浅谈旋挖钻机成桩施工技术

浅谈旋挖钻机成桩施工技术

崔建衡

中铁二十四局集团江苏工程有限公司 南京市 210038

摘 要： 随着我国基础设施建设的快速发展，旋挖钻成桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点广泛地应用于公路、铁路桥梁及其它工程领域。但灌注桩属于隐蔽工程，影响灌注桩施工质量的因素很多，质量检查也比较困难，因此对其施工过程每一环节都必须严格要求，稍有不慎或措施不严就会在灌注中产生质量缺陷，本文就对实际施工各环节中怎样加强质量管理等问题进行探讨，期望通过与同行们相互交流，达到共同提高施工水平的目的。

关键词：旋挖钻 清孔 黏土 泥浆护壁 混凝土 成孔 检测 措施

1、作业准备

1.1内业技术准备

开工前，技术人员应对施工图纸及相关的通用图纸和实质性施工组织设计进行认真阅读和审核，熟悉客运专线铁路作业指南、验收标准以及相关的规范。制定安全保障措施及应急预案。对现场作业人员进行岗前技术、安全培训和考核，合格后持证上岗。对考核合格的人员进行技术交底。

1.2外业技术准备

修建钢筋加工厂并配齐生活、生产及办公设施，满足施工生产需要。复核测量导线点、水准点，对场地进行平整，连通施工便道以及用水、用电，备齐各种原材料和安全防护设备。

2、技术要求

护壁泥浆应采用砂浆搅拌机拌合，其性能应满足要求。

在大面积施工展开前，应进行钻孔工艺试验，并进行总结。

施工工序与工艺流程

旋挖钻机作业施工程序为：施工准备→桩基工艺试验→工艺总结→测量放样→护筒埋设（泥浆制备及测试）→钻机就位→钻孔→补浆→孔深测量→地质确认→清孔→成孔。

3、工艺及质量控制流程

施工放样

施工放样

钻机就位

钻进成孔

循环注浆

换浆清孔

成孔验收

钢筋检验

下放钢筋笼

注入新泥浆

钢筋笼制作

钢筋笼检查验收

下放导管

导管试拼试压

二次清孔

放隔水栓

水下砼灌注

拔出导管

砼搅拌运输

砼检验

拔出护筒

图 3.2 旋挖钻机钻孔桩施工工艺流程图

4、施工作业

4.1开工准备

人员机械正式进入工地前，先做好“三通一平”。由控制点建站放样，划红线、拉彩旗、插警示牌、平整压实地面，由场地和桩位情况确定便道、泥浆池、桩基和弃渣位置。把便道线路选好，避让开泥浆池和钻机位置，选择地质情况比较好、坡度比较缓和混凝土罐车和施工机械行走方便的地段，地质较差时，采用换填10cm碎石再浇筑5cmC20的混凝土。施工用电采用就近原则，使用附近用电，这样可以减少不必要的开支。工地用水也采用就近原则，利用附近沟渠的水。

4.2泥浆制备

地质条件比较好的地方可以选择较好的粘土，塑性指数大于25，小于0.005mm的粘粒含量大于50%的粘土制浆。地质条件不好的地方，高级泥浆的固壁和悬浮钻渣效能高，钻孔中采用高级PHP泥浆，经反复试配，配合比组成见表1。泥浆在钻孔前先按配合比在泥浆船上调制50m3，随着钻进的深入，逐渐增加泥浆的调制数量。钻孔过程中要根据不同的土质条件，及时调整泥浆的技术参数。

泥浆配合比组成 表1

泥浆指标：

（1）泥浆比重：正循环旋转钻机、冲击钻机使用管形钻头钻孔时，入孔泥浆比重为1.1~1.3；冲击钻机使用实心钻头钻孔时，孔底泥浆比重砂黏土不宜大于1.3，大漂石、卵石层不宜大于1.4，岩石不宜大于1.2，反循环旋转钻机入孔泥浆比重可为1.05~1.15

（2）黏度：一般地层16~22s，松散易坍地层19~28s。

（3）含砂率：新制泥浆不大于4%。

（4）胶体率：不小于95%。

（5）PH值：不大于6.5。

钻孔过程中应随时检验泥浆比重和含砂率，及时调整泥浆到合适的配比，并填写泥浆试验记录表。开挖泥浆池时，泥储浆池的大小能储存一个孔所需用水的2倍即可，储好用于钻孔所需的水量，配置PHP化学泥浆时，泥浆的比重过大则容易造成水泵堵塞或沉渣过厚，过稀则起不到护壁作用，并且初次使用之前要搅拌均匀。

4.3放样

使用全站仪放样并复核，做护桩、拉十字线可以更好的确定桩位。

4.4埋置护筒

护筒埋置后偏差应不大于5cm，护筒倾斜不大于1%，埋置后要填土压实，防止松动下沉。钢护筒一般用4-6cm的钢板卷制而成，护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m，在距钢护筒顶面10cm-20cm处开一20cm*20cm的方孔作为出浆口，筒顶比地面要高出30cm，这样可以有效的防止孔口坍塌和杂物的进入，并且也可以减小周围环境振动、冲击对桩的影响。钢护筒内径应大于钻头直径，使用旋挖钻机钻孔应比钻头大20cm-30cm，这样能储存比较多的泥浆，在钻杆提出桩孔时，可以确保孔内水压，以维护孔内泥皮的稳定；同时还可以避免钻头升降过程中碰撞刮拉护筒，以保证孔口的稳定。护筒埋置好后测量护筒标高并复核，下开工令正式开钻。

4.5钻孔

再次开钻之前，要注好化学泥浆，泥浆面要距离护筒顶面1cm左右，并且要轻压慢放，每次进深不应超过0.5cm。当遇到容易塌孔、缩孔的地质情况时，应该平稳缓慢的钻进，进尺要控制在0.3cm以内，这样可以有效的防止塌孔缩孔。并且在钻进的过程中也要轻提慢放以更好的保证钻孔的质量。在钻进过程中要及时的补充泥浆，且泵入时不能冲刷孔壁。每隔15～20分钟检测泥浆指标并及时调整。根据钻杆进尺，当钻头接近护筒底部以上2～3cm时，要特别注意将钻进速度放至最慢档并调整泥浆比重至最大，使护筒底部有足够的泥浆护壁，防止护筒底部薄弱区域出现坍孔、涌砂现象。当钻孔深度达到护筒刃脚下1.0m后，开始根据土质类别正常钻进。多台钻机同时施工时，各钻机间隔布置，避免相邻孔同时钻进，以防止塌孔、穿孔，以及避免相互干扰而窝工。

4.6检孔

钻进中须用检孔器检孔，检孔器用钢筋笼做成，其外径等于设计孔径，长度等于孔径长度的4～6倍。每钻进4～6m，或土层变化和更换钻锥前及成孔后都必须检孔。不可采取重压、冲击或强插检孔器的方式检孔。

当检孔器不能沉到原来钻进的深度，应考虑可能发生了弯孔、斜孔或缩孔等情况，严重时要采取处理措施，不严重时，可调整钻机位置后继续钻孔。

4.7清孔

成孔后停止20-30分钟后再打捞沉渣，沉渣的厚度要控制在30cm以内，并用测绳测量孔深以确保孔的深度。采用抽渣法清孔时，要注意随时向孔内注入新鲜的泥浆，保证孔内水头的高度，防止塌孔。清孔的时间，以排出泥浆的含砂率和换入泥浆的含砂率接近为宜。

4.8 成孔检测标准   

(1)孔型、孔深和孔径必须符合设计要求，孔径不得小于设计孔径，孔深不得小于设计孔深，但在地质条件和设计不一致时，及时报核项目部以便及时修改钻进方法及设计变更。   

(2)检验方法采用检孔器检查。（后附检孔器技术交底）   

(3) 清孔后泥浆指标如下：比重不大于1.10，黏度为17-20，含砂率不大于2%，孔底沉渣厚度：不大于15cm，并不得采用加深孔底深度的方法代替清空。   

(4) 钻孔桩钻孔允许偏差见下表： 

运输过程中钢筋笼要轻吊慢放，并且存放地面要平整。两节钢筋笼对接时,焊缝要不小于10d,并且要用两面对焊。为了要保证混凝土保护层的厚度，可以每6cm加放一层垫块。垫块的数目要大于4个，且要分布均匀。焊完钢筋笼，再次测量孔深合格后即可报检。

4.10 二次清孔

在下完钢筋笼子后都会沉淀一定厚度的沉渣，经测绳测量若是沉渣合格则可以下导管注浆，若是超过规定厚度则进行二次清孔。二次清孔时间一般会1-2h，清孔期间要经常用测绳测试孔深，沉渣厚度和泥浆指标达到要求后，要立刻下导管进行注浆。以免成孔时间太长造成缩孔、缩孔。

4.11下导管

下导管前要进行气密性试验，根据孔深计算出所下导管的长度，保证导管下口距离孔底40-60cm，要保证导管良好的气密性。

4.12浇筑混凝土

钢筋笼下好后即可要混凝土，第一次浇筑混凝土要用大漏斗，且浇混凝土之前要先润湿。要一次性装满大漏斗，还要一次性灌下，使孔底的沉渣最大程度的翻涌，以减小沉渣对桩的影响，且第一车浇筑不能停。整个浇筑过程，要保证管口在混凝土面下2-6cm为宜，并且经绳测孔深并计算出导管埋深后才可适当拆卸导管，当测得混凝土面距离筒顶较近时，要换用钢筋杆测量混凝土面距离筒顶的距离，以避免因沉渣造成的测量结果不准，当感觉到钢筋可以碰到较多的石子时，即已入混凝土面以下，且要多测几个点，以确保孔深的准确性。为确保桩的质量，一般要混凝土面在设计桩顶面以上0.5-1.0cm。且在最后拔出导管的过程中要缓慢，以保证桩头的质量。

5钻孔桩施工过程中常见意外事件的处理方案

5.1 坍孔防治措施

严格按规定要求，认真埋好护筒，护筒底部不漏水，保持护筒的水位高出地下水位2m以上，以维持孔壁稳定。做好泥浆护壁，测定和调整泥浆指标，使泥浆的比重在1.2左右，粘度在16-22s左右，含砂率小于4%，使孔壁形成较好的泥皮护壁，保持孔壁稳定。加强机具保养，确保其正常运转。如坍孔将钻头埋住，则采用下插小孔径无缝管制成的花管压入高压风及高压水的方式将钻头提出，如未埋钻具则直接将之提出，之后使用粘土掺杂约20%碎石回填，回填后静置十五日以后再冲击成孔，冲击过程中在坍孔处不断回填粘土及碎石直至穿过该处为止。

5.2 缩孔防治措施

查清地质，确定有无软弱层存在；经常检查钻头直径，是否磨耗严重使直径变小，并作必要的更换；加高钻头护圈高度至0.5m，上下反复扫孔，扩大孔径，并须派有操作经验的钻机司机上岗。

5.3 水下砼堵管和埋管防治措施

严格按施工配合比并拌制时间达2分钟，测定坍落度，使砼有良好的流动性、和易性，如发现砼有离析现象则作第二次拌制。

拼接导管作水压试验，检查导管联接部位的密闭圈，发现问题及时更换。

控制导管埋深，施工中经常转动和提升导管，保持导管埋深2～6m。精心组织施工，加快施工进程，使各工序紧密衔接，控制砼灌注时间不超过砼的初凝时间。

发生砼不再下落，移去孔口漏斗，使用冲击钻的吊具将导管吊起，用最小冲程给导管施加抖动，同时不断注入砼。如砼仍无法灌入则将钢筋笼提出，使用冲击钻将已灌入且强度未增长的砼“淘出”，下导管继续浇筑。埋管时，用吊车、千斤顶试拔，仍拔不出根据实际情况，可将泥浆抽走一部分再拔出，严重的将导管切断一部分，重新下导管灌注。

5.4 断桩预防措施

测绳须事先校核，并有备用和做好交接班，将施工情况交接清楚。

水下砼面要测量正确，并与计算值相符，以控制导管埋深。

加强机械检查，施工中必须配有机修、电工等工种值班，发现问题及时处理。

5.5 断电预防措施

在施工工程中加强与供电单位的联系。如有停电须及时通知。

施工过程中加强对施工用电机械的管理，严格按照有关规定规范各施工队施工用电。

在现场备200KW发电机一台。

5.6 预防浮笼措施

为了防止钢筋笼上浮，在施工中在钢护筒上沿直径焊接两个吊环，用钢管把吊筋吊环和护筒吊环穿在一起。当灌注的混凝土顶面超过钢筋笼底部1m左右时，应降低混凝土灌注速度。当混凝土面上升到骨架底口4m以上，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注速度。

参考文献

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[2] 胡文辉.浅谈路桥钻孔灌注桩施工质量控制[J].科技资讯，2010，(01)：42.

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