探讨旋挖钻孔桩施工

农献

广西宁铁建筑有限公司

摘要：旋挖钻孔桩虽然在机械使用上消耗较大，但参与施工人员较少，把旋挖钻孔应用在基础工程施工中，可以极大缩短建设时间，提升施工成效。对此，本文结合质监所新建实验生产用房工程，对旋挖钻孔桩施工进行了详细探究，以此提升工程质量。
关键词：建筑工程；旋挖钻孔桩；工程质量

当前，我国建筑业迈出快速步伐，建筑工程规模及使用性能越来越高，该项施工技术因成孔时间短具有广泛性，并对生态环境相协调，已在道路工程、桥梁工程以及规模大且施工复杂基础等建设领域得到较好应用，可以充分符合工程项目具体建设实际要求。所以，本文针对旋挖钻孔技术进行详细研究，并结合实例展开。

1工程概况

质监所新建实验生产用房工程场地位于南宁市地洞口路质监所院内，建筑占地面积564㎡，总建筑面积1830㎡，为四层框架结构，根据室内±0.00按室外道路标高+300确定，建筑物C轴与旧楼外墙外侧边缘偏移420mm，新旧建筑变形缝宽度300mm。旧有建筑基础为毛石砌扩大基础，旧基础底标高为-2.00米,旧建筑基础扩大脚至新建实验楼C轴侧放脚宽度1.2米，设计新建筑桩承台边至旧建筑基础扩大脚间距为45mm。本工程基础形式采用钻孔灌注桩(摩擦端承桩)，桩端支承于圆砾土层中，桩端全断面嵌入该层深度不少于1.5米，桩长总长为11~15米，砂圆砾土桩端极限端阻力标准值4000Kpa；基础部份混凝土强度等级:桩身为C30；承台（桩帽）C30；垫层C15。承台顶面标高为-0.500m，承台连系梁与承台顶面平。

2施工方法

2.1施工工艺流程

本工程全部基础采用钻孔桩基础；计划投入一台三一SR205C10旋挖钻机旋挖钻机，根据现场条件钻桩施工顺序按照先施工ZH2（桩深15米）后施工ZH1（桩深11米），由 1轴向5轴方向推进施工，临近旧建筑基础的4根桩跳钻交替进行，相间隔小于2米的桩施工时间必须相隔48小时以上，并保证桩周围施工在24小时内，5m范围未扰动。施工时严格控制孔内沉砟厚度。混凝土采用商品混凝土公司供应，混凝土输送车运输，采用水下混凝土灌注工艺，控制灌注速度和灌注连续性，确保成桩质量。桩基完成后，按设计要求对全部桩基进行逐桩检测。其施工工艺流程图如图1。

图1钻孔桩施工工艺流程图

2.2钻孔作业

钻孔正式施工前，应选取一根桩，进行试桩，并将试桩成果报监理工程师审批，合格后再进行大量的钻孔桩施工。

钻孔过程中，要根据设计相关图纸要求制定符合拟建地的地质剖面图，并第一时间进入拟建地进行查验审核。完成好钻机配置，其顶端及底座要稳要平，在钻入过程中不要出现位移、沉陷情况，若出现上述情况必须第一时间加以处置。

开钻过程中，应慢慢进入施工，尽可能降低钻杆晃动幅度。真正开展钻进中，凭借电动机的作用转动钻杆，让钻头的螺旋叶产生旋转效果进行削土作业，等到装满装土桶要实施提钻操作，转入堆土处，利用反转作业把削来的土壤等物质卸下，完成上述操作再回位，进行多次操作，运走弃土即可。

实施施工时，在土层变化层取出土渣，查验和设计是不是相一致，并要钻渣作为样品存储，还需要登记好钻孔资料。若钻孔与规定标高相距1m左右，必须严控钻进深度及速率，避免超出钻孔要求，还需要核对地质数据，判断是不是达到钻孔规定的土层。当钻孔深度达到设计要求时，用长度为5m、外径为1m的钢筋笼探孔器检验孔径及垂直度，用标定过的测绳检测孔深，并报监理工程师确认，符合要求后进行清孔。钻孔桩钻孔允许偏见见表1。

表1 钻孔桩钻孔允许偏差

2.3清孔

根据地质条件和试桩结果，上层松散的淤泥用护筒隔开，-3米至-7米以下为粘土层，土质岩性较好，钻孔后孔壁光滑，而且护筒又高出钻孔平台30cm，杜绝了外界杂物落入，若钻孔满足设计规定的深度，要立刻在原位置用空转清除土壤，再停止工作，将钻杆提出除土，多次进行操作，直到孔底虚土达到规定厚度。如果孔底虚渣达到规定深度，需要放置钢筋笼，并使用水下混凝土灌注技术开展施工。

2.4钢筋笼的制作和安装

制作钢筋笼是在加工钢筋相关场所用加筋成型法，主筋使用电弧搭接焊，加强箍筋采用单面搭接焊。在此过程中根据施工图大小，放样制作一般箍筋、加强箍筋及主筋，并标识好主筋位于加强箍筋圈的某处，焊接过程中要让加劲筋里的每一根主筋的标识和主筋中部的加劲筋标识相对应，将加强箍筋扶正，并对主筋和加强箍筋的垂直度加以校正，再点焊到位，主筋上焊接好所有加劲筋后，把骨架放在支架位置上端，根据设计要求布好螺旋筋，并捆扎在主筋上。

本工程桩的长度处在11m～15m范围内，钢筋笼现场一节制作，施工场地吊装焊接。并要预先留好搭接位置，接头要错开摆放。在钢筋骨架外侧设定保护层厚度的定位钢筋，其间距垂直方向是2m，水平方向周围是4处，骨架顶端设有吊环，在加劲筋里设置三角或十字型用于支撑。

2.5混凝土灌注

本工程根据地质资料勘察和现场开挖情况，在圆砾层透水性好有地下水，但为考虑成桩质量，防止有少量裂隙水渗入，混凝土灌注仍采用水下混凝土灌注工艺。

灌注混凝土采用水下混凝土导管法灌注，采用导管内径Φ300mm，分节长2m，最下节长4m，为便于调节孔长，特制造1.5m和0.5m不等节长作调整。导管制作要坚固、内壁光滑、顺直、无局部凹凸。各节导管内径大小一致，偏差≯±2mm。导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，严禁用压气试压。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注砼时最大内压力p的1.3倍。

下放过程中应保持导管位置居中，轴线顺直，逐步沉放，防止卡挂钢筋笼和碰撞孔壁。水下混凝土配合比需满足耐久性混凝土要求。

3钻孔桩常见钻孔事故的预防及处理

常见的钻孔事故主要有坍孔、钻孔偏斜、掉钻落物、扩孔和缩孔等，并采用相应的处理方法，确保钻孔质量。

3.1坍孔

3.1.1坍孔原因

①、因为出渣后没有第一时间灌足泥浆（或水），或孔里有承压水，或钻孔穿过砂砾等强透水层，孔内水流出等而导致孔内水头之高达不到要求。

②、护筒埋置位置不深，下方孔口漏水、坍塌或孔口周围地表因水泡湿泡软，或钻机在护筒上产生直接接触，因为振动造成孔口塌陷，从而形成较大坍孔。

③、在松软砂层中钻进速度过大。

④、提出钻锥钻进，回转速率过大，空转时长过大。

⑤、水头过高，让孔壁渗浆或护筒底变成反穿孔。

⑥、孔清理后泥浆相对粘度、密度等系数减低，采取空气吸泥机作业将孔内泥浆清理后，没有在第一时间补足相应物质，让孔内水位比地下的更低。

⑦、清孔作业流程不符合规范，供水管嘴对孔壁进行直接刷与冲、清孔时长过大或清孔间隔时长过大。

⑧、钢筋骨架吊入孔内，与孔壁发生一定程度碰撞。

3.1.2坍孔的预防和处理

①、若在孔口产生坍塌情况，可马上拆卸护筒并填埋相应物质于孔内，再重新钻孔。

②、若在孔内产生坍塌情况，需判定坍塌之处，填入砂和粘质土等物质，回填物到至坍孔位置超出1m-2m即可，发现严重坍孔需填满整个孔，等到填入物沉降密实后再钻孔。

③、钻孔清理工作需委派专业人员负责，保障孔内水头高度达到要求。供水管不在必要情况下不与钻孔直接相连，要借用水池或水槽等，让水流速度降低再入钻中，以此避免孔壁被直接冲刷。要将吸泥机扶稳扶正，避免碰到孔壁。不应采用过强风，不应大于1.5-1.6倍钻孔中水柱压力。

④、钢筋骨架进行吊入，需精准往钻孔中点垂直放置，避免碰到孔壁。

3.2钻孔偏斜

产生钻孔偏斜的因素很多，必须先分析偏斜原因，再采用相对应的方法预防和处理。

3.2.1偏斜原因

产生钻孔偏斜的原因主要是以下几点：

①、钻孔中有大探头石或孤石存在。

②、在有倾斜的软硬地层交界位置，岩面倾斜钻进；或粒径相差较大的砂卵石层中钻进，钻头承受大小不等的压力。

③、扩孔过大位置，钻头摆动往一侧偏离。

④、钻机底座不稳不平或存在沉陷、位移不匀。

⑤、钻杆不直，接头偏向。

3.2.2预防和处理

有了钻孔偏斜的情况，需要用一定措施，以此保证钻孔质量。预防和处理措施如下：

①、钻机安装过程中需让转盘、底座平稳，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔以及护筒中心呈同条垂直线上，并常检验校对。

②、因为主动钻杆长度长，转动中上端摆动幅度相对较大。一定要为钻架设置导向架，控制钻杆的提引龙头，让它按照规定路线不偏离中心作业。

③、钻杆接头要一个个检验，第一时间调整校对，若出现主动钻杆不直现象，需使用工具调节，确保主动钻杆质量。

3.3掉钻落物

钻孔过程中可能发生掉钻落物事故，要有针对性的分析其产生原因，并预防处理该现象。

3.3.1掉钻落物原因

掉钻落物原因主要为：

①、卡钻时强提强扭，作业不按规定，让钻杆或钢丝绳超负载或疲劳断裂。

②、钻杆接头不良或滑丝。

③、电动机接线不正确，钻机非正向转动，钻杆不紧固。

④、转向套和转向环等连接不紧。

⑤、操作不当，掉入杂物。

3.3.2预防措施

要以预防为主，采用预防和处理结合方式，针对出现掉钻落物情况，及时处理，确保质量。

①、开钻前要清理孔里杂物，少量铁件用电磁铁取出，较大杂物与钻具也能使用冲抓锥完成清除，再对护筒上端用盖封住。

②、常检验钻杆、钻具、钢丝绳以及联结装置。

3.3.3处理方法

掉钻后要第一时间弄清状况，如果是遇到钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住要先完成孔内物质清理，让打捞设备可打捞钻锥与钻杆。

3.4扩孔和缩孔

扩孔较为常见，通常表现出表局部的孔径较大。在地下水处于流动态、土质松散地质或钻锥摆动幅度超过规定，容易产生扩孔，扩孔成因和坍孔一致，从轻到重依次是扩孔、坍孔。如果只是孔内小部分产生坍塌而导致扩孔，钻孔深度仍可满足设计要求就不用处置，只是灌注混凝土数量极大增大。如果由于扩孔后还依然坍塌不利于钻进工作，要根据坍孔问题处置。

缩孔就是孔径非常规缩小，通常情况下是钻机钻进时有卡钻、钻头提不出或提外鸣叫的现象。缩孔原因有两种：一是钻锥焊补没有在第一时间完成，磨损严重的钻锥通常会形成小于规定桩径的钻孔；二是因为地层中有橡皮土，接触水后膨胀导致孔径变小。每种钻孔方式均会产生缩孔。为避免缩孔，针对第一种形成原因的措施是第一时间修补设备，针对第一种形成原因的措施是要用小失水率的高质量泥浆护壁并按快转慢进原则，反复钻2、3次；或用卷扬机吊住钻锥四处多次扫孔以此增大孔径，等到让缩孔处符合规定后停止。针对存在缩孔情况的孔位,钢筋笼放置后要立刻浇灌混凝土,以此降低桩身露筋或缩径的产生概率。

结束语
综上所述，旋挖钻孔桩施工技术在质监所新建实验生产用房工程中的应用是有一定优势的，表现出施工速度快、施工质量好，关键是能适应该工程实际。同时应预防钻孔桩常见钻孔事故产生，若出现事故及时处理，的预防及处理，保证桩基础施工质量，从而提升建筑工程整体质量。

参考文献：

[1]刘海彪. 钻孔灌注桩施工工艺流程及质量控制措施研究[J].工程技术研究,2019,4(7):255-256.

[2]张莉方,陈雪霞.浅谈建筑工程机械钻孔灌注桩施工技术与质量控制[J].   中华民居(下旬刊). 2014(03):295.

7