广西第一工业学校 广西南宁 530000
摘要：旋挖钻孔灌注桩具有环境污染小以及效率高等特点，在我国路桥建设及房屋建筑等工程领域得到了广泛应用。而旋挖钻孔桩在施工过程中的质量控制非常关键，直接影响到施工质量，如能提高旋挖钻孔灌注桩施工技术对于现代化的施工项目质量改进而言有着重大的意义。因此，本文以广西安全生产技术中心综合楼工程为案例，对旋挖钻孔桩的施工技术进行探讨，供同行借鉴参考。
关键词：旋挖钻孔；灌注桩；施工技术
在现代化的施工项目之中，广泛的运用新技术和新理念实现对传统施工工艺的创新，可谓有着重大的意义。其中，旋挖钻孔灌注桩施工技术采用静态化的施工护壁，可以显著的提升施工的效益，同时减少施工过程当中带来的泥浆污染，在很大程度上降低了施工对于周边环境的影响，更好的响应了当前施工项目文明建设的根本需求。
本工程南侧紧临广西第一工业学校办公楼，基坑设计挖深6～12米，实际挖深15米，为满足基坑开挖需要及保障办公楼安全，基坑边坡支护结构采用旋挖钻孔灌注桩。故本文以此案为蓝本，与广大同行共同探讨旋挖钻孔灌注桩施工，以促进技术成熟改进。
1 旋挖钻孔灌注桩工艺技术原理分析
先明确旋挖钻孔灌注桩施工技术原理，对于后续工作的开展有着重大的意义。在施工过程当中，首先应当使用带有活门的钻孔对岩石和土层进行绞碎处理，同时使用钻机进行卸土，不断的重复上述操作，直至挖掘的深度满足施工的实际需求。对于一些粘结性较强的土层来讲，可以在施工过程当中采用清水钻进工艺技术或者是干钻工艺技术，而不需要使用泥浆进行保护。而对于一些松散程度较为明显或者是容易出现坍塌情况的土层，由于其孔壁不是非常稳定，再加上在土层之下有地下水，所以应当采用静态式的泥浆护壁技术进行施工操作，以保证施工的稳定性，确保后续建设的质量可以达到相关标准。
2 旋挖钻孔灌注桩施工工艺控制
2.1 护筒埋设
（1）护筒采用14mm以上厚钢板卷制，筒顶用20mm厚钢板制作加劲圈并对称设置2个吊耳；护筒内径为桩径+200mm；钢护筒底设置刃脚；筒顶预留面积不小于400cm2的溢浆孔。
（2）桩孔上口钢护筒一般采用2米长一段钢护筒。
（3）根据地质不同，桩基钢护筒采用N米长钢护筒。（N代表不良地质需下钢护筒护壁的长度）
（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。
2.2 泥浆制备
（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）现场设泥浆池（含回浆用沉淀池及泥浆储备池），一般为钻孔容积的1. 5～2. 0倍，泥浆池的底部和四周要铺设塑料布或采取其它封闭措施，防止泥浆外流。
（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。
（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。
（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。
（6）塌孔严重需采用帷幕灌浆或砂浆二次成孔。
2.3 旋挖钻机的设置及调整
（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。
（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。
2.4 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。
2.5 地质情况记录
地质情况记录按相应的地质相关的表记录；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）。
2.6 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。
2.7 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。
2.8 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<2%，粘度17～20s；浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度不大于d≤1.5m，t≤50mm； d>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。
2.9 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。
2.10 检测管安装
所有基桩均应按《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-01-2004）要求埋设检测管，采用超声波法进行基桩完整性检测。每根桩设圆周三分点均匀布置3根检测管。检测管应采用金属管，检查管标准长7米，外径57mm。每隔一个定位架钢筋应焊接一个检测管定位环，定位环直径比检测管外径大10mm。检测管对接采用套管连接。安装在各节钢筋笼内的检测管应一一对应配置，相邻节段对应接头应作好标识。检测管下端封闭、上端加盖，管内无异物，连接处应光滑过渡，不漏水。管口应高出桩顶500mm以上，且各检测管管口高度宜一致。
2.11 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。
2.12 水下混凝土浇筑
水下混凝土浇筑前，应对拌和站、便道、料场、浇灌现场的准备情况进行细致检查，确定各项工作就绪后方可进行。在浇筑水下混凝土前，应填写钻孔桩桩孔和钢筋笼工序质量检查验收记录，并经监理工程师验收签认。同时，对孔底沉淀层厚度应再进行一次测定，如沉淀厚度超过规定，利用导管进行二次清孔。灌注混凝土在送到孔口料斗时坍落度宜控制在180～220mm，初凝时间不小于2.5小时。灌注混凝土前和灌注过程中，应按规定时间和频率检测混凝土的坍落度等指标，并做好记录，一般情况不少于三次。水下混凝土应连续浇筑，中途不宜停顿，并应尽量缩短拆除导管的间断时间，保证每根桩在配合比设定的初凝时间内浇筑完成。浇筑混凝土过程中，应采用在水中浸泡透经合格钢尺校正后的测绳测量孔内混凝土顶面位置，进而推算导管的埋置深度，且必须如实填写混凝土浇筑记录。混凝土浇筑时，应缓慢提升导管，尽量直接用取样盒等容器直接取样确定混凝土的顶面位置，保证混凝土顶面高出桩顶设计高程0.8m左右。
2.13 旋挖钻孔灌注桩常见问题及处理方式
孔深未达到设计要求：根据钻进速度变化和钻进工作状态确定。孔底沉渣过厚：测量实际孔深与钻孔深比较；清孔、下钢筋笼和浇混凝土连续进行。坍孔：在松散砂土中钻进不宜太快；及时补充泥浆，必要时加大泥浆比重，粘度，或抬高水头高度；实施连续作业；回填粘性土，反转护壁后，再钻进。孔径不足：检查钻头直径；在流塑土层造成的缩径，宜采用上下反复扫孔加优质泥浆护壁。
水泥用量的多少是旋挖钻孔灌注桩质量好坏的关键，施工中，水泥掺量严格控制不小于设计量；施工中若发现不足，应整桩复打，复打的水泥量应不小于设计量。严格控制标高，严禁在未喷粉的情况下进行钻杆提升作业。钻孔漏浆：加大泥浆比重及粘度或倒入粘土反转；护筒防护范围内，封闭接缝，稳住水头加长护桶长度。钢筋笼上浮：浇灌混凝土导管不能埋得太深；保持合适的泥浆比重，防止流砂涌入托起钢筋笼。桩身砼蜂窝、孔洞、缩径、夹泥、断桩：严格控制混凝土坍落度、和易性； 连续浇注，每次浇注量不宜太小，成桩时间不宜过长；第一节底管应大于等于4m；钢筋笼主筋接头焊平，导管法兰连接处罩以圆锥形铁皮罩，防止拔管时挂住钢筋笼。总的来讲，在旋挖钻孔灌注桩施工之中应当合理的控制相关施工重难点，实现对传统技术的改良，同时对施工中的原则进行掌控，以促进施工效益的改进，为施工企业创造出更大的经济利润，使得项目的建设可以符合相关标准。
结语
综上所述，根据对现代化建设项目之中旋挖钻孔灌注桩技术的运用情况和操作的原则特征等进行细致的研究，从实际角度着手，对相关技术运用的特点和原则等进行了探析，旨在以此为基础，更进一步的促进技术成熟改进。同时，通过对旋挖钻孔灌注桩应用过程当中成孔的检查、灌注混凝土的施工以及常见问题的处理等进行细致的分析，旨在明确施工过程当中的注意事项，为实现技术层面的完善革新奠定坚实基础。
参考文献：
[1]张忠亭.钻孔灌注桩设计与施工.岩土工程技术.2000.
[2]梁世连.工程项目管理.北京交通大学出版社,2001.
[3]李粮纲.基础工程施工技术.中国地质大学出版社,2001.
论文作者:黄永刚
论文发表刊物:《基层建设》2016年10期
论文发表时间:2016/8/2
标签：钻孔论文; 泥浆论文; 导管论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 钻杆论文; 钻机论文; 《基层建设》2016年10期论文;