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摘要：旋挖施工技术目前在建筑基础的施工中有着广泛的应用，但在一些特殊地质条件下该施工技术存在一定的缺陷，本文着力解决旋挖钻机在含软硬相间或一定强度岩石的情况下进行嵌岩桩基础施工中出现的工效及质量问题。
关键词：特殊地质；旋挖；工艺；质量
一、旋挖钻机简介
旋挖钻机是一种适合建筑基础工程成孔作业的桩工机械[1]，具有施工速度快、成孔质量好、环境污染小、操作灵活方便、安全性能高及适用性强等优势，已成为钻孔灌注桩施工的主要成孔设备[2]。施工中旋挖钻机以旋转切削钻进，逐次取土成孔为主。适应我国大部分地区的土壤地质条件，包括淤泥层、粘性土、泥土、粉质土、（泥）砂层、卵砾石、卵（漂）石层、强风化岩层、永久冻土、风化基岩等地层[3]。对于具有大扭矩动力头和自动内锁式伸缩钻杆的钻机，可以适应微风化岩层的施工。
二、存在问题分析
施工实践中发现，在一些含有特殊地质条件下使用旋挖钻机施工会遇到两个方面的问题：一是地质条件复杂，岩石软硬相间，在成孔过程中容易出现塌孔，孔底沉渣过厚等问题；二是遇到具有一定强度岩层后，截齿型筒式钻具已很难满足施工要求，成孔效率低，齿牙磨损率高，造成施工成本大幅增加。因此在实际施工过程中不能简单套用传统的旋挖施工工艺，需要对传统工艺进行改进以适应特殊地质条件下的施工要求。
三、旋挖钻机施工工艺的改进
1、旋挖钻机成孔施工工艺
旋挖钻机通过底部带有活门的桶式钻头的回转破碎岩土，并直接将其装入钻头内，然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土，循环往复，直至钻至设计深度。对粘结性好的岩土层，可采用干式或清水钻进工艺。而在松散易坍塌地层，则必须采用静态泥浆护壁钻进工艺。在含上述特殊地质条件下，工艺流程如下：测量放样→埋护筒、挖泥浆池→钻机移机对中定位、泥浆制备→钻孔→判断地质情况→两种钻具交替钻进→终孔→一次清孔→下钢筋笼、下导管→二次清孔→灌注混凝土。
2、施工工艺控制要点
（1）泥浆质量控制
在旋挖过程中泥浆按易塌地层护壁泥浆指标控制。清孔时由于旋挖钻机对岩石的破碎机理与冲孔桩机不同，其破碎岩石主要靠斗齿深入岩石，搅拌破碎。所以旋挖钻机与冲孔桩机相互比较所制造钻渣颗粒的大小时，一般前者大于后者。因此对清孔泥浆的指标要求偏高，经工程实践确定清孔泥浆控制指标如下：
不同工程的泥浆控制指标经试验确定，确保达到满足质量控制标准，否则易出现较多桩底沉渣厚度超标的问题，造成二类桩基比例增加。
（2）钻进过程控制要点
在地表软弱土层钻进采用单一的截齿型筒式钻具，该钻具底部配有一个可闭合开启的底板，在伸缩钻杆旋转驱动下，利用钻杆和钻具重量（有时还需用加压油缸加压），使钻具钻齿切入地层中，并旋转切削挖掘土层，同时使切削挖掘下来的土渣进入钻斗内，装满后将其提出孔外卸土，如此循环形成桩孔，此种旋挖方式在软弱土层中成孔效率极高。到达地质情况为软硬相间的岩石层时，单一钻具施工效率下降，因此采用截齿型筒钻和嵌岩筒钻组合钻进方式成孔，首先使用嵌岩筒式钻具开挖形成凌空面及柱状岩层，从而改变岩石的受力条件，使岩层更易破碎，然后更换截齿型筒式钻具，对岩石进行破碎开挖，然后用钻筒淘渣出土。同时在具体使用过程中根据旋挖钻机的参数情况准确判断地质情况，主要判断依据有旋挖钻机入岩效率突变、钻机异常抖动、孔内渣样变化等。根据地质情况的判断结果及时更换适宜的钻具，以提高施工效率，降低成本。
四、旋挖钻机成孔施工应用时的质量控制
4.1、施工场地布置
根据设计要求合理布置施工场地，旋挖钻机施工与冲孔钻机施工对场地要求有很大不同，旋挖钻机自重较大，达到90吨以上，场地必须整平压实，以免桩机在施工过程中发生较大程度偏斜，影响施工质量。另外，还要留出充足的空间用于堆放掏出的渣土，渣土堆放不能离孔口过近，以免浇筑混凝土前渣土跌落到桩孔导致沉渣厚度超标。
4.2、护筒的埋设
选择护筒时，按技术规范护筒最小长度为2.3m，但实际施工中要考虑卵石夹层等地质情况的影响，护筒长度应适当加长以防止出现塌孔。护筒直径比桩设计直径大200mm，先由旋挖钻斗将孔位处护筒埋设深度范围的土挖除，再利用旋挖钻将护筒吊装到位后直接压入土中，护筒口顶端高出地面约30cm，防止杂物、泥水流入孔内。钻机就位并使钻斗居于孔位中心，并严格保证护筒的竖直度，经监理工程师确认后实施钻进。钻机钻斗中心与钢护筒中心位置偏差不得大于5cm。
4.3、泥浆池的设置
为使清孔效果达到最佳，钻孔附近设置制临时浆池、蓄浆池、沉淀池，临时浆池在清孔时与桩孔内泥浆连通，形成循环系统，用于清孔排出孔内沉渣；沉淀池与蓄浆池通过沟槽连通，用于钻孔过程中排出孔外的含有钻渣的泥浆循环净化，沉淀后重复使用。沉淀池应及时淘渣。
4.4、钻孔清孔
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，并使沉渣厚度满足规范要求，否则不应下放钢筋笼。待钢筋笼就位后下放导管再进行第二次清孔，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；清孔泥浆控制指标达标；嵌岩桩孔底沉渣厚度不大于50mm。
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，测得的标高与旋挖钻机显示的桩底标高之差即为沉渣厚度，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。清孔过程应保证足够的清孔时间，至少应保证三小时以上的清孔时间才能达到理想效果。
4.5、混凝土的灌注
混凝土灌注过程中要经常用测深锥探测孔内混凝土面位置，导管的埋深严格控制在2m～6m。砼要连续浇注，中断时间不超过30分钟，为保证混凝土浇筑的连续性，等所需桩基混凝土到位后，方开始浇筑桩基混凝土。浇灌的桩顶标高应高出设计标高0.8m～1.0m。
五、结语
在实践应用中，潮惠高速公路TJ20标和江罗高速第四合同段工程由于桥址地质钻孔显示地层有断裂构造带，并且构造带的岩性不同，岩石软硬相间，符合了本技术研究的应用条件。通过合理应用，上述两个工程中的桩基问题得到了较好的解决，Ⅰ类桩基的比例都在90%以上，并且没有Ⅲ类桩。致使旋挖工艺在以后的施工中具有更好的适应性，为进一步推广这种高效环保的施工工艺创造了条件。
参考文献：
[1]张启君，张忠海，陈以田．旋挖钻机技术现状与市场前景[J]．建筑机械化，2004（6）.
[2]谢永德.浅谈旋挖钻孔灌注桩桩基施工质量控制[J].科技创新导报，2012，20：108-109.[3]刘文忠，管佩先，孙宽良.旋挖钻机入岩能力简述[J].建设机械技术与管理，2010，04：69-72.
论文作者:过勇
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/5
标签：钻机论文; 泥浆论文; 沉渣论文; 地质论文; 钻孔论文; 岩石论文; 混凝土论文; 《基层建设》2016年6期论文;