品，计算其标准偏差Ｓ。方法检出限按照ＭＤＬ＝Ｓｔ｛￣。 计算。其中： ８８．３％之间，检出限为２．０～４．３ ｇ／ｋｓ之问。 ’ｔ 。 螂为置信度为９９％、自由度为ｎ一１的ｔ值；ｎ为重复分析的样品 参考文献 数 。 ［１】龙建荣，刘焕蓉．土壤中芳香烃的测定［Ｊ］．山西化工，１９９５：３１，３２． 取７支２２ｍｌ顶空自动进样瓶，加入２．０ｇ石英沙和１０．０ｍｌ基体 ［２】田靖．顶空／气相色谱法测定土壤中挥发性芳烃【Ｊ１．环境科学与管 改性剂，均加入一定量混标，使进样瓶里石英砂浓度为２ ｇ／ｋｇ。封 理，２００７，３２（１１）：１２６． 口并振荡１０ｍｉｎ，放到顶空前处理设备中，设定加热平衡温度和平 【３１：ｒ，ｌ、华．土壤中挥发性有机物的顶空制备方法研究［Ｊ］．干旱环境监 衡时间等顶空前处理条件及气相色谱分析条件，进行分析，保留时 测，２００８，２２（２）：６８－７２． 间定性，峰面积定量。方法的检出限见表１。 ［４］环境保护部．环境监测分析方法标准制修订技术导则．ＨＪ１６８— ２．３精密度及加标回收率 ２０１０． 取１２支２２ｍｌ顶空自动进样瓶，加入２．０ｇ固体废物和１０．０ｍｌ 基体改性剂，加人一定量混标，使６支进样瓶内土样浓度为 ２５．０ ｇ／ｋｇ，另外６支浓度为１００．０ ｇ／ｋｇ。封口并振荡１０ｍｉｎ，放到顶 空前处理设备中，设定加热平衡温度和平衡时间等顶空前处理条件 及气相色谱分析条件，进行分析，保留时间定性，峰面积定量。样品 加标的精密度和回收率表１。 ２．４样品本底的谱图（图２）。 ３结论 用顶空气相色谱法处理土壤样品，分析土壤样品中挥发性芳 烃，可以减少土壤中待测的挥发性组分的损失，提高实验分析的灵 敏度。在一定的静态顶空条件和气相色谱条件下，１２种挥发性芳烃 的线性相关系良好，都在０．９９以上。土壤样品中１２种挥发性芳烃的 加标精密度为２．８％一１２％之间，实际样品加标回收率在３３．２％ （上接３１０页） ２．６．３钻不动或进度太慢： 主要原因：ａ．钻筒变型，需更换或维修钻筒；ｂ．钻头损坏，钻筒长 时间使用后，钻筒合金牙齿磨损过度，需要更换新齿；ｃ．升降盒间隙 过大，调节间隙螺钉便可解决。 ２．６．４钻机无力：主要由于电压过低，提高电压就可以解决。 ２．６．５钻筒摆动过大：由于按线盒内螺丝脱落，应及时上紧螺钉。 ２．６．６钻芯与下部岩石连接：钻芯与下部岩石连接取不出来是由 于钻孔时未能将钻筒完全钻入，所以钻孔时一定要将钻筒钻到基本 图３ 需用小钢楔打入钻筒缝隙，胀断 的钢插片，其特征在于该插片是一块一端部接近半圆形另一端部呈 与地面平行时方可退出钻筒。否则， 尖扁形的金属片）放入孔中，在中间插入“一字型”钢钎，用锤锤击钢 钻芯。结束语 钎，胀开岩石。然后，将岩石破碎后装人吊桶经辘轳吊运出桩外，此 水钻因为体积小，施工灵活，无震动、无粉尘，对周围结构无损 时孔桩下挖了５０ｃｍ。附钻孔现场照片（见图３）。 伤，尺寸准确，施工精度高及相对人工开挖经济等特点，除在桥墩基 ２．５开挖速度：钻井进程１００ｍｍ／ｍｉｕ 还可用于高层建筑、水井修建及岩石垂直开挖等领域， 水钻开挖工期可按公式Ｑ＝Ｈ／［０．５＂８／（ｎＴ＋ｔ＋ＴＩ＋Ｔ２）］计算。 础中应用外，尤其在城市建筑物、构筑物密集地区，因周边施工环境要求高，具有 Ｑ——水钻开挖工期，单位（天） 更广泛的用途。 Ｈ——水钻开挖桩深。单位ｍ） ｎ——孔桩平面钻孔数，单位（个） Ｔ一单个孔钻孔周期，单位（小时） ｔ——中心膨胀孔钻孔周期，单位（小时） Ｔ１——钢楔胀开中部岩石所需时间，单位（小时） Ｔ２——运出桩内石碴所用时间，单位（小时） 以１６＃墩为例，孔桩地质为弱风化泥岩、砂岩，平均开挖速度 １．２ｍ／天。 ２．６在钻孔过程中常见现象 ２．６．１漏电现象：表现为开关跳闸等，水钻大多都是湿作业，容 易出现漏电现象。施工必须安装漏电保护器，下孔作业前需检查电 源线是否破损。 ２．６．２水钻失稳：产生原因主要由于水钻固定时底部没有垫平， 严重时，钻机机身会绕钻筒旋转伤人。
