摘  要：随着桥梁技术的发展，桥梁工程中经常会用钻孔灌注桩做为基础，本文以工程实例，解析在不同地质条件中，合理选用钻机类型，做到机械与地质条件以及施工条件相适应，以便节约成本，加快施工进度。

关键词：钻孔灌注桩;钻机类型;效率;经济

近年来我国大力发展基础建设，修建了很多桥梁，而桥梁工程中大多数用钻孔灌注桩做为桩基础，成孔钻机有很多种类，不同钻机类型，有着自身的性能特点，运用到适合的地质条件下能够节省成本，加快工程进度，所以成孔钻机类型的合理选用，对施工单位来说既可以节约成本又可以加快进度。

一、钻机种类及其自身技术特点解析

目前，我国常用的钻机主要分为四大类，第一类是冲击钻;第二类是回转钻，根据排渣原理不同又可分为正循环回转钻和反循环回转钻两种;第三类是旋挖钻;第四类是冲击回转钻。四种类型的钻机适用条件不同，各自的技术经济指标也不尽相同。

冲击钻原理是利用冲锤对孔底进行往复冲砸，破坏土层，击碎岩层，小部分土渣或岩渣受到冲锤挤压，进入孔壁，形成较为坚实的孔壁，其它残渣用提筒掏出，其特点是，不易塌孔，设备不复杂，因此被广泛采用，适用于黏土层，砂砾石层，岩层施工。

正循环回转钻是利用钻头上的牙轮或者滚刀切削土层，同时向孔内注入泥浆，利用泥浆护壁并排出钻渣，其特点是清孔时间长，在黏土层或砂土层中进尺速度比冲击钻快，但在钻进岩层时牙轮和滚刀容易磨损，需要频繁更换牙轮和滚刀，消耗大量时间，成孔效率比冲击钻慢很多。反循环回转钻也是利用钻头旋转钻进，但是排渣过程跟正循环钻机不一样，反循环回转钻是用反循环泵把钻渣和泥浆一起吸出，这就需要注入更多的泥浆，通常需要配合人工造浆，泥浆池和循环池也比较大，不过可以很大程度上减少清孔时间。正常情况下，反循环回转钻的钻进效率比正循环快2倍左右，但是遇到粒径超过10cm的卵砾石层时，容易发生卡管，降低钻进效率。跟正循环回转钻一样，在坚硬岩层中，反循环回转钻钻头也需要频繁修理，所以效率很低，二者都不如冲击钻效率高。此外，反循环钻机的体积和自重比正循环钻机大的多，需要相对充裕的施工空间，灌注时要用吊车配合灌注。

旋挖钻在黏土层和密实砂层钻进速度非常快，它是依靠钻头旋转把岩土打碎，同时把钻渣抓入钻头里面，然后提出钻头，把钻渣卸到孔外，卸完渣再下沉回转继续钻进，一般需要配合装载机清理钻渣。旋挖钻不适合用在松散的砂层，因为在钻进这种土层时，孔壁不够坚实，很容易造成塌孔，也不能用在岩层中，而且旋挖钻机设备相比其他钻机昂贵很多，如果用在少量的钻孔灌注桩施工中，经济效益不高，得不偿失。

冲击回转钻是一种新型钻机，它将冲击钻和回转钻结合在一起进行钻孔，既有回转钻进，又配合高频冲击器破岩，效率大大提高。这种钻机既可用在黏土层，密实砂土层又可以用在砾石层和岩层，尤其是在岩层中钻进时，相比其它钻机效率提升非常之大。但是相比回转钻和冲击钻，其设备增加不少，尤其是冲击器要求比较高，一般利用高压水泵射出高压水流催动高强度合金冲击钻头对孔底岩体做功，使岩体破碎，再通过回转钻头不断旋转切削，最终成孔。冲击回转钻造价和使用成本相比回转钻和冲击钻，也高出许多，所以选用时也要考虑经济效益指标。

二、钻机选用综合考虑因素

各类钻机在不同的地质条件下施工，有着各自的优势，在选用钻机时，应综合考虑地质条件，施工现场条件以及现有机械和人工水平，比较各种方案的经济指标，选出既能保证施工进度，又能使经济效益最大化的方案。在黏土层，密实砂土层中，几种钻机都适用，但是需要考虑钻进效率，经济效益等指标，如果是大量的钻孔灌注桩施工，对环境保护有要求时，应选用旋挖钻来施工，如果是少量的钻孔灌注桩，那么优先使用回转钻和冲击钻，根据现有施工机械，确定成本最低的方案。在砂砾石及含有少量卵石的地层中，选用回转钻和旋挖钻优势比较明显，但卵石含量超过20%时，冲击钻较为适合。在硬质岩层中钻进，冲击钻和冲击回转钻可以保证钻进速度，二者中冲击回转钻效率更高，但价格也高，所以如果对进度有迫切要求时应选用冲击回转钻，否则应选择冲击钻。此外，如果操作人员的施工水平跟不上，也不能盲目采用新钻机，否则会适得其反，使施工风险大大增加。

在选用钻机时，通常情况，要分析各类钻机的性能特点，通过各类钻机成本和效率的量化对比，初步排除不适用的钻机，然后再根据自身现有施工水平，需要增加的投入，包括设备和人员，确定一种或几种可行的方案，最后还要进行现场实地考察，主要考察施工空间制约因素（泥浆池的规划以及排放），对周围居民影响，对环境的影响。

在不同地质条件下选择不同的钻机，其经济效益可能相差很大，比如在黏土层中，冲击钻，正反循环回转钻，冲击回转钻，旋挖钻都适用，但是几种钻机的经济效益却不一样，旋挖钻的速度最快，但钻机设备本身价值比其它钻机高太多，不适合小量钻孔灌注桩的施工，冲击回转钻在土层中钻进速度比回转钻稍慢，而且设备较贵，能耗比较高，所以也可以排除，然后再看冲击钻，冲击钻钻进速度比回转钻稍慢，且振动噪声对周围环境影响大，也可以排除，最终确定选用正循环回转钻或者反循环回转钻最为经济和高效。而在岩层中钻进，根据钻进效率，直接可以排除回转钻和旋挖钻，剩下冲击钻和冲击回转钻，根据进度要求，如果工期紧那就选用冲击回转钻，如果工期要求不高可以采用较为经济的冲击钻。

三、工程实例

宜兴市环科大道南延段新建工程中，有一座跨西氿的特大桥，南北走向，其中北引桥部分由宜兴市交通建设集团有限公司负责施工，本人全程参与了这个项目的施工管理。北引桥总共有钻孔灌注桩62根，其中桥台桩8根，直径1.5m，桩长25m，桥墩桩54根，直径1.6m，桩长42m，45m，50m不等。具体情况如下表：

根据地勘报告显示，除了0#台桩基全部处在黏土粉土层外，其它桩基都要经过岩层，所以首先排除旋挖钻;其中1#、6#、7#墩都是端承桩，需要嵌入中风化岩层，可以初步选定冲击钻和冲击回转钻，但由于考虑到施工队自身现有的机械，重新引进冲击回转钻代价高，新上手的操作工人经验不足，存在较大的风险因素，所以最终选用冲击钻来钻1#、6#、7#墩的桩;0#台由于桩径小，桩长短，都处在黏土、粉土层，所以采用正循环回转钻机，较为经济合理，基本上能保证1天灌注1根桥台桩的进度要求;剩下的2#、3#、4#、5#、8#、9#墩的桩基都是穿过大部分的黏土、粉土层，小部分的全风化、强风化岩层，利用反循环钻机钻孔速度基本是正循环钻机的两倍，所以选用反循环回转钻。最终通过以上分析，确定施工队投入1台正循环回转钻，1台反循环回转钻，1台冲击钻。冲击钻用在端承桩的成孔施工，反循环回转钻用在除了桥台以外的摩擦桩的成孔施工，正循环回转钻先施工桥台桩，施工完毕投入到其他墩的摩擦桩施工中去，这样既能保证进度要求，又能合理利用现有的机械，做到经济效益最大化。通过后来现场实际施工情况，也证明了此方案是比较合理的。

四、结语

现如今，路桥施工竞争越来越激烈，投标报价往往会把利润压缩的很低，这就考验施工单位施工方案的合理性和先进性，而钻孔灌注桩的造价往往又占了整个桥梁总造价的很大比重，唯有综合比选好钻机组合，合理组织施工，才能满足工程进度，获得较好的经济效益。所以，必须充分了解各种钻机的技术特点，分析地质条件，结合现有施工机械以及施工水平，并考虑环境影响，最终确定满足进度要求，环境影响较小，经济效益最大化的方案。

参考文献：

1、《旋挖钻机》 GB/T 21682-2008

2、《钻孔灌注桩施工规程（附条文说明）》DG/TJ 08-202-2007

3、《宜兴市环科大道南延建设工程施工图设计》（中交公路规划设计院有限公司）

4、《宜兴市环科大道南延建设工程地质勘测报告》（中交公路规划设计院有限公司）