旋挖钻机与冲击钻机联合成孔在Mass伊拉克苏菜曼历亚水泥厂5000t／d第一线桩基工程中的应用

施工技术与应用　

旋挖钻机与冲击钻机联合成孔在Ｍａｓｓ伊拉克　

苏菜曼历亚水泥厂５０００ｔ／ｄ第一线桩基工程中的应用　

提要：某些钻孔灌注桩工程由于地质原因，仅用旋挖钻机独立成孔，下部很难完成；仅用冲击钻机独立成孔，则钻进效率低，工期　

长。让旋挖钻机和冲击钻机联合成孔，则能扬长避短，可以大大提高施工效率。　

关键词：旋挖冲击联合成孔　

１．工程概况　

Ｍａｓｓ伊拉克苏莱曼尼亚水泥厂５０００Ｔ／ｄ第一生产线由约旦Ｍａｓｓ　Ｊｏｒｄａｎ　Ｆｏｒ　

Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ投资，中材国际（ＳＩＮＯＭＡ）总承包建设的工程项目，也是中材国际　

在伊拉克的第一个Ｔ程项目。我公司承担岩土工程勘察及桩基Ｔ程。本工程　

基础采用钻孔灌注桩，桩径中１０００ｍｍ～中１２００ｍｍ，桩长３５ｍ～４８ｍ，设计桩　

数４４９根。　

拟建场地位于伊拉克北部库尔德地区苏莱曼尼亚的Ｂａｚｙａｎ山谷。场地地　

貌单元属山区河谷冲、洪积平原。场地平面上呈不规则梯形，其宽度平均５００　

余米；长度平均１０００余米。场地东北侧为山坡，总体向南西方向倾斜。第一生　

产线主体位于场地中部，场地地形缓倾斜，海拔一般介于８５０ｍ至８７０ｍ之间。　

场地地基土主要由第四系晚更新统　全新统冲洪积含角砾粘土、含角砾　

粉质粘土、含碎石粘土、混合土、碎石土；坡积风化碎石土、含角砾（碎石）粉质　

粘土、含碎石粘土、混合土；残积碎石土、含角砾（碎石）粘土、混合土；下第三系　

古新统考劳施组页岩、泥岩、泥质粉砂岩夹泥灰岩、泥质砂岩，页岩、泥岩、泥　

灰岩互层；以及新加组石灰岩构成。　

场地普遍存在地下水，为赋存于第四系地层中的孔隙水，局部具有承压　

特征。含水层连续性不好，而且含有较高的粘土颗粒，故渗透性弱。地下水的　

补给主要是北侧山坡、山沟的基岩裂隙水、　Ｌ隙水的侧向补给，间接的补给来　

源是大气降水。　

场地地下水稳定水位埋深１８～２７ｍ，稳定水位标高８３４～８４２ｍ。　

根据现场地基土层有碎石土层、还有中硬岩石及软质岩石，有地下水等　

特征，结合预估工程量及工期要求，我们安排了８台套ＣＪＦ一１５型冲击反循环钻　

机，丁　人２４小时轮班作业。　

２．存在的问题　

该工程执行ＦＩＤＩＣ合同。最初预估３５０根桩，后设计桩桩数增加到４４９根。　

桩基工程于２００８年５月中旬开工，要求在２００８年１２月底完成，工期相当紧。　

桩基开Ｉ１个多月，发现冲击钻机成孔速度慢，施工进度跟不上计划要　

求。因运输周期长，短时间内不可能再从国内增加桩机。征得我公司同意后，　

总包方引进了土耳其的一家桩基公司，让其承担部分子项的施工任务。土耳　

其桩基公司采用的是中国　一重工的ＳＲ２５０型旋挖钻机。由于土耳其公司以　

往主要施工较浅的干钻孔，对在水下钻进及灌注工艺方面缺乏经验，施工了　

３Ｏ多天，只完成两根不合格桩。还有少数孔只钻了＿【二部土层，个别孔还掉下去　

钻牙，遗留了一些质量安全隐患。业主拟让土耳其人撤出施工现场。　

经分析：我方用冲击钻机全程钻进成孔，用人工配合挖掘机埋设护筒，存　

在开孔困难、护筒容易坍塌、外排的泥浆渣土多、全孔钻进速度缓慢等问题，　

５Ｉｍ深的　Ｌ，正常成孔需要９６小时～１ｌ０小时。但冲击钻机特别适宜在碎石土　

中及基岩钻进。　土耳其公司用旋挖全程钻进成孔，上半段干法钻进，钻进速度很快，转运　

土方便。下半段需专门造浆，钻斗的升降运动会带动泥浆冲刷孔壁，容易造成　

孔壁坍塌形成扩径。还存在碎石土中容易损坏钻头，取土困难，进度缓慢，此　

外施　１　人员对水下灌注不熟练，成桩质量无法保证等问题。　

在此情况下，为确保整个项目顺利实施，维护中材国际对外形象。针对两　

种机型的优势和劣势，以扬长避短，我们提出了旋挖钻机与冲击钻机联合成孔　

的方案，并得到参建各方的响应和支持。因此，如何协调好旋挖钻机与冲击钻　

机的衔接、提高整个钻进效率，并控制好成桩质量则成了项目部的主要任务。　基岩，这样就大大提高了整体成孔速度。成孔后由我方熟练工人控制下笼及　

灌注工序，以保证成桩质量。　

具体技术措施如下：　

１、两人分别计算钻孔坐标，经检查无误后再到实地施放。测绘仪器在年　

检期限内且满足精度要求。关键轴线位置让不同的人施放检查，并检查所有　

孔位的相对位置，孔位施放最终误差不大于２ｃｍ。　

２、旋挖钻机自动化程度较高，其水平、垂直度和钻孔中心均由指示灯控　

制，操作室还配置钻进深度指示仪。在钻进运行中要经常观察和校正，确保钻　

机不产生位移和明显的偏斜。　

３、先用比设计孔径大３０ｃｍ的钻斗开孔，深约１．５ｍ埋设护筒，采用１０ｍｍ厚　

的钢护筒，埋设时要求竖直，且定位准确，其顶面位置偏差不大于５ｃｍ。更换设　

计桩径的钻头重新钻进时，要特别注意孔位对中，钻机的钻头或钻杆和护筒　

中心要在同一铅垂线上，偏差不大于５ｃｍ，倾斜度不大于１％。　

４、因地下水位较低，旋挖钻进采用干法成孔。根据不同土层正确选择钻　

斗类型：软土层一般选择楔形齿、小切削角、小刃角、齿宽稍大的钻斗。硬土层　

则选用较大切削角、较窄的弯曲齿套；粘土层的齿间距宜大些，以免糊钻，影　

响进尺。旋挖钻进深度控制在离地下水位１．０ｍ左右，防止钻到地下水位，清水　

上浸形成塌孔。　

５、旋挖钻机在土层中施工效率高，一般近２０ｍ的孔，１００分钟左右就能完　

成。为避免成孔后长时间停放可能产生的坍塌，应把握好旋挖施工的时机，一　

般在冲击钻机基本做好移机准备后再施工。　

６、冲击钻机就位前，须将场地垫平填实，以确保钻机在施工过程中不产　

生明显的位移和沉陷。冲击钻机利用其液压步履移机对位，钻机就位后，要精　

心调平，使底座平稳。调整好塔架，使钻头和护筒中心处在同一铅垂线上。在　

钻进过程中经常检查和校正。　

７、根据现场旋挖出土情况结合勘察资料，如果所余下半段还有较厚　

（２．０ｍ～３．０ｍ）适宜造浆的土层，则可在原泥浆循环池中加入部分清水即可施　

工。如果所余下半段很少或没有适宜造浆的土层，则要加入其它孔较浓的浆　

液或另行调制浆液。　

８、冲击钻机开始钻进时，应用小冲程，即少放勤放钢丝绳，控制好钻进速　

度，以防钻孔偏斜。待顺利衔接后再以正常速度钻进。　

９、根据勘察资料结合实际钻进土层情况，选择合适的泥浆比重，一般在　

土层中钻进取１．１０ｇ／ｍ３左右。随着碎石含量增加，要逐渐加大泥浆的比重，至　

碎石土时取１．３０ｇ／ｍ３左右。出现漏浆时还要加大比重。在基岩（泥岩类）中钻　

进泥浆比重取１．２０／ｍ３左右。　

１０、成孔后的换浆、下笼、清渣及灌注等工序，由我方熟练工人严格按照　

施工方案操作，保证成桩质量。　

４．成果检验　

据统计：冲击钻机从地表钻起，全程钻进一个５ｌｍ的孔，需要９６小时～　

ｌ１０小时，旋挖钻机与冲击钻机联合成孔仅需要６８小时一７２小时。缩短工时　

３０％左右。　

成孔后经各方检查，桩径误差均≤２０ｒａｍ，垂直度偏差≤１％，孔深一般超　

过ｌＯＯｍｍ　２００ｍｍ，沉渣厚度≤１００ｍｍ，桩位偏差都在规范允许范围内，成孔　

质量全部合格。据静载荷试验、大应变及小应变检测，基桩承载力及桩身质量　

都满足设计要求。　

５．结语　

８．对策及实施　本次对旋挖钻机与冲击钻机联合成孔做了初步尝试并取得了显著成效。　主要对策是用旋挖钻机施一Ｉ＿＝上部土层，用冲击钻机施工下部含碎石土及　旋挖钻机和冲击钻机合成孔，汲取了两种设备各自的优点，同（下转第３４８页）　

３４１‘

　舀口四圈　

某工程钢管混凝土柱设计　施工技术与应用　

周泽佳　广州　

华森建筑与工程设计顾问有限公司　５１００４５　

１工程概况　摘要：本文结合工程实例对钢管混凝土柱的设计作简要论　。　

关键词：钢管混凝土柱；三向应力；延性　

东海洒店地下三层，地上二十四层，地下为车库，首层至六层裙楼为商　

业，七层为架空层，八层至十六层为办公，十七层至二十四层为酒店。采用钢筋　

混凝土框架一剪力墙结构（部分钢管混凝土柱、部分框架柱高位转换），总高度　

９７．８００米。抗震设防烈度为７（０．ｉｓ）度，设计地震分组为第一组，建筑场地类别　

为Ⅱ类；基本风压为Ｗｏ＝Ｏ．６０ｋＮ／￣。　

本丁程部分转换柱柱距大。底部柱轴压力较大。如采用普通混凝土浇筑，　

受轴压比限制而使柱截面过大，不仅加大自重和材料消耗，而且妨碍建筑功　

能。为减小柱截面尺寸，部分转换柱采用钢管混凝土柱。本工程钢管壁厚与柱　

直径比控制在１／６ｏＬ右，钢管混凝土采用Ｃ６０高强混凝土浇筑。　

ｔ＃　棚ｌ泽自　磷　ｔ彝而丽丽两宣面蕊　

钢管柱连接大样　３钢管混凝土柱连接设计　

钢管混凝土柱连接应避开受力　

大的柱头位置，本工程连接位置取在　

楼面＋１．３米位置。连接内衬管厚度为　

１６ｒａｍ，高度为３００ｍｍ，内衬管外径比　

上层钢管内径＇ｌ＇，４ｍｍ，采用现场焊缝。　

如左图：　

４钢管柱与梁连接的节点　

设计　

本ｌＴ程一般楼层钢管柱与混凝土梁连接采用加环梁做法。环梁计算主要　

有受剪（环梁抗剪环钢筋）、拉弯（环梁纵筋）、剪扭（环梁箍筋）计算。　

４．１环梁受剪（环梁抗剪环钢筋）计算　

４　１　１钢筋与钢管之间的焊接强度　

本工程１３００ｍｍ钢管柱，双面贴焊　２８，Ｅ５０焊条，焊缝ｈｆ＝８ｍｍ，则抗剪环　

能承担的剪力为：　Ｑ１＝ｆｗｈｅｌｗ＝２００ｘ０．７ｘ８ｘ２ｘ３．１４ｘ１３００＝９１４０ＫＮ　４　１．２钢筋与钢管之间的焊接强度　

抗剪环与环梁接触面的混凝土局部承压强度，楼面混凝土强度等级按　

Ｃ３０计算，抗剪环能承担的剪力为：　

Ｑ２＝Ｃｄｆｃ＝３．１４ｘ（１０００＋２８）ｘ２８ｘ１４．３＝１６５０ＫＮ　综上两项计算，抗剪环抗剪能力为：　

Ｏ＝（Ｑ１，Ｑ２）ｍｉｎ＝１６５０ＫＮ　

４．２环梁拉弯（环梁纵筋）计算　

以本工程最大框架梁端弯矩１３００Ｋｎ．Ｍ计算。　

４．２．１环梁弯矩计算　

环梁弯矩：Ｍ＝０．１７Ｍｅ＝Ｏ．１７Ｘ１３００＝２２１Ｋｎ．Ｍ（Ｍｅ为框架梁端弯矩）　

４．２　２环梁拉力计算　

环梁拉力：Ｎ＝Ｍｅ／ｈ＝１３００／０．９＝１４４４ＫＮ（ｈ为环梁高度）　

４．３环梁剪扭（环粱箍筋）计算　

Ｔ：０．６Ｍｅ＝０．６　１３００＝７８０　Ｋｎ．Ｍ　

环梁箍筋可按下式计算　

Ｔ≤２．６Ａｓｖｆｙｖ　ｂｈＯ／Ｓ　

Ａｓｖ为配置在同一环梁截面内箍筋各肢的全部截面面积　

为箍筋抗拉强度设计值；　

ｓ为沿构件长度方向的箍筋间距；　

ｂ为截面的宽度；　

ｈＯ为截面的有效高度　

环梁大样如下：　

／一ｅ　ｌ竹曼　

：Ｆ　ｒ＿｝Ｉ　

—畸　＝．　

对于转换层，由于本工程所有钢管柱只伸至转换层，为解决转换梁与钢　

管混凝土柱的节点连接，要求钢管柱钢管只插入转换梁底３０ｍｍ，保证转换梁　

面筋可在柱顶贯通，底筋可直接锚固于钢管柱内，无须加环梁。　

５结语　

近年来高层建筑发展迅速，高度不断刷新，柱底轴力越来越大，使用普通　

柱很难满足要求。近年来发展起来的钢管混凝土柱使柱混凝土处于有效侧向　

约束下，形成兰向应力状态，因而延性很大，承载力大大提高，能有效的减小　

柱子截面。　

参考文献　

…１钢管混凝土结构设计与施工规程ＣＥＣＳ２８：９０　

【２］方小丹，李少云，陈爱军新型钢管混凝土柱节点的试验研究［Ｊ］．建筑结构　

学报，１９９９，２０（５）：２—１５　

［３】宋欣钢管混凝土柱环梁节点设计方法研究【Ｄ】．广州：华南理工大学，　

２０００　

（上接第３４１页）时弥补了单独使用旋挖钻机和冲击钻机缺点和不足，大大提　

高了施］：效率。加快了工程建设进度，还兼顾了各方利益，赢得了业主的赞