谈复杂地质条件下旋挖机成孔施工技术

谈复杂地质条件下旋挖机成孔施工技术

沈友华

深圳市龙华区大浪街道办事处广东深圳518109

摘要：本文对复杂地质条件下旋挖机成孔施工技术进行了研究，介绍了该技术的施工工艺原理，着重对其施工工艺及施工操作要点进行了分析阐述，以提高旋挖机成孔施工质量。

关键词：旋挖机；钢筋笼；施工；混凝土

引言

观澜河流域水环境综合整治工程—高峰水综合整治工程为龙华区重大工程项目，高峰水河为龙华河的一级支流、观澜河二级支流，流经赤岭村、龙胜村等社区，于赤岭村北汇入龙华河，流域全长6.5公里。项目整治范围为：起点位于高峰水库溢洪道出口，终点位于高峰水与龙华河入口，流域面积10平方公里。防洪标准为50年一遇。项目分为河道防洪工程、水质改善工程、生态修复工程、管线迁改工程等四部分。其中河道防洪工程中堤岸改造主要采用旋挖灌注桩+外挂混凝土板、自嵌式挡墙、生态袋护岸等形式。本工程河道内灌注桩采用旋挖机成孔技术，桩径800mm，桩间距为500mm，混凝土标号：C25，桩端进入花岗岩1m，桩长10m。

1旋挖钻孔桩的施工特点

可在水位较高、卵石较大等用正、反循环及长螺旋钻无法施工的地层中施工。自动化程度高、成孔速度快、质量高。钻机为全液压驱动，电脑控制，能精确定位钻孔、自动校正钻孔垂直度和自动量测钻孔深度，最大限度地保证钻孔质量。其工效是循环钻机的20倍，工程的质量和进度得到了充分的保证。旋挖钻机使用泥浆用来护壁，而不用于排碴，成孔所用泥浆基本上等于孔的体积，且泥浆经过沉淀和除砂还可以多次反复使用。目前很多城市在施工中的排污费用明显提高，使用旋挖钻机可以有效降低排污费用，并提高文明施工的水平。履带底盘承载，接地压力小，适合于各种工况，在施工场地内行走移位方便，机机动灵活，对桩孔的定位非常准确、方便。旋挖钻机的地层适应能力强，旋挖钻机可以适用于淤泥质土、粘土、砂土、卵石层等地层。在孔壁上形成较明显的螺旋线。有助于提高桩的的摩阻力。机器自带柴油动力，缓解施工现场电力不足的矛盾，并排除了动力电缆造成的安全隐患。工艺原理在河道内施工桩基础，地下水位高，又遇到河卵石层，很难成孔，地面上有淤泥，桩机下到河道陷入泥里，无法移动。为保证工程顺利进行，在河道内预先留设桩孔位，其余地方用混凝土硬化，使桩机能正常行驶。对于厚度为5m～6m的河卵石层，为防止塌孔，采用钢制护筒，压入河卵石内防止塌孔，再用旋挖机钻孔，解决了河道内钻孔泥浆护壁制作和排放的费用。

2施工工艺流程及操作要点

2.1工艺流程

工艺流程为:放样定位→旋挖机就位→埋设护筒→旋挖机成孔→清孔→钢筋笼制作与安放→下导管→混凝土浇筑→起拔护筒→回填桩孔。

2.2操作要点

（1）放样定位。开工前，按照轴线和桩位布置图，建立测量控制网，再对各桩位中心点进行定位。（2)旋挖机就位。旋钻机就位一定要稳固，并且要求钻头中心与桩位中心的误差小于10mm。（3)埋设护筒。护筒的顶端必须高出地面30cm以上，埋设的倾斜度控制在1%以内，埋设偏差控制在30mm以内，周围要用黏土回填后并分层进行夯实。（4)旋挖机成孔。在护筒定位并埋设后，钻机必须重新校正定位。在成孔过程中采用泥浆护壁，利用钻进过程中钻头对泥土的搅拌作用自然造浆，一般泥浆比重控制在1．2～1．3之间最佳，这样有利于钻进和孔壁的稳定。（5)清孔。当钻机钻到图纸设计深度时，把钻头下降到孔底部，再慢慢转，重点是把扩大头扩出的淤泥全部清理出。（6)钢筋笼制作与安放。a．钢筋笼的制作。钢筋笼应按相关规定分节制作，制作好的钢筋笼应逐节进行验收，合格后方可使用。b．钢筋笼安放。单面焊接应为10d。两段钢筋笼一定要保持顺直，在同一截面的接头要相互错开，数量应少于配筋的50%，且应大于35d。钢筋焊接完后，放入孔内时必须缓缓慢放，禁止砸钢筋笼。（7)放置导管。a．选择导管。导管采用丝扣连接时，它的内径应在250～280之间，中间导管每节长度一般为2.5m，底管的长度应为4m。使用前，必须要对导管的外观、对接等进行检查。外观检查:导管的弯曲、变形、坑凹、有无破损、裂缝等内容都应进行检查。对接检查:导管的接头丝扣要保持良好。连接好后必须平直，且同心度也要好。以上所有检验项目必须验收合格以后才可投入使用。应根据孔深进行配备导管长度，使导管在清孔时能下至孔底;水下浇筑混凝土时，应使混凝土能顺利从导管内灌至孔底，导管底端距孔底0.5m左右。b．导管下放。导管在孔口连接时必须牢固设置密封圈;导管下放时，为保证钢筋笼不卡挂和碰撞孔壁，必须保证导管位置居中、轴线顺直、稳定沉放。（8)水下混凝土浇筑:浇筑前分别对不同深度、不同直径的桩孔混凝土浇筑初灌量进行计算，施工过程中要确保浇筑的初灌量。（9)起拔护筒。混凝土浇筑完成后，即可拔起护筒，并将浇筑用的设备机具清洗干净，堆放整齐。（10)桩孔回填。桩孔内的混凝土浇筑完毕后，再利用场地内护筒、沟、池、槽开挖出来的泥土、矿渣等将上部没有浇灌混凝土的部分进行回填。

3施工过程中问题处理

本工程因起点离高峰水库只有50m距离，地下水位很高，施工中出现成孔难度大或无法成孔情况，现场观察地质条件，结合现场钻取出的钻渣，发现该工程钻进的难点主要有两点：（1）上部有3m厚的流塑状淤泥质粘土，中间是5m左右的流砂地层，下部是中风化的砂岩，钻进中易出现塌孔、吸钻、缩颈等现象。需配置合理的泥浆，在钻进过程中起到较好的护壁作用；(2)在钻进至流砂地层时，需注意操作方式的调整，过多的扰动很可能导致孔壁意外事故的发生。

解决措施

解决塌孔问题主要在于防止初始塌孔的形成，防止发生连续塌孔的恶性循环，即：解决塌孔主要在于防，而不是在于救。

（1）合理调配泥浆，针对流砂地层的特点，需要配置高粘度、中等容重的泥浆进行护壁。

（2）在钻头上设置通气孔，保证提钻过程中钻头上下泥浆流动，防止出现提钻过程中的真空现象；

（3）保持泥浆液面高出地下水水面2～3m，可以通过加高护筒或在孔周围设置粘土坝来实现；

（4）调整操作方式：控制泥浆液面，并在钻孔过程中始终保持距护筒上边缘30～40cm。

在操作的过程中要注意如下事项：在钻进过程中还应时刻注意泥浆液面，若发现有塌方迹象时应尽快采取相应措施；保持泥浆液面高度，勤加泥浆；在整个钻进过程中，提、放钻头一定要非常缓慢；注意钻机沉降情况，一旦发现异常立刻安排钻机离场，现场人员及时撤离。

4质量验收

4.1钻孔灌注桩成孔的质量验收

主控项目:孔深、孔位。孔深允许偏差±300mm;孔位符合设计要求。一般项目:垂直度、泥浆比重、桩径、沉渣厚度。垂直度应小于1/100;泥浆比重应为1.15～1.20;桩径允许偏差为±50mm;对于沉渣厚度，有垂直向沉降控制要求不大于100mm，无垂直向沉降控制要求不大于300mm。

4.2钻孔灌注桩钢筋笼的质量验收

主控项目:主筋间距、长度。主筋间距允许偏差为±10mm、长度允许偏差为±100mm。一般项目:钢筋材质、钢筋笼安装深度、箍筋间距、直径。钢筋材质应符合规范要求;钢筋笼安装深度允许偏差为±100mm;箍筋间距允许偏差为±20mm，直径允许偏差为±10mm。

4.3钻孔灌注桩成桩的质量验收

混凝土强度应符合设计要求。桩身应进行完整性和单桩承载力检测。

结语

旋挖机成孔具有施工质量可靠，适应性强、环保的优点，是较理想的施工设备。旋挖机成孔技术在本工程中的使用，不仅大大提高了施工效率，降低了工程造价，同时使现场技术人员掌握了新的技术，从而提高的施工水平。

参考文献：

[1]GB50202-2002建筑地基基础工程施工质量验收规范.

[2]GB50204-2002混凝土结构工程施工及验收规范.

[3]JGJ79-2002，J220-2002建筑地基处理技术规范.