[12-11 17:00:46] 来源：http://www.tmgc8.com 桥梁工程 阅读：3305次
摘 要：文章结合旋挖钻机的特点，就旋挖钻机钻孔桩施 工中的关键工序控制进行了研究，旨在降低成本，保证钻孔桩质量。
关键词：旋挖钻机；施工；关键工序；控制
中图分类号：TU413.3 文献标识码：A 文章编号： 1007—6921(2010)13—0081—02
钻孔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桥梁、 城市建设及其他工程领域。旋挖钻机施工具有高效、节能、低噪音、无污染、适应地层广等 优点，深得施工单位的青睐，因此，应用范围越来越广。笔者就旋挖钻机在钻孔桩施工过程 中关键工序的控制进行分析。
1 旋挖钻机简介
旋挖钻机一般采用在挖掘机底盘的基础上将履带间距通过油缸来加宽，由原来的3.0m，加宽 到4.1m~4.4m，这样，在施工中大大提高了整机的稳定性。旋挖钻机的平行铰接结构是由一 个固定的三角块连接大臂、桅杆和桅杆支角油缸，可通过大臂的移动而相对于钻机桅杆的前 后轴线移动(垂直移动)，在固定三角块的上面有一个大的三角形支撑，它组成的桅杆上支点 和下支点距离比较大，能够抵抗产生不同的应力，以保证钻进过程中的平稳性。同时，也可 以调整桅杆的角度，故可在坡度较小的坡地上安全施工。
2 旋挖钻机的选用
2.1 根据钻孔直径和钻孔深度选择机型
120、150型的旋挖钻机适合钻直径1.2m以下，深度48m以下的钻孔；180、220型的旋挖钻机 适合钻直径1.8m以下，深度65m以下的钻孔；240型以上的旋挖钻机适合钻2.0m以上，深度65 m~90m的钻孔。
2.2 根据地质情况选择机型
对于较坚硬的弱风化砂岩、泥岩，中风化花岗岩，卵石(直径<30cm)应选用带机锁钻杆的旋 挖钻机，并配备相应的钻具。
3 施工准备控制
3.1 资料准备
开工前必须搜集齐钻址地质勘察报告、水文资料、施工范围内地下管线、地下构筑物、危险 建筑物等资料及施工图纸。掌握钻机及主要施工机械的性能、参数。
3.2 工程地质情况分析
可钻性分析:工程地质可钻性分为土壤可钻性分析及入岩可钻性分析2个方面：
3.2.1 土壤可钻性分析。包括地质硬度<5MPa以下的工程地质情况，对其进行分析时应了 解的相关参数一般为水文地质结构参数等土性指标。此时，土壤的可钻性主要表现为土壤颗 粒脆性断裂可切削能力，所使用的斗齿必须是具有锋快楔入能力的线式刃口刀具。
3.2.2 入岩可钻性分析。应考虑岩石的成因和种类，岩石颗粒的大小和形状，岩石的构 造及裂隙发育情况，胶结的性质及胶结形式等。一般应了解岩石的压入硬度、研磨性、弹塑 性3个方面的指标。此时，岩石的可钻性主要表现为岩石颗粒的可断裂破碎能力。
3.3 钻孔桩桩位控制
钻孔桩位应用导线网进行控制，且精度不应低于三等导线网要求。测量成果经监理工程师复 测鉴认后作为施工钻进的依据。
3.4 护筒的安放和控制
①安放护筒可以保证在钻孔时孔内泥浆比地下水位高，护筒同时还有固定桩位、钻头导向、 保护孔口和防止孔外杂物掉入孔内的作用；②埋设护筒位置偏差≤5cm，倾斜度≤1%，护筒 外侧四周以及下部50cm范围内夯填粘土，护筒顶面高出地面高度30cm以上且高出施工水位1. 0m。当表层土松软时，应将护筒埋置到较坚实的土层中，深度至少50cm，护筒长度≥2.0m， 其内径宜比桩径大20cm，护筒顶设30cm×30cm溢浆口。
3.5 泥浆池的选位及泥浆制备
①泥浆池位置的选择既要满足环境保护要求，又要方便施工。泥浆池周围应设置安全防护设 施，防止发生人身伤亡事故；②泥浆可以用膨润土(钙基或钠基)或粘土加水制作。在钻头的 带动下，孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，可以稳定孔内水位，防止塌孔。
4 钻机成孔过程控制
4.1 钻机就位
钻机就位前用垂球校正钻头，就位时钻头应对准中心线徐徐放入筒内，误差控制在5cm以内 。
4.2 钻孔过程控制
①同一墩台位置处各钻孔桩施工顺序，采取隔孔施工方案。成桩初期，桩身混凝土的 强度低，周围土挤向桩身，土体对桩产生主动土压力，易对桩身造成不利影响。且相邻两孔 连续钻时，土体沉积时间短，宜发生塌孔；
②钻孔时，孔内泥浆液面应接近于护筒顶面，或地下水位以上1.5m~2.0m。在提钻过程 中,应及时向孔内补充泥浆,保持孔内泥浆液面高度和泥浆比重及粘度。钻孔桩作业必须连续 进行，因故停钻时，应将钻头提出孔外，以防埋钻。www.tmgc8.com
4.3 缩孔控制及处理
缩孔量较小时，旋挖钻机反复提放钻头就会将缩进部分刮掉。缩孔量较大时，应采用将钻孔 钻过缩孔的软地层后，加满泥浆静置4h~5h，待地下应力释放完，再继续钻到设计孔深，孔 径扩大至设计要求。
4.4 塌孔原因分析及控制处理
4.4.1 原因分析。挖埋式护筒底部和四周未用粘土填实。孔内泥浆液位高度不够，不足以平衡水头压力。当钻 至砂砾层等强透水层时，泥浆补给不足，引起孔内水位急剧下降。钻孔附近振动影响。泥浆 比重偏小。成孔速度过快，孔壁上来不及形成泥膜。吊放钢筋笼时碰撞了孔壁或破坏了孔壁 泥膜。成孔后未及时浇筑混凝土，静置时间过长。
4.4.2 控制措施。埋设护筒时，应在护筒底部夯填50cm厚粘土，放置护筒后在护筒四周对称均匀地夯填粘土， 防止护筒变形或移位，粘土应充填密实不渗水。保持孔内泥浆液面高出地下水位1.5m以上 。施工通道应尽量远离孔位，尤其在地表下有淤泥质粘土之类的软弱土层时更应注意。应根 据不同土层采用不同的泥浆比重和不同的转速，如在砂性土层或含少量的卵石中钻进时，可 用一或二档转速并控制进尺，在地下水位高的粉砂中钻进时，宜用低档慢速钻进，同时应加 大泥浆比重和提高孔内水位。另外要控制钢筋笼吊放或接长时不碰撞孔壁。尽量缩短成孔后 至浇筑混凝土的间隔时间。
4.5 清孔
成孔后在吊放钢筋笼和沉放导管期间内，孔内原土泥浆中处于悬浮状态的沉渣沉到桩孔底部 ，因此，必须在混凝土灌注前利用导管进行清孔，使孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要 求，即孔口排出的泥浆用手摸无2cm~3mm颗粒，含砂率小于2%，粘度17S~20S,比重<1.1。孔 底沉渣中柱桩≥10cm,摩擦桩≥30cm。
4.6 钻进过程中钻机检查
钻进过程中要经常检查钻机，发现移位及时纠正，保证钻进过程中钻机底盘水平，钻杆垂直 、钻头位置准确。
4.7 钻孔记录
做好钻孔记录，对钻孔的质量进行分析，以决定是否需要改变钻进方法和钻机速度，通过记 录进尺数及时发现和处理钻井中出现的各种问题。
5 钢筋笼制作、吊装质量控制
5.1 钢筋笼制作
钢筋笼宜一次性整体制作，若钢筋笼过长时可以分段制作，分段长度≥18m，钢筋焊接接头 在同一断面不得超过50%，两断面间距≥0.5m，上下两接头采用单面焊，(其余均为双面焊) 焊缝长度≥10d(d：表示钢筋直径)，钢筋笼存放时应分节标明桩位、节号。
5.2 钢筋笼吊装
钢筋笼起吊时，首先吊起下节，入孔时由4人扶住徐徐放下，待上端离地面1.0m左右时，用 2根钢管穿过加强环筋，放置于护筒顶端上，调整钢筋笼轴线垂直，上节骨架吊起后徐徐下 落，与下节接头钢筋焊接，焊接前钢筋搭接端部预先折向一侧，使钢筋在搭接部位轴线保持 一致，焊接检查合格后，将整个钢筋笼下落至设计标高，调整钢筋笼上端中心线与桩位中心 线重合，并固定在护筒井口架横梁上。
5.3 钢筋笼上浮控制
混凝土顺导管向下灌注时，会产生一种顶托力，易使钢 筋笼上浮，应采取以下措施：①钢筋笼上端与护筒连接固定；②灌注时，当混凝土表面接近 钢筋笼底时，放慢混凝土灌注速度，并应使导管保持较大埋深，使导管管底与钢筋笼底端保 持较大距离，以减少对钢筋笼的冲击；③在骨架下端栓挂混凝土块或加长数根主筋；④混凝 土表面进入钢筋笼一定深度后，应适当提导管使钢筋笼在导管下口有一定埋深，但导管埋入 混凝土表面应≥2m。
6 灌注水下混凝土过程控制
6.1 混凝土封底
根据孔径及导管长度计算首批封底混凝土数量(≥2.5m3)。首批混凝土采用合叶板或剪球 法泄放。若首批混凝土初凝时间早于灌注混凝土全部时间，则混凝土中应掺入缓凝剂。混凝 土灌入孔底后，立即探测孔内混凝土深度，并计算导管埋深，符合要求后(≥1m)，应连续灌 注至计算标高。
6.2 导管进水处置
一般是首批混凝土不足或导管提升过高以至无埋深或误测，导致导管提升至混凝土面外，其 处理办法是，第一种原因进水用导管作为吸管，用空管吸泥的方法将孔内混凝土吸出，重新 灌注；第二种原因进水，若表面混凝土没初凝，可将导管重新插入混凝土中，用泥浆泵抽出 泥浆，重新浇混凝土。若混凝土已初凝，应立即停止灌注，及时对孔内已灌注的混凝土进行 清理，然后重新灌注混凝土。www.tmgc8.com
6.3 断桩控制
导管内壁应光滑无阻，灌注中避免发生堵管现象，首批混凝土初凝前必须完成灌注，若时间 过长，首批混凝土已初凝，而后灌注混凝土冲破顶层与泥浆相混，会在两层混凝土中产生部 分夹有泥浆渣土的截面形成断桩。另外，要严格控制导管埋深与拔管速度，导管不易埋入混 凝土过深(≤6m)，也不可过浅(≥2m)，严防导管拔空造成断桩。若终灌拔管过快，易引起桩 顶周边夹泥，导致保护层厚度不足。
6.4 混凝土质量要求
水泥强度等级不低于42.5级，初凝时间应>2.5h。粗骨料宜选用级配良好的碎石或卵石，最 大粒径不应大于导管内径的1/6和钢筋最小净距的1/4，同时不得>40cm。细骨料宜采用级配 良好的中砂，混凝土含沙率宜为40%~50%。塌落度为180m~220mm。水泥用量≤350cm/m3。 水灰比易为0.5~0.6。
6.5 凿除桩头控制
灌注桩顶应比设计高0.5m~1.0m，多余部分在承台施工前凿除。
7 桩身检测
每根桩应制作不少于2组的混凝土试块。桩身混凝土达到一定强度后，采用低应变(或超声波 )无损检测方法进行检测。对于桩长≥50m的桩，在加工钢筋笼时要设置2~4根声测管 ，声测管(内径50mm~60mm钢管，采用螺纹连接)直接绑定在钢筋笼里边，呈对称或等边三角 形布置。
8 结束语
以上是笔者对旋挖钻机进行混凝土钻孔桩施工过程中几个关键工序控制的浅显认识。影响钻 孔桩质量的因素很多，需在施工中不断积累经验，不断改进工艺，强化过程控制，同时操作 人员娴熟的技术和高度的责任感，也是完成高质量钻孔桩的重要保证。
［参考文献］
［1］ 铁道部桥涵［M］.北京：中国铁道出版社，1994.
［2］ 陈跃庆地基基础工程施工技术［M］.北京：机械工业出版社，2004.
