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1、孙晓华(陕西省核工业地质局，陕西西安710054) 摘要:通过工程实例，论述旋挖工艺在砂层中施工方法，以及事故的处理方法关键词:旋挖工艺;砂层;施工方法;事故处理在钻孔灌注桩施工中，选用旋挖工艺，是从国外引进的一种先进的施上工艺.采用旋挖工艺成孔，具有效率高，成本低，适应城市环保等特点，很快被广泛应用到生产实践中.特别在黄土层，淤泥层进行桩基础施工，旋挖工艺有较强的优势.一般黄土层都不同程度夹有砂层，在砂层中采用旋挖工艺施工，通常会遇到垮孔，孔内局部坍塌，成孔困难，成孔质量差等缺点.下面以具体施工实例，探讨旋挖工艺在砂层中的施工.1工程概况受渭南市供电局委托，我公司承担了渭南供电局光明电力集团
2、办公楼桩基工程.该楼设计地下1层，地上21层，为钢筋碱剪力墙结构.其中桩基施工选用钢筋硅钻孔灌注成桩，成孔施工工艺采用旋挖工艺成孔.设计钻孔灌注桩290根，桩径必800，桩长32nvn，空桩I.M，碱等级C30，钢筋笼配筋通常配筋.根据工程地质报告，桩长所涉及地层为杂填土，黄土层，中砂层，黄土层，粉砂层，中砂层.砂层共有5层，总厚度约12-14m，最厚3-5m且砂层密实度大，砂层含有不均匀分布的钙质结核层地下水属潜水型，水位埋深平均16rt。2工程施工2.1施工工艺方案的确定由于该施工场地地质情况，砂层较厚，成孔工艺易选择循环钻进成孔，考虑到业主要求:价格低，施工场地小，城市环保等因素，改用旋
3、挖工艺成孔.2.2施工准备进入施工现场后，首先进行三通一平，临舍搭建，设备进场，材料进场，技术准备.投人旋挖钻机(日产KH-125型)2台，配备泥浆泵，16t汽车吊等大型设备.2.3施工技术在该场地进行钻孔灌注桩施工，钻进成孔是关键因素.2.3.1钻头选择旋挖成孔在砂层中，普通钻斗经常会跑空，捞不来砂子.选用自制改进的封底钻斗2.3.2制备优质泥浆为了预防垮孔，提钻，保持孔内干净，需制备优质泥浆.选用优质黄土，膨润土，另加4%碱和.5%纤维素2.3.3钻进成孔开孔时，在.一8m，钻机要轻压慢转渐渐进人正常施工.保证钻斗对准桩位，预防孔斜和桩位偏差.进人正常施工后，要随时向孔内注满泥浆，平衡孔内
4、侧压力遇到回填物，需及时处理.到砂层后，钻机操作要轻提，轻放，不要强行加压.技术人员要随时观察孔内变化，要保持孔内泥浆注满.如果不进尺或钻斗捞不来东西，要及时采取措施：检查钻斗，发现外出刃磨坏，钻斗封闭不严时应马上修理.调配泥浆质量，把含砂量大的泥浆排放掉，及时补充制备好新泥浆.在砂层中随时投人泥球.成孔后，由于砂层厚，孔内沉淀厚，部分孔孔内沉渣超标，用3PNL泥浆泵配用导管进行三次清孔，确保检查合格。经过精心组织施工，合理安排施工顺序，历时56天，圆满地完成了施工任务.3施工中遇到了一些问题及施工总结(1)在砂层中施工，旋挖工艺成孔困难，一定要控制好拢浆选择好钻斗形式，才能有效地保持正常施工
5、.当砂层厚度lm，旋挖工艺成孔要采用有效预防措施，严格按照工艺要求进行施工.(2)由于砂层较厚.施工中泥浆控制不合理，造成成孔孔径部分偏大，硅量局部超灌.在后期施工中随时控制泥浆好坏.把含砂量大的泥浆排放，及时补足制备好的新泥浆.有效地控制超灌.充盈系数平均在1.11-1.15(3)9孔施工中，由于操作不小心，在孔深28m时.发生了埋钻事故.事故发生原因:当事故到孔深28m时IE在砂层，由于操作人员第一次钻进时，钻进的砂没有捞上来，第二二次快速放下钻头，并加压钻进，导致事故的发生发生埋钻事故后，马上采用25t吊车配合钻机强力起拔.失败后，改用GPS-2.循环钻机，制作了一个直径1000mm空心
6、钻头，采用掏心的办法，把埋在孔内的钻具打捞上来.(4)砂层施工中易垮孔.在施工中山于各种原因.先后出现2次垮孔.首先把垮孔回填，经过一段时间地层稳定后，采用优质泥浆，严格按作业指导书要求施工，都顺利地处理了垮孔事故(5)在砂层中施工，由于孔内沉砂多，孔径不规则，成桩以后，经低应变检测，桩身易局部夹泥，虽然检测全部合格，但影响整体质量通过本次施工，科学地运用施工技术和施工方法，有效地克服了旋挖工艺在砂层中成孔困难，易塌孔，埋钻，孔底沉渣厚，易超灌等缺点，施工取得了成功.一、施工准备、资料准备（1）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。（2）施工现场环境
7、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。（3）主要施工机械及其配套设备的技术性能资料，所需材料的检验和配合比试验，对所需的材料必需作材料的物理性能试验，并委托有资历的试验室根据所用的原材料作好混凝土的配合比试验。（4）具有有效的桩基工程的施工组织设计或施工方案，有关载荷、施工工艺的试验参考资料。研究工程地质情况作好全面的施工准备，施工前对工程的地质情况进行研究是必需的。这对以后施工组织安排和效益预测等有相当帮助。 2、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。3、中小型机具的要求（1）搅拌机机
8、体安装坚实平稳、搭有防雨操作棚；各类离合器、制动器、钢丝绳、防护罩必须安全、可靠有效；操作手应持证上岗；必须有良好的单独接地。（2）手持电动工具必须单独安装漏电保护器；防护罩安全有效；外壳必须有接地或接零；橡皮线不准破损。（3）电焊机有可靠的防雨措施；有良好的接地或接零保护；一、二次线接线处应有齐全的防护罩；二次线应使用线鼻子；配线不许乱搭、乱拉，焊把绝缘良好；焊工持证上岗。（4）气瓶各类气瓶有明显的色标和防震圈，不准在露天曝晒；乙炔气和氧气瓶距离应大于5m；乙炔气瓶在使用时必须装回火防止器；皮管应用夹头紧固；操作人员必须持证上岗。4、安装钻具钻具应有一定的刚度，在钻进中或其他操作时，不产生移
9、动和摇晃，钻具的安装应符合生产厂家的标准。施工时可配用短螺旋钻头、回转斗，岩心钻头，岩心回转钻头等各种规格的钻头。施工时，根据不同的土壤、地质条件按下列规定选择不同的钻头：短螺旋钻具，适用于地下水位以上的粘性土、粉土、填土、中等密实以上的砂土、风化岩层。岩心螺旋钻头，适用于碎石土、中等硬度的岩石及风化岩层。岩心回转斗，适用于风化岩层及有裂纹的岩石。钻头规格由用户据实际工程的情况选购选配。5、常用清水施工工艺旋挖钻进成孔工艺：旋挖成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度
10、。对粘结性好的岩土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。而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，向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。以下仅对旋挖干取土成孔法施工工艺进行探讨。（1）清水施工工艺的成孔工艺流程：在成孔过程中不需泥浆护壁，而是钻斗在慢速旋挖过程中自造的泥浆对孔壁起到一定稳定作用，在旋挖钻进过程中，钻斗往返于孔底与地表之间，所形成的孔壁比较粗糙。旋挖钻孔灌注桩的桩土之间的咬合作用较强，能较好地反映出混凝土桩体与黄土及粉质粘土之间的相互作用效应。（2）场地布置原则根据设计要求合理布置施工场地，先平整场地、清除杂物、换除软土、夯打密实。在进行
11、场地整平后，组织有资格的测量放样人员，将所有桩位放出，钉好十字保护桩，做好测量复核，并记录放样数据备案；规划行车路线时，使便道与钻孔位置保持一定的距离；以免影响孔壁稳定；施工场地为旱地而且在施工期间地下水位在原地面以下时，将场地平整夯实，清除杂物；场地位于浅水时，采用筑岛后在顶面安置钻机，筑岛顶面高出施工水位1.0m左右；钻机底盘不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷；钻机的安置应考虑钻孔施工中孔口出土清运的方便。（3）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。（
12、4）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。（5）埋设钢护筒（6）在准确放样的前提下埋设护筒，埋设护筒的方法和要求，应符合JTJ041-89（以下简称规范）的规定。如果钻孔是在陆地上进行的，则一般采用挖坑法，比较简单易行。（7）钢护筒埋设工作是旋挖钻机施工的开端，钢护筒平面位置与垂直度应准确，钢护筒周围和护筒底脚应紧密，不透水。（8）埋设钢护筒时应通过定位的控制桩放样，把钻机钻孔的位置标于孔底。再把钢护筒吊放进孔内，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，使钢护筒坚直。此后即在
13、钢护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的粘土，要分层夯实，达到最佳密实度。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。护筒上口应绑扎木方对称吊紧，防止下窜。（9）钢护筒的制作及埋设的原则长度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
14、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。（10）钻孔施工钻机成孔一般为清水施工工艺，无需泥浆护壁；若有地下水分布，且孔壁不稳定，可制作护壁泥浆或稳定液进行护壁。以下是旋挖钻机钻孔施工的基本操作：清水施工时，将钥匙开关打到电源档，旋挖
15、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桅起立桅及调垂，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桅杆工作画面。从桅杆工作画面中可实时观察到桅杆的X轴、Y轴方向的偏移。操作旋挖钻机的电气手柄将桅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桅控制。实现桅杆平稳同步起立桅。同时采集限位开关信号，对起立桅过程中钻桅左右倾斜角度进行保护。在钻孔作业之前需要对桅杆进行定位设置，一般情况下，做直孔作业，所以需要对桅杆进行调垂。调垂可分为手动调垂、自动调垂两种方式。在桅杆相对零位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；而桅杆超出相对零位5范围时，只能通过显示器上的点动按钮或左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桅杆工作界面实时监测桅杆的位置状态，使桅杆最终达到作业成孔的设定位置
