摘要連云港市東�？h地質(zhì)以前震旦系混合變質(zhì)巖為主，在此類復(fù)雜地質(zhì)條件下鉆孔，設(shè)備選型是影響成孔速度的重要因素。通過新建連徐高速鐵路東海特大橋工程施工的實(shí)例，對鉆機(jī)的選型作簡單的介紹，并對不同鉆機(jī)的成孔效率、適用范圍進(jìn)行對比。
關(guān)鍵詞鉆孔樁施工；沖擊鉆；旋挖鉆；混合變質(zhì)巖
1工程地質(zhì)概括
新建連徐高速鐵路東海特大橋工程地處蘇北地區(qū)，橫穿連云港和徐州兩大重要城市。該處橋址地形平坦，但沿線所經(jīng)過地層巖性較為復(fù)雜。按其成因和時(shí)代分為五大層，自上而下依次為：人工填筑土、第四系全新統(tǒng)沖積層黏性土、第四系上更新統(tǒng)沖積層砂土層、白堊系上統(tǒng)王式組沉積巖泥質(zhì)礫巖、前震旦系混合變質(zhì)巖。其中混合變質(zhì)巖最為常見，巖性可分為片麻巖、花崗片麻巖、云母巖、石英巖四大類。
2鉆進(jìn)選型施工中的性能問題
從工程地質(zhì)概括來看，該橋址地層巖性較為復(fù)雜。其中片麻巖和花崗片麻巖最為常見，局部夾層石英巖脈，故而在鉆機(jī)選型上，主要考慮沖擊鉆和旋挖鉆兩種類型的鉆機(jī)。該工程選用的鉆機(jī)型號包含：二代單繩沖擊鉆、徐工XR360旋挖鉆、山河智能SWDM42旋挖鉆、德國寶峨BG46旋挖鉆、徐工XR550D旋挖鉆。其中旋挖鉆主要負(fù)責(zé)168m系桿拱和連續(xù)梁的主墩施工。
2.1沖擊鉆
單繩沖擊鉆作為一種傳統(tǒng)的鉆機(jī)工具，具備施工工藝成熟、工程單價(jià)較低、市場供應(yīng)量大、適應(yīng)不同地層能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。二代單繩沖擊鉆在傳統(tǒng)鉆具的基礎(chǔ)上改革創(chuàng)新，每臺(tái)沖擊鉆主機(jī)上搭載一臺(tái)智能電腦，可以通過編制數(shù)碼程序的方式，來實(shí)現(xiàn)電腦控制鉆機(jī)的錘距以及鉆進(jìn)速率。完美的解決了單繩沖擊鉆人工操作，自動(dòng)化程度低的問題，大大提高了鉆進(jìn)速率。二代單繩沖擊鉆在鉆進(jìn)過程中，采用泥漿護(hù)壁。泥漿在沖錘的作用下，會(huì)對孔壁產(chǎn)生一種擠壓力，這種擠壓力會(huì)使孔壁更加穩(wěn)定，不宜塌孔。當(dāng)然在具體施工中，二代單繩沖擊鉆并沒有克服傳統(tǒng)單繩沖擊鉆的的一些弊端。比如單繩沖擊鉆的整體穩(wěn)定性不好，易發(fā)生鉆機(jī)易位現(xiàn)象；鉆進(jìn)過程中遇到軟硬不均勻的斜巖時(shí)，錘頭因受力不均勻，會(huì)發(fā)生錘頭擺動(dòng)現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致偏孔。除此之外，單繩沖擊鉆在取渣、清空、泥漿外運(yùn)方面都較為麻煩，而且在鉆進(jìn)過程中噪音較大，易發(fā)生卡鉆、吊錘現(xiàn)象。
2.2旋挖鉆
旋挖鉆作為一種新型鉆機(jī)類型，具有短距離移動(dòng)方便、成孔速度快、機(jī)械化程度高、清空方便等優(yōu)點(diǎn)。但較沖擊鉆缺單也很多，比如單價(jià)稍高，體型過大，長距離移動(dòng)麻煩，耗能較高等。因此我們根據(jù)施工工期、地質(zhì)條件、工程單價(jià)等因素，合理的引進(jìn)了四類不同型號的旋挖鉆機(jī)。2.2.1徐工XR360旋挖鉆徐工XR360旋挖鉆機(jī)作為一款中小型旋挖鉆機(jī)，采用進(jìn)口川崎液壓方式。由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵動(dòng)力頭，動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)鉆桿，鉆桿帶動(dòng)可伸縮專用旋挖底盤，回旋鉆進(jìn)，保證了鉆機(jī)的整體穩(wěn)定性。該鉆機(jī)的最大鉆進(jìn)深度96m，最大鉆孔直徑2.5m，最大輸出扭矩360kN•m，這些技術(shù)參數(shù)，保障了該類鉆機(jī)，對于樁徑較小、樁長較短的樁基，具備較快的成孔速度。據(jù)統(tǒng)計(jì)樁長20m，樁徑1m，入巖3m的柱樁，此類鉆機(jī)成孔需要（8~10）h。同等情況下，二代單繩沖擊鉆需要（36~48）h，大大提升了施工速率。此類鉆機(jī)共進(jìn)場兩臺(tái)，均布置在架梁方向上，目的是消滅樁基1m的柱樁，保證架梁機(jī)順利通過標(biāo)準(zhǔn)墩。2.2.2山河智能SWDM42旋挖鉆山河智能SWDM42旋挖鉆屬于中型旋挖鉆機(jī)，采用液壓系統(tǒng)，節(jié)能安全。主、副卷揚(yáng)機(jī)安裝在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，大大降低傾翻載荷，從根本上保障了整機(jī)的穩(wěn)定性。該鉆機(jī)的最大鉆孔深度105m，最大鉆孔直徑3m，最大輸出扭矩418kN•m，這些技術(shù)參數(shù)，使得此類鉆機(jī)能夠滿足更為復(fù)雜的地質(zhì)情況。此類鉆機(jī)共進(jìn)場2臺(tái)，已經(jīng)完成了采用(70+125+70)m連續(xù)梁方式跨越S464省道兩側(cè)的主墩的全部樁基工作，此連續(xù)梁主墩樁基2m，每個(gè)主墩共計(jì)12根樁基。因機(jī)器故障、工程單價(jià)、地質(zhì)復(fù)雜等原因，目前此類旋挖鉆機(jī)退場一臺(tái)，剩余一臺(tái)現(xiàn)在布置在連續(xù)梁主墩東海特大橋516#墩。該旋挖鉆機(jī)目的是解決采用(48+80+48)m連續(xù)梁方式跨越S323省道兩側(cè)的主墩的全部樁基工作。據(jù)設(shè)計(jì)資料，此連續(xù)梁兩側(cè)主墩，東海特大橋516#墩和517#墩，樁徑均為1.80m，每個(gè)主墩均共計(jì)11根樁基，其中東海特大橋516#墩設(shè)計(jì)最小嵌巖7.82m，據(jù)516#-4樁，實(shí)際地質(zhì)核查資料顯示，目前該樁基實(shí)際入弱風(fēng)化片麻巖達(dá)到18.60m。2.2.3德國寶峨BG46旋挖鉆寶峨BG46旋挖鉆屬于全進(jìn)口德系旋挖鉆，此類旋挖鉆工作重量190t，最大鉆孔深度105m，最大鉆孔直徑3m，最大輸出扭矩460kN•m，這些技術(shù)參數(shù)加之全進(jìn)口配套德系鉆具，使得寶峨BG46旋挖鉆在國內(nèi)市場上，可以輕松傲視群雄。目前該設(shè)備布置在東海特大橋409#墩上，該墩為(32+168+32)m系桿拱主墩。樁徑2.5m，樁長17m，該墩臺(tái)共計(jì)11根樁基，設(shè)計(jì)最小嵌巖6m，設(shè)計(jì)方提供的勘探資料表明，巖石基本承載為800kpa。據(jù)實(shí)際地質(zhì)核查資料顯示，實(shí)際嵌巖達(dá)10m之多，巖石單軸抗壓強(qiáng)度達(dá)到166Mpa。考慮到工期緊急，實(shí)際地質(zhì)過硬等因素，選用了寶峨BG46旋挖鉆。由于該設(shè)備采用頂級的德系配置，進(jìn)場費(fèi)用過高，加之409#墩總樁長才187m，進(jìn)而導(dǎo)致該墩單價(jià)過高。為合理縮小單價(jià)，會(huì)讓該設(shè)備打168m系桿拱主墩409#墩間隙，將168m系桿拱邊墩410#墩一并打掉，后期還會(huì)讓該設(shè)備去打其他連續(xù)梁主墩的樁基工作。2.2.4徐工XR550D旋挖鉆徐工XR550D旋挖鉆的研發(fā)，主要針對國內(nèi)特大橋、高速鐵路、高速公路等大型工程建設(shè)市場需要。該設(shè)備采用自主研發(fā)的旋挖鉆專用H型液壓伸縮式履帶底盤，裝備大直徑回轉(zhuǎn)支撐，保證超強(qiáng)的穩(wěn)定性和運(yùn)輸?shù)谋銛y性。該設(shè)備最大鉆孔直徑3.5m，最大鉆孔深度132m，動(dòng)力頭最大輸出扭矩為480kN•m。該設(shè)備目前布置在系桿拱主墩408#墩上，目的就是爭搶全線最大的系桿拱工期，保證架梁按期順利通過。
3相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)
以單根柱樁為例，樁徑1.25m，樁長30m，進(jìn)入弱風(fēng)化片麻巖4m為例統(tǒng)計(jì)各鉆機(jī)數(shù)據(jù)(詳見表1)，以供參考。
4結(jié)束語
合理的鉆機(jī)選型對于鉆孔樁施工具有重要的影響，因此在鉆孔樁施工中要具體考慮工程實(shí)際。根據(jù)施工工期、地質(zhì)條件、工程單價(jià)等因素，結(jié)合各種型號鉆機(jī)的性能和優(yōu)缺點(diǎn)，對所選機(jī)型進(jìn)行合理的搭配，可有效提高工程質(zhì)量，減少鉆機(jī)閑置現(xiàn)象，增加工程效率。
