浅谈旋挖钻孔灌注桩施工技术

摘 要：灌注桩作为桩基础中常见的一种基础形式，具有适应性强、施工简单、工期短等特点，在我国交通、城市建设及房屋建筑等工程领域得到了广泛应用。在灌注桩的施工技术、桩机设备发展的同时，旋挖钻孔灌注桩的应用越来越普遍，越来越重要。本文在旋挖钻孔灌注桩施工工艺方面进行了探讨。

关键词：旋挖钻孔 灌注桩 施工工艺 控制 措施

一、前言

旋挖钻机是我国近年从国外引进来的先进成孔设备，已在公路、铁路、市政桥梁桩基施工中广泛应用。他与冲击成孔或其他旋转成孔相比，具有成孔速度快、精度高、劳动强度低等特点。旋挖钻机同时具有移动便捷、钻头种类多、提高灌注桩的承载力、减少泥浆用量、施工速度快等优点，是工期紧、环保要求高的项目之首选。旋挖成孔对地层适用较广，既适用于粘性土、砂性土，也适应强度不高的风化岩，并且不需要较大的空间即可投入施工。

二、施工工艺控制

1.护筒埋设

1.3根据需要采用全护筒施工，桩基钢护筒采用长N（N代表不良地质需下钢护筒护壁的长度）米钢护筒。

1.4护筒安装时，钻机操作手利用扩孔器将桩孔扩大，之后通过大扭矩钻头将钢护筒压入。护筒压入前及压入后，通过靠在护筒上的精确水平仪调整护筒的垂直位置。护筒顶一般高于原地面0.5 m，以便钻头定位及保护桩孔。

2.泥浆制备

2.1在施工中，针对不同的地层应选择不同的造浆方法和造浆量。对黏结性好的岩土层，采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。对于松散易坍塌地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，必须采用静态泥浆护壁钻进工艺。

2.3制备泥浆的的设备有两种，一是用泥浆搅拌机，二是用水力搅拌器。使用粘土粉造浆时最好用水力搅拌器；使用膨润土造浆时用泥浆搅拌机。

2.4造浆后应试验全部性能指标，钻孔过程中应随时检验泥浆比重和含砂率，并填写泥浆试验记录表，并随时注意地质变化，根据地质情况的变化随时调整泥浆的性能指标，保证泥浆的各项指标符合规范要求。

2.5钻孔施工现场设置移动回收泥浆池用作回收护壁泥浆使用，泥浆经沉淀净化后，输送到储浆池中，在储浆池中进一步处理（加入适量纯碱和CMC改善泥浆性能）经测试合格后重复使用。

2.6塌孔严重需采用帷幕灌浆或砂浆二次成孔。

3.旋挖钻机的设置及调整

3.1施钻时，将钥匙开关打到电源档，旋挖钻机的显示器显示旋挖钻机标记画面，按任意键进入工作画面。先进行旋挖钻机的钻杆起立及调垂，即首先将旋挖钻机移到钻孔作业所在位置，旋挖钻机的显示器显示钻杆工作画面。从钻杆工作画面中可实时观察到钻杆的X轴、Y轴方向的偏移。操作旋挖钻机的电气手柄将钻杆从运输状态位置起升到工作状态位置，在此过程中，旋挖钻机的控制器通过采集电气手柄及倾角传感器信号，通过数学运算，输出信号驱动液压油缸的比例阀实现闭环起立控制。实现钻杆平稳同步起立。同时采集限位开关信号，对起立过程中钻杆左右倾斜角度进行保护。

3.2在钻孔作业之前需要对钻杆进行调垂。调垂可分为手动调垂、自动调垂两种方式。在钻杆相对零位±5°范围内才可通过显示器上的自动调垂按钮进行自动调垂作业；而钻杆超出相对零位±5°范围时，只能通过显示器上的点动按钮或操作箱上的电气手柄进行手动调垂工作。在调垂过程中，操作人员可通过显示器的钻杆工作界面实时监测桅杆的位置状态，使钻杆最终达到作业成孔的设定位置。

4.钻孔作业

钻孔时先将钻斗着地，通过显示器上的清零按钮进行清零操作，记录钻机钻头的原始位置，此时，显示器显示钻孔的当前位置的条形柱和数字，操作人员可通过显示器监测钻孔的实际工作位置、每次进尺位置及孔深位置，从而操作钻孔作业。在作业过程中，操作人员可通过主界面的三个虚拟仪表的显示――动力头压力、加压压力、主卷压力，实时监测液压系统的工作状态。开孔时，以钻斗自重并加压作为钻进动力，一次进尺短条形柱显示当前钻头的钻孔深度，长条形柱动态显示钻头的运动位置，孔深的数字显示此孔的总深度。当钻斗被挤压充满钻渣后，将其提出地表，操作回转操作手柄使机器转到土方运输车方向的位置，用装载机将钻渣装入土方车，清运至适当地点进行弃方处理，以免造成水土流失或农田污染。完毕后，通过操作显示器上的自动回位对正按钮机器自动回到钻孔作业位置，或通过手动操作回转操作手柄使机器手动回到钻孔作业位置。此工作状态可通过显示器的主界面中的回位标识进行监视。施工过程中通过钻机本身的三向垂直控制系统反复检查成孔的垂直度，确保成孔质量。钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度：由硬地层钻到软地层时，可适当加快钻进速度；当软地层变为硬地层时，要减速慢进；在易缩径的地层中，应适当增加扫孔次数，防止缩径；对回填土层采用保护措施进行施工，对硬塑层采用快转速钻进，以提高钻进效率；砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度；如在实际施工过程中出现卵石层，则采取以下措施：对于粒径较小的卵石层采用斗式钻头慢速钻进，粒径较大的卵石层采用锥形螺旋钻头钻进后更换斗式钻头清渣，如此往复，直至穿过卵石层；对于深度较浅的卵石层可采取人工直接开挖的方法穿过该层后改用旋挖钻机钻进的方法。钻渣要及时运出工地，弃运到合适的地点以达到环境保护的要求。 5.地质情况记录

地质情况记录按相应的地质的相关的表记录；旋挖钻机钻进施工时及时填写《钻孔记录表》，主要填写内容为：工作项目，钻进深度，钻进速度及孔底标高；《钻孔记录表》由专人负责填写，交接班时应有交接记录；根据旋挖钻机钻孔钻进速度的变化和土层取样认真做好地质情况记录，绘制孔桩地质剖面图，每处孔桩必须备有土层地质样品盒，在盒内标明各样品在孔桩所处的位置和取样时间；钻孔桩地质剖面图与设计不符时及时报请监理现场确认，由设计单位确定是否进行变更设计；钻孔时要及时清运孔口出渣，避免妨碍钻孔施工、污染环境；钻孔达到预定钻孔深度后，提起钻杆，测量孔深及沉渣厚度（沉渣厚度等于钻深与灌注前孔深的差值）。

6.终孔

钻孔至设计高程后，应对孔径、孔深、孔位、竖直度等及时进行检查。桥墩桩基终孔，必须由设计代表、业主代表、驻地高监或以上人员到现场复核签认。一般墩台第一根桩必须由设计代表、业主代表、驻地高监或以上人员到现场复核签认。一般墩台其余桩基终孔权限规定：终孔与设计标高相差不大于1米时，可由业主代表、专业监理工程师到场确认，其中摩擦桩由业主代表到场抽检；终孔与设计标高相差大于1米时，应由设计代表、业主代表、专业监理工程师到现场确认。

7.一次清孔

清孔采用换浆法清孔，清孔时注意保持孔内水位。清孔的目的是清除钻渣和沉淀层，尽量减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留过厚沉渣而降低桩的承载力。清孔分两次进行，第一次清孔在钻孔深度达到设计深度后进行，第一次清孔就应满足规范要求，否则不应下放钢筋笼。经下放检孔器，确认钻孔合格后，应立即进行清孔。一次清孔需满足规范要求达到的泥浆指标和沉淀厚度，只有在清孔达到规范要求后，才可以吊装钢筋笼，安装导管。对大直径或深孔钻孔桩在采用钻机清孔时，待孔底沉淀达到要求后宜静置一段时间再进行一次清孔。

8.二次清孔

在吊入钢筋笼以后，混凝土浇注前，对孔内的泥浆指标和沉淀厚度须再次进行检测，如超过规定，用导管和水泵进行二次清孔。不论采用何种方法清孔，在抽渣或吸泥时都应及时向孔内加注清水或新鲜泥浆，保持孔内水位或泥浆面标高。二次清孔合格后必须立即浇筑混凝土，各工序应紧密衔接，静置时间不得过长。第二次清孔，灌注混凝土前清孔必须达到以下标准：

孔内排出或抽出的泥浆手摸无颗粒感觉，泥浆比重≯1.03，含砂率1.5m，t≤100mm。孔底沉渣的测量：采用前端悬挂平砣的测绳在孔壁周围测量孔深，测点不少于4个，两者底标高之差为沉渣厚度，每次测量前必须采用钢尺对测量绳进行校核，严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔作业。

9.安装钢筋笼

加工后的钢筋笼存放时，每隔2m设置衬垫，使钢筋笼高于地面5cm，钢筋笼应加盖防雨布。钢筋笼吊装前应将钢筋笼上粘附的泥土和油渍清除干净。应根据每节钢筋笼的长度、重量及施工现场的起重条件选用合适的起重设备。吊装时应采取措施避免钢筋笼变形。桩基钢筋连接应采用机械连接工艺，应优先选用镦粗直螺纹连接。钢筋笼安装到位，经检查无误后应采取可靠定位措施，防止混凝土浇筑过程中钢筋骨架上浮或下沉。

10.检测管安装

11.导管安装

钢导管进场后必须做气密性试验或水密性试验；钢导管内壁应光滑、圆顺，内径一致，接口严密。导管直径一般为20～30cm，壁厚须大于3mm。导管管节长度，中间节宜为 2m等长，底节可为4m，漏斗下宜用1m长导管。导管连接应平直可靠，密封性好，接头处采用密封圈垫予以密封。导管的壁厚、连接部位丝扣、内壁光洁应定期检查，并作及时处理。导管长度应按孔深和工作平台高度决定，开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离可控制在300～400mm。漏斗底距钻孔上口，应大于一节导管长度。导管接头宜采用螺旋丝扣型接头，但必须有防松装置。导管连接不得使用法兰盘连接方式。导管应位于钻孔中央，在浇筑混凝土前，应进行升降试验并将导管伸至孔底，以便对孔底标高、导管长度相互核对。导管吊装升降设备能力，应与全部导管充满混凝土后的总重量和摩阻力相适应，并应有一定的安全储备。循环使用导管4～8次后应重新进行拼接、过球和水密、承压、接头、抗拉等试验。

12.水下混凝土浇筑

四、结束语

通过采取以上一系列的技术措施，该工程项目的工期、安全、质量、环保得到了有效的保证，其经济和社会效益取得较好的效果。