桥梁工程钻孔桩施工钻机选型探讨

上海铁道科技2018年第2期

鹿存福中国铁路上海局集团有限公司徐州枢纽指挥部

摘要连云港市东海县地质以前震旦系混合变质岩为

主，在此类复杂地质条件下钻孔，设备选型是影响成孔速 度的重要因素。通过新建连徐高速铁路东海特大桥工程 施工的实例，对钻机的选型作简单的介绍，并对不同钻机 的成孔效率、适用范围进行对比。

关键词钻孔桩施工；冲击钻;旋挖钻；混合变质岩

1工程地质概括

新建连徐高速铁路东海特大桥工程地处苏北地区，横穿 连云港和徐州两大重要城市。该处桥址地形平坦，但沿线所 经过地层岩性较为复杂。按其成因和时代分为五大层，自上 而下依次为:人工填筑土、第四系全新统冲积层黏性土、第四 系上更新统冲积层砂土层、白垩系上统王式组沉积岩泥质砾 岩、前震旦系混合变质岩。其中混合变质岩最为常见，岩性可 分为片麻岩、花岗片麻岩、云母岩、石英岩四大类。2钻进选型施工中的性能问题

从工程地质概括来看，该桥址地层岩性较为复杂。其中 片麻岩和花岗片麻岩最为常见，局部夹层石英岩脉，故而在 钻机选型上，主要考虑冲击钻和旋挖钻两种类型的钻机。

该工程选用的钻机型号包含：二代单绳冲击钻、徐工

XR360旋挖钻、山河智能SWDM42旋挖钻、德国宝峨BG46

旋挖钻、徐工XR550D旋挖钻。其中旋挖钻主要负责168 m系 杆拱和连续梁的主墩施工。2.1冲击钻

单绳冲击钻作为一种传统的钻机工具，具备施工工艺成 熟、工程单价较低、市场供应量大、适应不同地层能力强等优 点。

二代单绳冲击钻在传统钻具的基础上改革创新，每台冲 击钻主机上搭载一台智能电脑，可以通过编制数码程序的方 式，来实现电脑控制钻机的棰距以及钻进速率。完美的解决 了单绳冲击钻人工操作，自动化程度低的问题，大大提高了 钻进速率。二代单绳冲击钻在钻进过程中，采用泥浆护壁。泥 浆在冲棰的作用下，会对孔壁产生一种挤压力，这种挤压力

会使孔壁更加稳定，不宜塌孔。

当然在具体施工中，二代单绳冲击钻并没有克服传统单 绳冲击钻的的一些弊端。比如单绳冲击钻的整体稳定性不 好，易发生钻机易位现象；钻进过程中遇到软硬不均匀的斜 岩时，棰头因受力不均匀，会发生棰头摆动现象，进而导致偏 孔。除此之外，单绳冲击钻在取渣、清空、泥浆外运方面都较 为麻烦，而且在钻进过程中噪音较大，易发生卡钻、吊棰现 象。2.2旋挖钻

旋挖钻作为一种新型钻机类型，具有短距离移动方便、 成孔速度快、机械化程度高、清空方便等优点。但较冲击钻缺 单也很多，比如单价稍高，体型过大，长距离移动麻烦，耗能 较高等。因此我们根据施工工期、地质条件、工程单价等因 素，合理的引进了四类不同型号的旋挖钻机。2.2.1徐工XR360旋挖钻

徐工XR360旋挖钻机作为一款中小型旋挖钻机，采用进 口川崎液压方式。由柴油机驱动液压泵动力头，动力头驱动 钻杆，钻杆带动可伸缩专用旋挖底盘，回旋钻进，保证了钻机 的整体稳定性。该钻机的最大钻进深度96 m，最大钻孔直径 2.5 m，最大输出扭矩360 kN‘m，这些技术参数，保障了该类 钻机，对于桩径较小、桩长较短的桩基，具备较快的成孔速 度。据统计桩长20 m，桩径1 m，人岩3 m的柱桩，此类钻机成 孔需要(8<10) h。同等情况下，二代单绳冲击钻需要(36<48) h， 大大提升了施工速率。此类钻机共进场两台，均布置在架梁方 向上，目的是消灭桩基1m的柱桩，保证架梁机顺利通过标准 墩。

2.2.2山河智能SWDM42旋挖钻

山河智能SWDM42旋挖钻属于中型旋挖钻机，采用液压 系统，节能安全。主、副卷扬机安装在回转平台上，大大降低 倾翻载荷，从根本上保障了整机的稳定性。该钻机的最大钻 孔深度105 m，最大钻孔直径3 m，最大输出扭矩418 kN-m， 这些技术参数，使得此类钻机能够满足更为复杂的地质情 况。此类钻机共进场2台，已经完成了采用(70+125+70) m连 续梁方式跨越S464省道两侧的主墩的全部桩基工作，此连 续梁主墩桩基2 m，每个主墩共计12根桩基。因机器故障、工

现场交桥梁工程钻孔桩施工钻机选型探讨127

程单价、地质复杂等原因，目前此类旋挖钻机退场一台，剩余 一台现在布置在连续梁主墩东海特大桥516#墩。该旋挖钻 机目的是解决采用（48+80+48) /连续梁方式跨越S323省道 两侧的主墩的全部桩基工作。据设计资料，此连续梁两侧主 墩，东海特大桥516#墩和517#墩，桩径均为1.80/，每个主 墩均共计11根桩基，其中东海特大桥516#墩设计最小嵌岩 7.8( /，据516#-4桩，实际地质核查资料显示，目前该桩基实 际人弱风化片麻岩达到18.60 m。(.(.3德国宝峨BG46旋挖钻

宝峨BG46旋挖钻属于全进口德系旋挖钻，此类旋挖钻 工作重量190 7,最大钻孔深度105 /，最大钻孔直径3 /，最 大输出扭矩460 kN • m，这些技术参数加之全进口配套德系钻 具，使得宝峨BG46旋挖钻在国内市场上，可以轻松傲视群 雄。目前该设备布置在东海特大桥409#墩上，该墩为（32+ 168+3$) m系杆拱主墩。桩径$.5 /，桩长17 /，该墩台共计11 根桩基，设计最小嵌岩6 /，设计方提供的勘探资料表明，岩 石基本承载为800 kPa。据实际地质核查资料显示，实际嵌岩 达10/之多，岩石单轴抗压强度达到166 MPa。考虑到工期 紧急，实际地质过硬等因素，选用了宝峨BG46旋挖钻。由于 该设备采用顶级的德系配置，进场费用过高，加之409#墩总 桩长才187 m，进而导致该墩单价过高。为合理缩小单价，会 让该设备打168 m系杆拱主墩409#墩间隙，将168 m系杆拱 边墩410#墩一并打掉，后期还会让该设备去打其他连续梁 主墩的桩基工作。(.(.4徐工XR550D旋挖钻

徐工XR550D旋挖钻的研发，主要针对国内特大桥、高速 铁路、高速公路等大型工程建设市场需要。该设备采用自主 研发的旋挖钻专用H型液压伸缩式履带底盘，装备大直径回 转支撑，保证超强的稳定性和运输的便携性。该设备最大钻

孔直径3.5 m，最大钻孔深度13( m，动力头最大输出扭矩为 480 kN‘m。该设备目前布置在系杆拱主墩408#墩上，目的就 是争抢全线最大的系杆拱工期，保证架梁按期顺利通过。3相关施工经验数据

以单根柱桩为例，桩径1.(5 m，桩长30 m，进人弱风化片 麻岩4 m为例统计各钻机数据(详见表1)，以供参考。

表1

号

成孔时间(h)

各种型号钻进相关参数对照表

适用范围

1、

钻进过程中施工

二代单绳;中击钻150所

2、 3、 4、

工程单价舰市场供应量大

2、

钻进中软弱不均

适应不同地层能力强岩面易胜对于，J備'短粧长桩基，

1、 済子昉便

2、

单体能过大

徐工XR360旋挖

钻山河智能

1、

22

M

麵成子鹏快。2、

1、成孑纖快

SWDM42 碰

钻

^@^

15所有麵

1. 2、

1、

mmm舰离运进_用鶴长距离运输麻烦

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2、雖

徐工XR550D旋

10

1. 2.

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1.

nmm2、 体型较大

4结束语

合理的钻机选型对于钻孔桩施工具有重要的影响，因此 在钻孔桩施工中要具体考虑工程实际。根据施工工期、地质 条件、工程单价等因素，结合各种型号钻机的性能和优缺点， 对所选机型进行合理的搭配，可有效提高工程质量，减少钻 机闲置现象，增加工程效率。

责任编辑:许耀元 来稿日期：（018-06-01

(上接第145页）司拓展经营的思路，考 升品质提供数据支撑；三是结合当前厕 作实际，将扫码技术运用到列车乘务作 虑到铁路旅游产品的后期开发，开发“旅 所革命开展实际，借鉴扫码服务模式拓 业过程中，重点运用到巡检等关键环节 游讯息”模块，将列车沿途主要车站的城 展列车厕所卫生扫码监督功能，在列车 中，通过技术手段实现对乘务作业过程 市介绍、旅游景点、交通线路等信息通过 厕所内合适位置张贴具备定位功能的二 的盯控。技术手段接人，方便旅客查询，为后期旅 维码，由旅客扫码后实现对厕所设备设 游市场进一步拓展提供平台。4.2完善扫码服务评价功能

价功能，实现对服务过程、作业质量的监

施、环境卫生、备品配备等内容的评价， 5结束语倒逼列车工作人员提升厕所保洁质量。

随着扫码技术在乘务服务工作中的 运用，旅客的乘车体验将越来越自主、便

在扫码服务功能的基础上，完善评 4.3推广运用扫码技术功能

一是尽快在高铁动车组列车运用试 捷，更加精准的服务也必将大大地提升

让旅客体验更美好，也将 并根据试点情况及时完善推广，全力 旅客的满意度，督评价，一是完善扫码点餐评价功能，借 点，鉴淘宝购买评价模式，由旅客对餐饮服 提升旅行服务品质;二是适时推广运用， 有助于服务品质的提升，为集团公司从 务的体验进行评价；二是开发“意见建 在高铁动车组列车推广的基础上，根据 客运大局向客运强局增添新的助力。议”收集模块，对旅客在乘车过程中对设 普速列车实际情况，兼顾普速列车服务 备设施、服务备品、人员服务等方面的意 特点，研发普速列车扫码服务平台，实现 见或建议进行收集，为后续改进服务、提

普速列车的服务提质；三是融人乘务工

责任编辑:万宝安来稿日期：2018-05-(1