BG-28型旋挖钻机在安哥拉罗安达铁路钢桥桩基础施工中的应用

赵卫

【摘 要】在安哥拉罗安达铁路钢桥桩基础施工中，采用了德国宝峨公司生产的BG-28型旋挖钻机，解决了现场场地和地质条件限制问题，提高了施工效率，取得了良好的经济效益。文章以实际工程为例，介绍了BG-28型旋挖钻机的施工工艺。

【关键词】旋挖钻机;桥梁桩基础施工;安哥拉

【中图分类号】U445.551 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）10-0080-03

安哥拉罗安达铁路自安哥拉首都罗安达市区连接至马兰热省，全线为窄轨非电气化铁路，2016年开工的邦戈（Bungo）至巴亚（Baia）段复线建设项目为市区至市郊段扩能改造工程。其中，K2+785铁路钢桥为11跨×21 m上承式钢板梁桥，该桥含10座桥墩，采用直径为1 m的摩擦桩基础，单座桥墩下设置6根长度约21 m的摩擦桩。本文以罗安达铁路桥桩基础施工应用为例，介绍BG-28型旋挖钻机施工工艺，该工艺与中国常用的旋挖桩施工工艺相比具有一定的差异和优势，可以更加有效地进行护筒埋设，避免因护筒埋设不当造成的孔壁坍塌，也提高了施工效率。

1 工程概况

罗安达铁路K2+785铁路钢桥位于安哥拉首都罗安达省罗安达市，所在的Ingonbota区为罗安达中心城区之一，项目现场紧邻罗安达港，一侧为连接罗安达多个市与市中心的进城及进港通道Sonils路，另外一侧为重要出城及出港通道Kim Kenda大道，钢桥第7跨上跨连接两条主干道的支路。

K2+785钢桥包括建成于2007年的既有线钢桥及新建复线铁路钢桥，两桥中心间距为6 m，承台边缘间距为1.3 m。既有钢桥采用正循环回旋钻施工，根据现场地质情况、场地限制条件，新建铁路钢桥采用了BG-28型旋挖钻机，保证了施工进度及质量，将新桥施工对两侧公路和铁路桥的影响降至最低程度。型旋挖钻机在钢桥现场施工如图1所示。

1.1 主要地质情况

桥址区为海岸阶地，地形起伏不大。地层主要为杂填土、中砂、粗砂、黏土、泥岩、玄武岩。各层岩性特征、厚度及基本承载力概况见表1;地层剖面图局部图如图2所示。

现场地下水位高程为2.8～3.5 m，属于第四系空隙潜水，补给来源为大气降水，该地下水对混凝土具有硫酸盐弱侵蚀性。

1.2 主要工程特点

本项目主要工程特点如下。

（1）紧邻既有营业线铁路桥及主干公路，场地空间限制大，安全文明施工要求高，采用泥浆护壁方法不易布置泥浆池和沉淀池。

（2）地层表层为松散的砂层，钻孔过程中受紧邻的铁路、港口通道重型货车震动影响易坍孔，施工过程中必须尽量减小对既有铁路桥基础和相邻公路排水管道等设施的影响。

（3）桥址位于海岸阶地，地下水埋深浅、水量大，且桩基础及大部分承台均位于地下水位以下。

2 钻孔设备介绍

宝峨BG-28旋挖钻机的总体高度为21.8～25.2 m，扭矩为277 kN·m，主卷扬有效值为200 kN，挤压力-卷扬有效值为330 Kn，最大挤压行程为18.7 m，最大钻孔直径为2.5 m，最大钻孔深度为65.7 m，无附件重量为74.8 t。

由于地层表层为易造成坍孔的砂层，因此施工过程中采用内径为1.08 m、外径为1.18 m的临时双壁钢护筒，护筒单节长度为2～5 m，根据地层特征采用全钢护筒或部分钢护筒支撑。第一节护筒装有带切削齿的护筒靴，用于贯入坚硬地层，护筒之间由平头螺栓连接（如图3、图4所示）。

3 施工组织与施工工艺

施工工艺流程图如图5所示。

（1）施工平台准备：钻机及其他附属设备总重量可达130 t，最大地面压力可达75 kN/m2，必须保证施工平台始终高于地下水位至少1.0 m，设置合理的排水系统，保证施工平台的平整、干燥、稳定。

（2）测设桩位：施工前应由专业测量人员进行桩位放样，除桩位中心桩外，必须设置4个围绕中心桩的护桩，护桩距中心桩的距离设为桩的半径加1.0 m。

（3）钢护筒安装：使用钻机动力头安装第一节钢护筒，安装前应检查钢护筒中心是否与桩中心重合，并检查钢护筒垂直和平行于钻机机身两个方向上的垂直度，安装后保证钢护筒顶面高于施工平台0.5～0.6 m。

（4）钻进成孔、排渣：使用螺旋钻头或旋挖斗在钢护筒内部成孔，直至到达护筒底部以上0.5 m处，在钻孔过程中随时观察排渣变化，复核是否与地勘结果一致，必要时针对碎石土层更换岩芯钻;钻头钻进一定深度后应向上提升钻头排渣，旋挖下来的松散岩土将钻头工作部的80%左右空腔填满后停止钻进，反向旋转松开各个咬合部位的棘齿咬合，主卷扬工作即向上提升钻头进行排渣。

（5）终孔检查、清孔：钻孔达到设计标高后，检查孔径、孔深、孔底虚渣厚度等是否与设计和施工规范要求相符。若孔底虚渣过厚，可使用旋挖斗进行清孔。

（6）钢筋笼安装：钢筋笼统一在钢筋加工棚加工，运输至现场后由钻机将钢筋笼吊起并下放至孔内，下放至设计标高后采用临时挂钩固定在临时钢护筒上。

（7）灌注水下混凝土：本项目桩基混凝土等级为C35/45-S4 D20，圆柱体抗压强度为35 MPa，立方体抗压强度为45 MPa，坍落度等级为S4（160～210 mm），骨料最大粒径为20 mm。混凝土到场并经监理工程师试验合格后，由泵车灌注至安装好的导管内，混凝土应连续灌注，导管应始终具有一定的埋置深度。当临时钢护筒内的混凝土面达到至少2 m的高度时，可以起拔护筒，混凝土面应始终保持在护筒靴以上至少1 m的高度。

4 施工质量控制

4.1 防止震动造成的坍孔

由于本桥位于运营铁路桥与港口繁忙干线公路之间，受铁路和公路震动影响较大，且旋挖钻机、混凝土搅拌车等施工设备自重大，现场上层地层主要为沙土，容易受各类震动影响而导致坍孔、缩径，因此在施工过程中务必根据实际地层情况安装足够长度的双壁钢护筒，防止出现坍孔、缩径。

4.2 严控混凝土浇筑质量

本桥桩基础混凝土设计强度高，监理对施工质量要求严格，而现场场地有限、罗安达港区道路容易堵车，在混凝土浇筑前应根据每根桩实际情况做好泵车架设位置规划、混凝土准备等前期工作，保证水下混凝土浇筑的连续性。在浇筑过程中必须严格控制导管埋深和浇筑速度，由专人测量混凝土面的即时高度，以此推算每次导管上拔的高度，避免导管脱离混凝土面和混凝土灌注中断。灌注接近结束时，必须做好超桩顶混凝土的控制，在避免浪费的同时保证灌注高度高出设计桩顶至少1.0 m，保证桩顶混凝土完整、无松散层。

4.3 防止钢筋笼上浮或下沉

钢筋笼上浮为桥梁桩基础施工中容易出现的质量问题，而本桥桩基础钢筋笼设计长度仅为桩长的1/2，在拔起钢护筒的过程中至混凝土初凝前，容易出现钢筋笼下沉，因此在拔起钢护筒的过程中应防止混凝土下落填补护筒壁空间引起的钢筋笼下沉，必须控制好拔起速度，并在拔出钢护筒后做好钢筋笼的临时固定。

5 结语

BG-28旋挖钻机具有安全标准高、环境可持续性和经济效益高、性能优良、便于运输、安装时间短等优点，搭配不同的钻头或旋挖斗、不同长度的临时钢护筒，可满足各种地质条件下的安全高效成孔作业。

在本项目中，BG-28型旋挖钻机，解决了现场场地和地质条件限制问题，尽管由于场地受限未能实现旋挖钻机与吊车、混凝土泵车配合完成钻孔及混凝土浇筑流水作业，不得不在钻孔后仍采用旋挖钻机进行钢筋笼吊装、导管提升及钢护筒拆除等工作，但相对于采用其他施工工藝仍提高了施工效率，取得了良好的经济效益。

参 考 文 献

[1]BAUER BG 28 H Rotary Drilling Rig.BAUER Mas-chinen GmbH[Z].2018.

[2]德国宝峨公司北京代表处.使用宝峨BG大口径旋挖钻机进行钻孔灌注桩施工工艺说明[Z].2003.

[3]BAUER Maschinen GmbH.Equipment Programme[Z].2019.

[4]莫毅舟.浅谈钻孔灌注桩施工的质量控制[J].山西建筑，2010（6）：221-222.