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1、旋挖钻施工工法1、前言 我国在公路桥梁上采用钻孔灌注桩基础始于20世纪50年代末期，最初采用人工转动钻头钻孔，随着施工工艺的改善和各种钻孔设备的出现，逐渐出现了正反循环钻、冲击钻、冲抓钻、潜水钻、螺旋钻、旋挖钻、人工挖孔等多种成孔工艺，成孔桩径可达3米以上，桩长可达成100米以上。近年来，旋挖钻成孔施工工艺以其低噪音、低振动、钻进速度快、施工现场内移动就位方便、施工占地面积小等诸多优点得到了广泛推广，特别在市政工程和施工工期较紧、桥梁分布较分散的高速公路上应用较多。2、工法特点旋挖钻与常规回旋钻机在使用功能或施工方法上相比较具有以下特点。 2.1成孔工艺不同旋挖钻机用筒式钻头成孔，运用钻杆和钻
2、斗的旋转将斗齿切削下来的土直接装进筒式容器内，然后由钻杆提出。通过钻斗的旋转、削土、提高和出土，多次反复成孔。常规回旋钻机一般用鱼尾钻锥、三翼或四翼钻锥等将土切削，通过循环泥浆带出孔口。 2.2就位方式不同旋挖钻机通常采用履带式行走体系，移动方便，就位仅需几分钟，钻机整体置于履带上进行钻孔作业。常规回旋钻机通过吊车或人工简易方法就位，对原地面规定高，辅助工作时间长。 2.3施工需求能源不同旋挖钻机由自带的柴油发动机输出动力来完毕钻机的行走移动和钻进成孔工作。常规回旋钻机需要依靠施工现场提供大功率电源来完毕钻孔工作。 2.4钻进工效不同旋挖钻机钻杆为液压伸缩式，与钻头相连，可快速下钻和提钻，使钻
3、进速度快，效益高。常规回旋钻机的钻杆之间通过栓接或销接，每钻进到一定深度，就必须人工加一节钻杆，速度慢、效益低。 2.5自身稳定性的可调限度不同旋挖钻机自身稳定性通过底盘伸缩式履带调整，机体垂直度，钻杆垂直度，成孔垂直度通过电子监测元件控制，操作手可直接读取，操作起来简易方便。常规回旋钻机自身稳定性和垂直度依靠垫在钻机下面的方木和楔块通过人工来调整，成孔垂直度只有在成孔后可测设。 2.6使用的泥浆不同旋挖钻机使用的泥浆由膨润土、烧碱、纤维素根据不同地质按一定比例组成化学泥浆，泥皮薄，护壁作用好，并可反复运用，环境污染小。常规回旋钻机使用泥浆的造浆材料一般为桩体自身土质，碰到砂性土加些粘土或膨润
4、土即可。3、合用范围 旋挖钻合用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、砂土层、短螺旋不易钻进的具有部分卵石或碎石的地层以及强度不高的风化岩层。成孔孔径一般在13m，最大成孔孔深可达100m。对于地质情况较好不易坍孔的土层除了可以采用泥浆护壁湿钻外还可以选择干钻以减少工程成本。4、工艺原理 旋挖钻成孔施工法，又称钻斗施工法。成孔原理是在一个可闭合启动的钻斗的底部及侧边，镶焊切削刀锯，在液压伸缩钻杆旋转驱动下，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，钻头装满后提出孔外卸土，如此循环形成桩孔。 5、施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程图5.1 钻孔灌注桩(旋挖成孔)工艺流程平整场地桩位
5、放样 钻机就位开孔制作护筒埋设护筒并注泥浆及时补充泥浆旋挖钻进钻渣及时清运清孔钢筋笼制作和运送吊装钢筋笼吊装砼导管二次清孔制备砼试件拌制和运送混凝土灌注水下砼拔出导管拔出护筒由工艺流程图可知，当钻孔灌注桩采用旋挖成孔时，由于钻斗需要多次上下往复作业摩擦孔壁，容易发生坍孔事故，因此在钻孔过程中，要制备符合性能指标的高质量泥浆，同时要及时补充泥浆护壁，以保证孔内水头压力，防止坍孔。5.2操作要点5.2.1合理布置施工现场，清理场地内影响施工的障碍物，低洼处用粘土回填，达成“三通一平”，挖好泥浆循环池。5.2.2钻孔前使用全站仪采用逐桩坐标法施放桩位点，放样后四周设护桩并复测，误差控制在5mm以内，
6、待甲方或监理验收合格后方可进行成孔施工。5.2.3设立护筒：根据桩位点设立护筒，护筒的内径应大于钻头直径200300mm，护筒位置应埋设对的稳定，护筒中心和桩位中心偏差不得大于50mm，倾斜度的偏差不大于1%，护筒与坑壁之间应用粘土填实。施工中，护筒的埋设采用旋挖钻机静压法来完毕。一方面对的就位钻机，使其机体垂直度、钻杆垂直度和桩位钢筋条三线合一，然后在钻杆顶部带好筒式钻头，再用吊车吊起护筒并对的就位，用旋挖钻杆将其垂直压入土体中。护筒埋设后再将桩位中心通过四个控制护桩引回，使护筒中心与桩位中心重合，并在护筒上用红油漆标记护桩方向线位置。护筒的埋设深度：在粘性土中不宜小于1m，在砂土中不宜小于
7、1.5m。护筒应高出地面2030cm，随即注入泥浆，并应保证孔内泥浆液面高于地下水位1m以上。5.2.4钻机就位：钻机就位应保持平稳，不发生倾斜、位移，钻头对准孔位启动电机进行开孔。旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置，并在操作室内有仪表准确显示电子读数，当钻头对准桩位中心十字线时，各项数据即可锁定，勿需再作调整。钻机就位后钻头中心和桩中心应对正准确，误差控制在2cm内。5.2.5旋挖钻进：当钻机就位准确，泥浆制备合格后即开始钻进，钻进时每回次进尺控制在60cm左右，刚开始要放慢旋挖速度，并注意放斗要稳，提斗要慢，特别是在孔口58m段旋挖过程中要注意通过控制盘来监控垂直度，如有偏差及时进行纠正，并
8、且必须保证每挖一斗的同时及时向孔内注浆，使孔内水头保持一定高度，以增长压力，保证护壁的质量。5.2.6 清孔：钻进至设计孔深后，将钻斗留在原处机械旋转数圈，将孔底虚土尽量装入斗内，起钻后仍需对孔底虚土进行清理。一般用沉渣解决钻斗（带挡板的钻斗）来排出沉渣，若沉淀时间较长，则应采用水泵进行浊水循环。5.2.7钢筋笼制作应符合设计规定，钢筋笼存放场地应平整，钢筋笼应先进行隐蔽工程验收方能下放，下放时应保证钢筋笼顺直，严禁摆动碰撞孔壁，就位后焊制定位钢筋。5.2.8钢筋笼下放至设计深度后，立即安装混凝土灌注导管，避免导管与钢筋笼碰撞，遇导管下放困难应及时查明因素。导管一般由直径为200300mm的钢
9、管制作，内壁表面应光滑并有足够的强度和刚度，管段的接头应密封良好和便于装拆。5.2.9二次清孔：将头部带有1m长管子的气管插入导管内，气管底部与导管底部最小距离2m，压缩空气从气管底部喷出，如能使导管底部在桩孔底部不断的移动，就能所有排出沉渣，对深度局限性10m的桩孔，须用空吸泵清渣。灌注混凝土前的孔底沉渣厚度应满足规定。5.2.10灌注水下混凝土：配制的混凝土强度等级必须满足设计规定，并应具有良好的和易性。开始灌注混凝土时，为使隔水栓顺利排出，导管底部至孔底的距离宜为3050cm，使导管一次埋入混凝土面下1.0m以上，灌注过程中导管埋深宜为26m，严禁将导管提出混凝土面，设专人测导管埋深及管
10、内外混凝土液面高差。混凝土必须连续灌注，灌注的桩顶标高应预加一定的高度，一般应比设计高出50100cm，预加高度可于基坑开挖后凿除，凿除时候应防止损坏桩身。处在地面及桩顶以下的钢护筒，可在砼灌注完毕提起，在提起过程中，要防止提起过快过猛，导致填土杂物或淤泥夹入砼，影响桩身质量。灌注完毕后，整理冲洗现场，清除设备、工器具上的砼积物。 6、材料与设备旋挖钻成孔施工作业的重要配套设备大体见下表：表6.1 旋挖钻成孔重要配套设备序号设备名称规格型号数量用途1旋挖钻机Z2001台钻孔2挖掘机1m3 1台清理平整场地、装弃渣3自卸汽车5T2台运弃渣4吊车16T1台下钢筋笼、吊装导管、协助灌注砼5泥浆泵3p
11、nl2台泥浆循环护壁、排浆6发电机75KW1台备用电源、钢筋笼焊接7电焊机BX400-13台焊接钢筋笼8全站仪尼康1台桩位放样9水准仪DS31台高程测量7、质量控制7.1钢筋笼质量检查标准7.1.1主控项目1) 主筋间距允许偏差20mm 检查数量：所有检查 检查方法：用钢尺量。2) 长度允许偏差10mm 检查数量：所有检查 检查方法：用钢尺量。7.1.2一般项目1) 钢筋材质应满足设计规定 检查数量：根据规定 检查方法：根据规定。2) 箍筋间距允许偏差-20mm 检查数量：所有检查 检查方法：用钢尺量。3) 直径允许偏差5mm 检查数量：所有检查 检查方法：用钢尺量。7.2混凝土灌注桩质量检查
12、标准7.2.1主控项目1) 桩位偏差满足以下规定群桩：100 mm；单排桩：50 mm 检查数量：所有检查 检查方法：全站仪2) 孔深允许偏差：不小于设计孔深 检查数量：所有检查检查方法：用重锤测或测钻杆、导管长度，嵌岩桩应保证进入设计规定的嵌岩深度7.2.2一般项目1) 垂直度允许偏差1 检查数量：所有检查检查方法：测导管或钻杆，或用超声波探测。2) 桩径允许偏差：不小于设计桩径 检查数量：所有检查 检查方法：井径仪或超声波检测。3) 化学泥浆比重1.031.10检查数量：所有检查 检查方法：用比重计测，清孔后在距孔底50cm处取样4) 化学泥浆液面标高（高于地下水位0.51.0m）检查数量
13、：所有检查 检查方法：目测 5) 沉渣厚度：端承桩50mm，摩擦桩300mm，摩擦端承、端承摩擦桩100mm检查数量：所有检查 检查方法：用沉渣仪或重锤测量6) 混凝土坍落度180220mm 检查数量：所有检查 检查方法：用坍落度仪7) 钢筋笼安装深度允许偏差100mm检查数量：所有检查 检查方法：用钢尺量8) 混凝土充盈系数1检查数量：所有检查 检查方法：检查每根桩的实际灌注量7.3保证质量的技术措施7.3.1钢护筒埋设：护筒既保护孔口壁防止坍孔，又是钻孔的导向，因此护筒的垂直度要保证不得大于施工技术规范规定。为防止漏浆以维持孔内泥浆液面，护筒周边土要夯实，最佳是采用粘土封口。在上层土质较差
14、时，可将护筒加长至46m以提高护壁效果。在松散的杂填土层和流砂层成孔时，需加大泥浆比重，增长化学泥浆的粘度，以提高泥浆的护壁效果。7.3.2对化学泥浆的规定：要根据土质情况选择合适的泥浆比重,一般应控制泥浆的比重在1. 031. 10 之间，粘度在18s25s ，含砂率小于6 % ，定期测试化学泥浆的各项技术指标，出现问题及时解决。7.3.3孔底沉渣控制：旋挖钻斗的切削、提高土屑的机理与常见回转钻进的正、反循环成孔的切削、提高形式完全不同。前者是通过钻斗把孔底原状土切削成条状载入钻斗提高出土，后者是通过钻头把孔底原状土打坏由泥浆循环带出土面。前者底部面缓，钻至设计标高对土的扰动很小，没有聚淤漏
15、斗，所以要加强化学泥浆的管理，控制固相含量，提高粘度，防止快速沉淀，还要控制终孔前几钻斗的旋挖量。7.3.4复测孔深及泥浆比重：为保证灌注桩质量，浇筑混凝土前，一要检查孔底泥浆的比重是否小于1.10 ，否则采用换浆解决；二要检查孔的深度，判断有否孔壁坍塌现象，若有可用旋钻机清孔，达成设计深度后方可安装导管。7.3.5对导管的规定：导管在使用前必须作水密承压实验和接头抗拉实验，保证接头严密，不漏水、不漏浆。导管上料斗的体积，由桩径、桩长和导管埋入混凝土中的深度来拟定，料斗体积应大些为好，保证首批浇筑混凝土的埋管深度。 7.3.6对浇筑混凝土的规定：桩基水下混凝土应连续浇筑，中间不得停顿。由于桩内混凝土不能振捣，重要靠混凝土的自重压密和混凝土的流动成型，必须控制好配合比、浇筑速度以保证混凝土的质量，随时检查混凝土的塌落度。由于混凝土浇筑到顶时残留泥浆会与混凝土混合，为保证桩头混凝土质量,实际桩顶标高应比设计标高高0.5m
