旋挖钻机施工成孔质量控制

    杨朝杰

    摘要：旋挖钻作为钻孔桩施工中最关键的机械设备成为钻孔中成孔质量的核心。文章根据旋挖钻机的特点、适用范围和钻孔桩施工控制的关键环节，将运用旋挖钻机进行钻孔施工的过程划分为施工准备、桩位放样、钻机就位、埋设护筒、泥浆制备、钻进施工、成孔检查等8个环节，详细阐述了旋挖钻施工过程中质量控制的关键部分。对于钻孔质量的提高具有较强的实际意义。

    关键词：旋挖钻施工；钻孔；质量控制

    旋挖钻机作为一种新型施工设备，具有高效、节能、低噪音、无污染、适应地层较广泛等这些无可比拟的优点，深得越来越多的应用。成孔质量是成桩质量好的保证。本文就成孔质量做如下分析。

    一、施工前基本准备

    开工前应具备场地工程的地质资料和必要的水文地质资料，桩基工程施工图及图纸会审纪要。

    施工现场环境和邻近区域内的地下管线（管道、电缆）、地下构筑物、危险建筑、精密仪器车间等的调查资料。

    研究工程地质情况和主要施工机械及其配套设备的技术性能资料，进行施工设备系统配置选型。

    施工机械与设备用的测量仪器，如经纬仪、水准仪、钢卷尺、旋挖钻机、电焊机等机械设备须有出厂合格证及计量器具的检定合格证。

    二、桩位放样

    桩位放样，按“从整体到局部的原则”进行桩基的位置放样，进行钻孔的标高放样时，应及时对放样的标高进行复核。采用全站仪准确放样各桩点的位置，使其误差在规范要求内。

    三、钻机就位

    钻机就位时，要事先检查钻机的性能状态是否良好。保证钻机工作正常。要检查钻机工作地面基础稳固情况，不稳固的需处理好后方能进行下步工序施工。使钻头中心与控制桩十字线中心吻合，不能超出规范要求。

    四、埋设钢护筒

    埋设钢护筒时应通过定位的控制桩放样，找出钢护筒的圆心位置，用十字线在钢护筒顶部或底部，然后移动钢护筒，使钢护筒中心与钻机钻孔中心位置重合。同时用水平尺或垂球检查，使钢护筒竖直。用护筒驱动器压入护筒。此后即在钢护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的粘土并夯实，以保证其垂直度及防止泥浆流失及位移、掉落，如果护筒底土层不是粘性土，应挖深或换土，在孔底回填夯实300-500mm厚度的粘土后，再安放护筒，以免护筒底口处渗漏塌方，夯填时要防止钢护筒偏斜。护筒上口应绑扎方木对称吊紧，防止下窜。长度4m以内的钢护筒，采用厚4-6mm的钢板制作，长度大于4m的钢护筒，采用厚6-8mm钢板制作；钢护筒埋置较深时，采用多节钢护筒连接使用，连接形式采用焊接，焊接时保证接头圆顺，同时满足刚度、强度及防漏的要求；钢护筒的内径应大于钻头直径，具体尺寸按设计要求选用；钢护筒埋设深度应满足设计及有关规范要求。若桩孔在河流中，应将钢护筒埋置至较坚硬密实的土层中深0.5m以上；钢护筒顶高出施工水位或地下水位1.5-2.0cm，并高出施工地面0.3cm；钢护筒埋设前，先准确测量放样，保证钢护筒顶面位置偏差不大于5cm，埋设中保证钢护筒斜度不大于1%；埋设钢护筒前，采用较大口径的钻头先预钻至护筒底的标高位置后，提出钻斗且用钻斗将钢护筒压入到预定位置。用粗颗粒土回填护筒外侧周围，回填密实。

    五、泥浆拌制

    在钻孔灌注桩的施工过程中，为了防止坍孔，稳定孔内水位及便于挟带钻碴，通常采用澎润土制备成泥浆进行护壁。泥浆护壁是利用泥浆与地下水之间的压力差来控制水压力，以确保孔壁的稳定，所以泥浆的比重在起到保持这种压力差方面具有关键作用。如果钻孔中的泥浆比重过小，泥浆护壁就容易失去了阻挡土体坍塌的作用；如果泥浆的比重过大，则容易使泥浆泵产生堵塞甚至使混凝土的置换产生困难，使成桩质量难以得到保证。要充分发挥泥浆的作用，其指标的选取是非常重要的。就要求在实际工程的施工中，根据工程地质具体情况，合理地控制不同土层中泥浆的指标。

    六、钻进施工

    成孔前必须检查钻头保径装置、钻头直径、钻头磨损情况，施工过程对钻头磨损超标的及时更换。

    成孔中，按试施工确定的参数进行施工，设专职记录员记录成孔过程的各种参数，如钻进深度、地质特征、机械设备损坏、障碍物等情况。记录必须认真、及时、准确、清晰。旋挖钻机配备电子控制系统显示并调整钻进时的垂直度，通过电子控制和人工观察两个方面来保证钻杆的垂直度，从而保证了成孔的垂直度。随时保证水位不得低于护筒顶0.5米。任何情况下加浆，不得使水头冲击孔壁，造成孔壁失稳。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。钻进过程，回转斗的底盘斗门必须保证处于关闭状态，以防止回转斗内砂土或粘土落入护壁泥浆中，破坏泥浆的配比；每个工作循环严格控制钻进尺度，避免埋钻事故；同时应适当控制回转斗的提升速度，施工实践表明，?覬1000毫米的桩径，升降速度宜保持在0.7-0.8m/s，提升速度过快，泥浆在回转斗与孔壁之间高速流过，冲刷孔壁，破坏泥皮，对孔壁的稳定不利，容易引起坍塌。

    七、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；旋挖钻机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，用测量孔深及虚土厚度（虚土厚度等于钻深与孔深的差值）。

    八、成孔检查

    成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、孔壁、垂直度等进行检查，不合格时采取措施处理。成孔检查方法常用下探笼方法测孔，简单便捷。经质量检查合格的桩孔，及时进行下步工序。

    参考文献：

    1、郭玉文.旋挖钻机在北京城市铁路高架桥桩基施工中的应用[J].铁道建筑技术,2001(12).

    2、周红军.我国旋挖钻进技术及设备的应用与发展[J].探矿工程,2003(2).

    3、《工程浆液的应用领域》2008精品课程[Z].中国地质大学.

    （作者单位：中国中铁七局一公司）