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1、多年冻土区桥梁桩基础的旋挖钻施工张顺忠,聂坤平(中铁五局集团二公司,青海格尔木 816000)摘要:针对青藏高原昆仑山垭口一带不同的地质条件,分别采用ED5500型、ZY2180型、BG25型旋挖钻机进行桥梁钻孔桩成孔施工。重点介绍各种钻机的施工工艺、质量控制及生产效率。关键词:青藏铁路 多年冻土 旋挖钻机 成孔+中图分类号:U4431154 文献标识码:B 文章编号:100321995(2004)0220016203表1 三种旋挖钻机械性能对照表1 工程概况日立北京巨力德国BAUER性能指标单位ED5500型ZY
2、2180型产BG25型我集团公司承担着青藏铁路第五标段DK981+Caterpillar康明斯MⅡ2415～DK991+105管段内站前线下主体工程的施工。柴油发动机发动机EM100型C30涡轮增压6管段位于昆仑山垭口两侧,海拔均在4700m以上,最CAT3306DI”缸直列柴油机CT,水冷高海拔达4767m。管段内共有特大桥一座、大桥三额定功率kW155246294座、中桥一座,五座桥梁钻孔桩共270根计566015m。额定转速rPmin200021002000其中桩径<100cm的计142915m,桩径<125
3、cm的计油耗gPkW·h1702074231m。桩长最大者为30m,最小为15m。油箱容积L250450805整个管段处于连续多年冻土区,冻土厚度达60～双速液压驱动,120m,冻土天然上限一般为115～218m,局部河滩达直动动力头形星减速+单KDK245K311m。管段内冻土地温分区为Tcp2Ⅲ～Ⅳ区,为基本油压式级齿轮减速稳定或稳定区。管段内桥梁基础按保护多年冻土的原则进行设计施工。最大扭矩kN·m44(52)180250最高工rPmin28(14)2218作转速2 施工方案进给油缸kN200P140200P
4、140250P320推P拉力211 钻机机型的选择根据设计提供的地质资料,管段内地质条件主要行走装置液压驱动,可拓宽履带架为粉土、粉质粘土行进速度kmPh1191,部分地表出露角砾土,适合采用旋#最大钻深m586053挖钻机成孔(干法成孔)。但在昆仑沟大桥14墩至拉#整机质量t56.56084台、昆仑山立交桥格台至3墩间均需穿过不同厚度的最大工作板岩层。板岩层为微风化,岩石强度大于30MPa,设MPa0.780.850.68接地比压计建议采用冲击钻机成孔,但可进行旋挖钻成孔的可行性研究。根据实际地质情况,考虑到有效
5、工期相当短的因设一次性的钢护筒,并要求钢护筒埋入冻土天然上限素,选择了日立ED5500型、北京巨力ZY2180型和德国以下不小于015m。BAUER产BG25型旋挖钻机各一台。三种旋挖钻机的(1)成孔工艺机械性能分别如表1所示。①钻机就位,钻头对准桩位,调整钻杆垂直度,并212 施工工艺将深度记录仪初始值调整为零。由于旋挖钻在多年冻土地区基本为干法成孔,省②动力头带动钻杆下端的钻头,利用钻头下端的掉了泥浆循环系统。管段内多年冻土为基本稳定区或切削刃(有的钻头下端周围还有扩孔的刀片,对孔周围稳定区,桩基均按保护冻土原
6、则进行设计,因此要求埋的土体也有切削作用)对土层进行切削破碎,切削的土—16—铁道建筑 2004年第2期体被挤进钻斗,装满后将钻斗提升出孔口,旋转钻机底防止因钻杆晃动引起扩大孔径及增加孔底虚土。盘,并开启钻斗阀门,将土体排放到地面或直接卸在汽②初始钻进冻土层应保证钻杆垂直,缓慢进尺,减车上运走。如此反复,直至孔底标高。少钻杆晃动。钻进过程中,遇有较小岩石或碎石土时,可改换螺③钻孔施工应连续进行。如因故停机,应及时提旋钻头,通过螺旋钻头上的子弹头金刚石破碎土体,并钻,并保护孔壁,防止塌孔。钻孔完毕应及时进入下一将土
7、体挤进页片内,装满后将钻头提升出孔口,转动底道工序,间歇时间较长时,钻孔的孔口必须加盖板、罩,盘,直接正反旋转钻杆,通过离心力将土甩出(如图1以减小热量侵入。所示)。④钻孔过程中,应采取措施防止地表水流入孔内。若遇较硬的岩石层,换用螺旋钻头仍无法钻进时,若遇冻结层上水时,应及时抽水或按水下混凝土施工。可改换凿岩钻斗。仍依靠动力头带动钻杆,钻杆带动⑤孔底清理并经检查合格后,应及时灌注混凝土。钻斗,通过钻斗下周围的子弹头金刚石破碎岩体。凿213 施工安排岩钻斗本身不能将土体带出,而要改换旋挖斗将土取根据桥梁工点分布,将
8、管段内桥梁工程分为两工出。区,即将南坡特大桥作为Ⅰ工区,索南达杰大桥、③钻至设计标高后,用旋挖斗将孔底虚土清出,亦DK983+400中桥、昆仑山立交桥和昆仑沟大桥作为Ⅱ即成孔。干法成孔孔周光滑圆顺如图2所示。工区。根据两工区工程任务量和地质条件,Ⅰ工区安(2)施工注意事项排一台ZY2180型旋挖钻机,Ⅱ工区安排ED5500型旋①钻孔前,应调整机架保持钻杆垂直
