关于旋挖钻机干挖法施工工法的探讨

[正文]：旋挖钻机作为基础工程机械中的新型机种，经过几年的推广应用，目前已被大量应用于公路及铁路、桥梁、水利工程、城市建筑工程等桩基工程之中。由于其高效、节能、低噪声、低污染、地层适应性较广等优点、受到越来越多的施工单位的青睐。有效地使用旋挖钻机进行干挖法钻孔桩施工以及干挖法钻孔桩施工工艺和管理规范，进行基本的探讨和归纳。

一、工法特点

1、钻进中可借助于钻架滑道上的液压油缸向下加压，加快钻进速度。

2、这种钻进工法，是通过箱型抗扭钻桅和旋转动力头 (KDK) 来驱动各种钻具成孔的，使用可伸缩履带的全液压履带式起重机，移动和定位都很方便。

3、设备重量、整机功率配置和主执行机构的输出能力大，满足了某些特殊领域特种工程的施工需要。适应工程施工难度加大，质量和效率要求不断提高的现实情况。

4、设备的操作、控制采用机电液一体化，提高了设备运行的可靠性和操作的灵活性。如电脑自动测斜偏的自动显示系统，对提高成孔效率及成孔精度作用非常大。

5、伸缩式主动钻杆大大减少了辅助作业时间，而且也可按地层变化及时更换选择适用的钻头型式创造了条件。

6、泥浆排放少，对保护环境有利。

7、弃土方便，挖出的土渣，汽车可直接运走，减少了现场泥泞化。

8、直接挖土，自动排土。开启桶钻斗门不需人工配合。

9、吊装钻头、护筒等不需吊车配合。

二、适用范围

此工法适用于公路及铁路、桥梁、水利工程、城市建筑工程等的钻孔灌注桩施工，可以在土层、砂卵石和风化岩等地质条件下旋挖桩孔施工，钻机用磨阻式钻杆钻机，最大钻孔深度 70 米，最大钻孔直径大于 2.5 米，可在海拔 2000 米以上，环境温度 -20～+40 度的条件下施工。使用球齿钻头可以进行单轴抗压强度超过 100Mpa 的坚硬岩石的施工，由于配有动力头方向接头，可进行带套管钻孔或非套管钻孔作业。

三、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

开启的斗钻的底部及侧边，镶焊切削刀锯，在伸缩钻杆旋挖驱动下，

旋转切削挖掘层，同时使切削挖掘下来的土渣进入钻斗内，钻斗满装

后提出孔外卸土，如此循环形成桩孔。

四、施工工艺流程

制作钢筋笼→钻机就位开孔→设置护筒→旋挖钻进→清孔→下放钢筋笼→插入混凝土导管→灌注混凝土成桩→拔出导管→拔出护筒→混凝土养护。

五、施工要点

1、桩位的测量放样

采用全站仪坐标法来进行桩的中心位置放样，放样后四周设护桩并复测，误差控制在5mm以内。桩位用ø10mm、长度35-40cm钢筋打入地面30cm(四周填以水泥砂浆或混凝土来保护)作为桩的中心点，然后在桩位周围做上标记，既便于寻找又可防止机械移位时破坏桩点。

2、埋设护筒

护筒的作用为固定桩位，引导钻头方向，隔离地面水流入孔内，保护孔壁不坍塌，确保成孔质量。

a、护筒的要求

护筒选用整体式钢制护筒，壁厚5—8mm，高度3m，内径180cm。为了增加护筒的刚度，防止周转使用中的变形，在护筒的上口和中部的外侧各焊一道加劲肋。由于整个钻孔桩地下水位较高，故在施工前先用水平仪测出原地面标高、地下水位的高度，在埋设护筒时，护筒的顶端均高出地下水位2.0m以上，以增加孔内水头压力。

b、护筒的埋设

在埋设护筒前，首先对场地进行平整，垫高、清除杂物。施工中，护筒的埋设采用旋挖钻机静压法来完成。首先正确就位钻机，使其机体垂直度、钻杆垂直度和桩位钢筋条三线合一，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识护桩方向线位置。经确认护筒平面位置的偏差不大于50mm，倾斜度的偏差不大于1%，则将其四周用粘土填实，准备下一道工序的施工。

3、钻孔

a、钻机就位

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。

b、钻进

当钻机就位准确后即开始钻进，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5～8m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。同时，做好整个过程中的钻进记录。当回次进尺完成提升钻头时，斗内的土在自重作用下将两扇门关紧，防止土掉入孔内。出孔口后，通过钻杆上压盘挤压钻头上弹簧螺杆，使合叶门打开到出斗中土。

c、清孔、检孔、成孔验收

清孔：根据钻孔桩桩底的设计标高和护筒顶标高，计算出钻孔深度，用测绳检测孔深，到位后进行清孔。清孔采用挖斗反复捞取沉渣，直到其厚度符合规范和设计要求，保证清孔后的各项指标符合现场实际地质情况的需要。

检孔：主要检查孔径、孔的垂直度和孔深。用笼式检孔器检测。检孔器用ф22的钢筋加工制作，其外径等于设计桩径(150cm)，长度为6m。检测时，将检孔器吊起，把测绳的零点系于检孔器的顶端，使检孔器的中心、孔的中心与起吊钢丝绳的中心处于同一铅垂线上，慢慢放入孔内，通过测绳的刻度加上检孔器6米的长度判断其下放位置。如上下畅通无阻直到孔底，表明钻孔桩成孔质量合格，如中途遇阻则表明在遇阻部位有缩径或孔倾斜现象，则需重新下钻头处理。

成孔验收：成孔达到质量标准后，即可进行下道工序的施工。

4、钢筋笼制作安装

旋挖钻机的一个显著优点就是成孔快，且成孔后孔底沉渣很少。

所以只要在钢筋笼制作、安装上采取合理措施，避免安装时钢筋笼刮伤孔壁，就可以大大地降低沉渣厚度，有效防止塌孔的发生。这就要求在钢筋笼制作方面要严格控制，重点是钢筋笼外径和直线度，主筋搭接纵横筋交叉点的焊接质量必须符合设计要求。为此，要检查钢筋笼保护层垫块的设置。在这—工程中，垫块采用圆柱形砂浆垫块，沿钢筋笼每隔2m放置一组，每组设置4个，按90°均匀安放：既可避免笼体碰撞孔壁，又可保证混凝土保护层均匀及钢筋笼在桩体内的位置正确。

钢筋笼的吊装应3点起吊，保持笼轴线重合。入孔时，始终需保持垂直状态，对准孔位徐徐轻放，保持稳定，避免碰撞孔壁，一旦遇阻立即查明原因，禁止晃动和强行冲击下放。

5.水下混凝土灌注

水下混凝土浇筑是最后一道关键性的工序，施工质量将严重影响灌注桩的质量，所以在施工中必须注意以下几点：

?(1)导管必须严密，长度适中，保证底端距孔底30～50cm;

?(2)混凝二亡拌和必须均匀，坍落度控制在18～22cm，首批混凝寸：必须保证封底成功;

?(3)混凝土浇筑必须连续作业，严禁中断浇筑;

?(4)浇筑过程中应有专人记录，以防导管提升过猛或导管埋入过深，造成断桩;

?(5)灌注桩的顶面标高应比设计值高50～100cm，以确保桩顶混凝土的质量。

6 .质量标准

(1)成孔深度必须符合设计要求，以摩擦力为主的桩沉渣厚度严禁大于 300mm ;以端承力为主的桩沉渣厚度严禁大于 50mm 。

(2)根据不同的土质，地下水质选定泥浆技术指标。

(3)孔壁垂直度偏差控制在 H /100 以内。

(4)孔位、孔径、孔深必须符合设计及规范要求。

7.施工安全

(1)旋挖钻机操作应严格遵守操作规程。

(2)当遇到暴风雨天气时，施工须格外注意，特别是当风速达到 20m/s 时，应采取停钻措施，将钻头或负荷放在地面，动力头驱动器移到桅杆的下部。

(3)避免钻机在 10 º 以上的斜坡上作业，不要在斜坡上旋转机器、转向、丁字方向上行驶，以防发生倾覆危险。

(4)未浇筑的桩孔要采取跳板铺盖或围栏等保护措施。

(5)钻机上、下坡道如坡度超过允许范围应解体上、下。

(6)确认施工现场无电缆、光缆、地下管道等掩埋物，设备安装距高压线不得少于25米。

(7)多台钻机、吊车、泵车等在同一现场相邻或相近作业，要有防止设备及人员伤害的措施。

(8)特制软弱的地面上行走、钻孔应采用钢制路基箱。

8、效益分析

(1) SR250旋挖钻机，由于有垂直精度显示装置和自动调直装置，故成孔部垂直度精度非常高，从而大大减小了为保证桩孔内净尺寸而留放的施工余量，减少了浪费，采用长护筒施工保证了桩的完整性，减少超灌量。

(2)旋挖钻机附在履带上运动，移位自如，本身副卷扬具有吊装功能，钻杆自由伸缩，大量节约了辅助施工费用和时间。

(3)旋挖钻机直接出土，与回转式钻机相比，可节约大量的泥水处理费用和能源，并能减小对环境的污染。

(4)同等地质条件下，旋挖钻机的工效是普通回转钻机的 3 ～ 5 倍，只更换钻具可适应艰难、复杂的地理、地质条件下施工。

六、结束语

由于制定了确实可行的施工方案，并交底至施工班组及所有操作人员，特别是采用了SR250型旋挖钻机成孔，使得该工程桩基础施工的工期由原计划采用管桩55天工期缩短至20天工期，不但施工速度快、施工质量好，而且经济效益较显著，有力地促进了这项新技术在当地的推广使用，受到了业主和当地有关部门的表彰，效果很好。