时间：2023-03-10 15:02:29
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关键词：旋挖桩；成孔方法；扩孔；钢护筒
中图分类号： U443.15+4 文献标识码： A 文章编号：
1 引言
由于人工挖孔桩存在安全隐患，在很多地区限制使用；旋挖钻孔作为灌注桩中的一种施工工艺，相比其它钻孔灌注桩有作多方面的优势，主要优点：1、施工速度快，施工效率在适合的地层同比钻、冲孔桩机可提高5～6倍；2、施工精度比较高，施工过程对桩深度、垂直度、钻压、钻筒内装土容量等均可以通过机身电脑控制；3、噪声小，特别适合在市区或居民区使用；4、有利于环保，旋挖桩机施工泥浆用量比较少，施工过程中泥浆的主要作用在于增加孔壁的稳定性，大大减少了泥浆的排放，对周围环境的影响比较小，同时节省了泥浆外运的成本；5、无需提供动力电源，目前市场上使用的旋挖桩机都采用机身柴油发动机提供动力；6、适用地层广泛，如果在旋挖桩机施工过程进行相应的技术控制，由于旋挖桩机配置钻头的多样性，旋挖桩机可以适用各种地层；7、经济性好，由于旋挖桩机自身特点，同比钻、冲孔桩以及人工挖孔桩的经济性都较好，较低碳环保。山东省颁布了《旋挖钻孔灌注桩施工技术规程》，重庆地区也正在颁布《旋挖成孔灌注桩工程技术规程》；为旋挖成孔灌注桩设计和应用提供了依据和规范。以后对旋挖成孔灌注桩的使用将更加广泛。但由于旋挖成孔灌注桩做为一项新技术，实施经验较少，加之基础工程复杂多变；本文主要和同行探讨旋挖桩设计常见问题及成孔工艺选择等技术问题。
2 设计旋挖成孔灌注桩的常见问题
1、设计需考虑地质特性的差异，旋挖桩灌注桩（以下简称旋挖桩）与普通钻孔灌注桩相比，其造价低，优势明显。但如果无视实际地质情况，滥用此桩型，将会得不偿失。旋挖桩有一定的适应范围，旋挖成孔灌注桩宜用于填土、粘性土、粉土、砂土、碎石土、软岩及风化岩等岩土层以及较松散的、粒径较小的卵砾石层，在粘性土层钻进效果最佳，而在硬岩层、较致密的卵砾石、孤石层施工比较困难，并容易发生孔内事故和机械事。重庆地区地层从上至下大多数为杂填土、粉质粘土、强风化泥岩（砂岩）、中风化泥岩（砂岩）；适合使用旋挖桩。
2、设计需考虑桩型的差异，旋挖桩较少用于大桩径施工，由于大桩径施工需要的马力较大，对旋挖机动力头与液压系统要求较高，而马力越大型号越高的旋挖桩机的价格也相对较高（目前施工队较少），因此在我国目前大桩径施工较少采用旋挖桩，大桩径工程桩施工仍被传统冲孔桩机占主导地位。旋挖机主要适合桩径为800mm、1000mm、1200mm、1600mm。另外由于旋挖桩桩基直接用电动机作为传力机构，没有变速装置，产生的扭矩较小，桩长不宜大于40m。旋挖桩也可以采用扩底的方式提高承载力；当采用扩底旋挖灌注桩时，扩底直径不应大于2.5d；重庆一厂区使用的厂房项目，设计采用扩底旋挖灌注桩（考虑扩底增加承载力），桩径800mm每边扩底200mm。但由于扩孔一般采用的是机械重力式双翼合金扩底专用钻头，扩底工序较复杂，扩底后沉渣更难清理；目前大多数施工队伍难于施工扩底旋挖灌注桩，建议设计人员从经济和施工综合考虑，对一些扩底要求不大的桩，如厂区构建筑物桩基采用增加桩长（包括嵌岩深度）的方式提高承载力以满足要求，做成不扩底桩。
3、设计需考虑施工操作的差异，重庆地方标准《旋挖成孔灌注桩工程技术规程》（征求意见稿）要求旋挖桩操作的场地满足“场地平整度、承载力应满足旋挖钻机使用说明书对场地的要求。使用说明书未作具体要求时，应满足桅杆倾斜小于2度，场地地面（地基）承载力大于150kPa要求或采取其它有效保证措施”。旋挖桩对场地要求比较严格，旋挖桩机工作状态自重一般在70t左右，但其履带与地面接触面积约7.0m2，所以要求的地基承载力在lOOkPa左右，特别在填土地区，如果地表没有进行硬化或换填处理，地表水比较丰富或雨季施工要慎重考虑，否则采用旋挖桩机施工移机就非常困难，严重浪费机械优势。一般填土层地基承载力通常不能满足要求，所以对于表层为填土的场地对旋挖桩机的施工路线应进行处理；建议处理方式采用需铺200mm厚一层（厚度可根据具体情况调整）片石或碎石碾压。当由于下雨造成回填土饱和性过高时采用挤於置换法，先在场地设排水沟，沿开挖的基坑边设300mm宽水沟一道，沟深最浅处不小于200mm，纵坡不小于5‰。沿沟长不大于30m设500ⅹ500ⅹ1500（深）集水坑一个井设潜水泵一台抽水。然后钻机分层碾压，直到碾压不动为止。换填骨料：分为基础骨料、中层骨料和面层骨料，最大粒径不应超过400mm，均采用强度不低于30MPa的砂岩片石，各种粒径所占比例大致如下：（1）基础骨半：300mm~400mm占40%, 200mm~300mm占40%，200mm以下的占20%;（2）中层骨料：200mm~300mm占40%, 100mm~200mm占30%,100mm以下的占30%;（3）面层骨料：50mm~100mm占30%,50mm以下的占70%。从经济性考虑，建议基础施工避开雨季。
3 旋挖成孔灌注桩的成孔方式选择
目前挖成孔灌注桩的成孔方法有四种：干作业旋挖成孔、湿作业旋挖成孔、全护筒护壁旋挖成孔、复合工艺旋挖成孔。干作业旋挖成孔适用于地下水位以上的素填土、粘性土、粉土、砂土、碎石土及风化岩层等无需护壁措施的相对较好地质条件的场地。湿作业旋挖成孔（即泥浆护壁）适用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层。全护筒护壁旋挖成孔适用于适用于松填土地质、砂卵石地质、厚度较大的淤泥（质）地质等软弱地质、喀斯特溶岩地质、地下水位较高、有承压水的砂层。复合工艺结合旋挖成孔适宜用于漂砾石层、多年冻土地层以及坚硬岩石地层中，在这类地层中施工凸显了旋挖钻机施工的局限性，只有采用与其他钻进工艺相结合才能最大限度的发挥旋挖钻机的优越性，否则在现有技术和条件下很难发挥其优越性。几种成孔方式，孔顶部都需要护筒，防止顶部土层的坍塌，一般情况的项目干（湿）作业旋挖成孔就能满足要求。在高填方地基也需要采用全护筒护壁旋挖成孔，建议采用规程方法下部采用稳定液，但填土多数含有开山放炮形成的块石．而块石填土与钢套管管壁之间的摩阻力远比粘性土、粉土及淤泥等填土大，造成钢护筒下管后拔出困难，若将套管留在孔内则施工费用太高，需要采用振动锤边振动边上拔套管，由于边提套管边浇筑混凝土，保证桩身混凝土质量至关重要。总之，成孔方式主要影响着孔洞的坍塌和桩身质量。
4 结束语
旋挖钻机作为一种新型钻孔设备，它比普通钻孔灌注桩相比，具有相应的优越性。要充分发挥其优点需要因地制宜，但由于目前实施经验较少，需要更多的总结和研究；本文主要从重庆地区的项目实践探讨旋挖桩设计常见问题及成孔方式选择等问题，为旋挖桩的使用提供参考。
参考文献
[1]《旋挖钻机》中华人民共和国国家标准GB/T21682—2008
【关键词】旋挖桩；灌注桩；施工成本；绿色施工工艺
引言：旋挖成孔灌注桩在国际上的发展已经有几十年的历史，被誉为“绿色施工工艺” ，其特点是工作效率高、施工质量好、尘土泥浆污染少、使用范围广机械化程度高，近年来在我国逐渐被人们认识和应用。裕丰荔园项目根据实际情况采用旋挖成孔灌注桩，取得了较好的经济与社会效益。
1.旋挖桩工作原理简介
旋挖成孔施工是利用钻杆和钻斗的旋转，以钻斗自重并加液压作为钻进压力，通过钻斗的旋转挖土，使土屑装满钻斗后提升钻斗卸土。施工时，旋挖钻孔首先转动底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将岩土装入钻斗内，然后由利用钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，如此循环不断削土、取土、卸土直至钻至设计深度为止。（右图为本项目使用的旋挖桩机）
2.项目概括
裕丰荔园住宅小区项目位于南宁市大学东路，两栋三十二层的高层住宅楼，地面两层商铺三十层住宅，两层地下室，基础采用旋挖成孔灌注桩基础，场地岩土层分别为：人工堆填杂填土，粘土，粉质粘土，粉砂，圆砾，泥岩。根据地勘报告，从场地地质及施工条件来看，因桩长较长，不宜使用人工挖孔桩；因场地存在粉砂与圆砾层，静压预制桩较难穿过；项目处于市中心，周边有学校及住宅小区，若采用钻（冲）孔灌注桩，现场文明程度差，对周边影响较大。经综合考虑后，本项目采用旋挖桩成孔灌注桩，持力层采用中风化泥岩，桩径有800mm，1000mm，1200mm三种，桩长在28m～41m范围之内，施工采用旋挖成孔泥浆护壁后安装钢筋笼，水下灌注砼施工方法，共计旋挖桩184根，工期约为两个月。
3.旋挖桩及其他配套施工机械设备
本项目施工采用商品混凝土，由混凝土公司负责罐装运送，并采用泵送工艺浇筑，现场无需设置相应机械。但现场加工钢筋，制作护壁泥浆，钢筋笼吊装等施工工序仍需要配置相应的配套机械设备。所需施工机械设备见下表一。
右图为本项目旋挖桩机及主要配套设备施工时的现场照片，上为旋挖桩机及吊装钢筋笼所需的吊车，左侧为加工钢筋笼，下为制作护壁泥浆的泥浆池。
3.旋挖桩成本构成分析
本项目共使用的800mm，1000mm与1200mm三种桩径，无扩大头，桩长按35m。根据施工图分别计算各项成本构成，其中纵筋与箍筋均按三级钢；桩纵筋一半按桩全长，一半按2/3长度；箍筋加密区按5d（d为桩径），加劲箍间距2m；计算依据为本项目施工时原材料价格：钢材4500元/吨，混凝土 300元/ m3 ，施工费按折算的330元/ m3（包含人工，机械进场费等），下面以800mm桩径为例
1） 桩径为800mm：
a） 混凝土：
混凝土方量：0.503×35=17.6m3；
混凝土成本：17.6×300=5280元
b） 钢筋（纵筋10 22，箍筋 8@200）：
纵筋重量：（5×35+5×35×2/3）×2.98=869 kg
箍筋重量：（13.6×31+13.6×2×4）×0.395 =210 kg
加劲箍：17×2.5×1.58=67 kg
合计钢筋重量：869+210+67=1146 kg
合计钢筋成本：1146 ×4500/1000=5156 元
c） 施工费：17.6×330=5808元
合计成本：5280+5156+5808=16244元
2） 旋挖桩成本分析表：
4.总结
根据比较和分析，因本项目桩端承载力较低，桩端承载力仅占总承载力的一半左右，按上表单位承载力成本，1200mm、1000mm的桩径分别比800mm的桩径高出16%和33%，在此情况下，采用小直径桩比大直径桩单位成本更低。因此，在工期允许下，桩端承载力偏低时，采用小直径的桩更为经济。
关键词:复杂地质；钻孔灌注桩；质量控制
中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：
钻孔灌注桩基础作为一种深基础型式，已经十分广泛地应用于高速铁路桥梁的施工过程中。在实际的高速铁路桥梁的施工过程中，常常需要深入岩层数米进行钻孔，又由于岩层硬度十分大，尤其是高硬度花岗岩，从而导致钻孔灌注桩施工十分困难，而钻孔灌注桩施工质量控制也是难上加难。本文主要以某特大桥工程为例。该大桥总长为56.46千米，主要位于一级阶地与二级阶地维修简区，相对而言，地形都比较平坦。在该特大桥工程施工中，桥梁基础全部是运用了钻孔灌注桩，一共有4758根灌注桩，这些灌注桩直径为三种：1米、1.25米和1.5米。此大桥工程施工区域主要是由淤泥质粘土层、泥岩夹砂岩层、中粗砂层、粉质粘土层组成的地质，而地质中的泥岩夹砂岩层具有很强的抗压性，抗压强度为0.21兆帕斯卡与26.9兆帕斯卡之间。由此可见，该特大桥工程施工区域地质条件十分复杂，钻孔灌注桩施工也十分困难。因此，保证在复杂地质条件下，该特大桥仍可以正常进行钻孔灌注桩的施工，并控制钻孔灌注桩施工的效率的质量至关重要。
一、桥梁工程施工区域的地质情况
根据相关资料表明，该特大桥工程施工区域的地质情况如下：该特大桥工程施工区域的主要地层是由细砂、粉质黏土、细圆砾土、第四系全新统人工填筑粉质粘土、冲积淤泥质粉质黏土、砂类土、白垩系泥岩、第四系上更新统冲积黏质黄土和砂质泥岩等构成的。单轴抗压强度为60千帕与300间，而局部最大单轴抗压强度可以达到400千帕。
根据地质设计相关资料表明，在钻孔最初的环节中如果采用反循环钻机进行试孔，成孔的概率不会很大，钻孔钻了40米深度时就整整耗费了三天，并且由于钻头磨损的十分厉害，已经不可以在往深处钻孔。紧接着就使用中联220型旋挖钻钻机与摩阻杆配合的方法进行试孔，所得结果和上述方法一致。
最终专家对钻孔后的岩层样本进行分析，初步判断地质条件与设计所提供的地质条件不是完全一致，存在出入。因此，相关人员就沿着施工地点，每五百米就对地质进行钻探从而取样，对岩层样本进行单轴抗压强度测试，测试结果表明，粘性土和中粗砂类组成了地层上方，泥岩夹砂岩组成了地层下方，每层分布都不均匀，除此之外，泥岩夹砂岩层的单轴抗压强度为0.21兆帕斯卡与26.9兆帕斯卡之间。
二、主要质量控制方法
（一）、选用与该特大桥工程施工区域地质相适宜的机械设备
1、反循环钻机施工
该特大桥工程地质条件比较复杂，并且泥砂岩的硬度也比较大，平日里常用的反循环钻机，由于反循环钻机带动钻杆的钻杆直径、卷扬机功率和传递至钻头的扭力都不是很大，又由于地壳硬度都比较大，所以导致在给地层钻孔时，会浪费大量时间，严重影响了成孔的效率。除此之外，在钻孔的过程中，硬度比较大的地壳会使钻头磨损的十分厉害，因此，在钻头钻进地壳时，要随时对钻头的合金部分进行修补。对钻机二次加压会损害钻杆，最终导致修理钻机的时间远远多于钻孔的时间。
2、冲击钻施工
粘性土、粉质粘土黄土以及人工杂填土层钻孔灌注桩施工常常使用冲击钻，冲击钻十分适合漂石层、岩层等的钻孔灌注桩施工，就算是流沙层也能使用，但是淤泥质土禁用。
冲击钻施工虽然适用广泛，但是也有一些缺点，如下:
① 、地质条件比较复杂，地质层与层之间差异很大，钻孔时需要根据地层的具体情况适时大幅度调整泥浆比重，而泥浆护壁很难控制。
②、对于不同地层钻孔时，需要使用不同钻头以及调整至适宜的冲击速，导致钻孔很难控制。
③ 、冲击钻钻孔很难确保成孔的质量。
3、旋挖钻钻孔施工
旋挖钻机有很大的扭力，应用于较大硬度的地壳中时，不需要耗费太多时间，钻头的磨损程度也不大，提高了成桩的效率，能够按时完成工期。在旋挖钻钻孔施工过程中，钻杆和钻头的适当选择对钻孔而言至关重要。
（1）、钻杆的选择
旋挖钻机钻杆主要有：摩阻式伸缩钻杆、自锁凯式钻杆和机锁式钻杆旋挖钻机钻杆。摩阻式伸缩钻杆可以应用于沙层、土层等钻孔。自锁凯式钻杆加压点多，由于要求操作手法不是很高，十分利于操作，但维修十分麻烦。
（2）、钻头的选择
由于每种钻头都拥有不同的底部刀盘开口，所以可分为：开口面积是钻头底面积一半的双向开口的捞沙斗和开口面积是钻头底面积三分之一的单开口的捞沙斗。双向开口的捞沙斗适用于土、沙和强风化岩。单向开口的捞沙斗适用于中风化岩层。在对较软地层进行钻孔时，钻头刀盘与钻头底部斗齿之间所成角度应该保持在40度到42度之间；在对较硬底层进行钻孔时，钻头刀盘与钻头底部斗齿之间所成角度不应该超过四十四度。
（二）、确定该地质情况下成孔的各种参数
1、泥浆控制参数
在进行钻孔灌注桩的施工过程中，泥浆需要符合一定的标准，有较高的要求。在对砂层进行钻孔时，要掌握好往里钻的速度，不可以太快。为了不破坏泥浆护壁，应该合理加重泥浆的比例，大多情况下保持在1.15与1.3之间，从而确保砂层护壁不会因为不稳定而引起塌孔。除此之外，泥浆还应该符合以下各种性能指标：相对密度控制在1.1和1.3之间，粘度控制在16帕斯卡到28帕斯卡之间，胶体率95％，含砂率应该小于4％，失水率应该控制在每30分流失20毫升水分，PH也应该保持不小于6.5。
2、钻机钻进控制参数
加油压与钻头和钻杆本身的重量都是钻孔的动力，可以开孔钻进。在对粘土层进行钻孔时，打多数情况要将每次钻程保持在300毫米到500毫米之间，钻头钻速保持于15 r／min与18r／min之间。在对砂层进行钻孔时，使用加压钻，要根据实际情况，分析要选用的扭矩和压力，钻斗转数要保持于10 r／min与15r／min之间。在对泥砂岩层进行钻孔时，钻头钻速要保持于6r／min与lOr／min之间。等到砂、土和泥浆装满钻斗，就提高钻斗卸渣，与此同时，还要关注孔内水位的转变，放入泥浆后，要保持泥浆的页面不低于护筒最高面一米。为了预防孔壁坍塌事件，钻斗在砂层升降速度应该保持在0．5 m／s 与0．7m／s之间，泥岩层的升降速度保持于0．9 m／s与1．1m／s之间。空斗下钻至砂层时速度保持于0．6 m／s与0．8m／s之间。当钻头钻进砂层时，应该减缓速度。
总结：
钻孔灌注桩基础作为一种深基础型式，已经十分广泛地应用于高速铁路桥梁的施工过程中。钻孔灌注桩从头到尾的施工过程都比较隐蔽，质量检查十分不便捷。因此，在钻孔灌注桩施工过程中加强质量控制至关重要。本文根据我部对施工过程中采用的质量控制方法进行了总结，希望可以对钻孔灌注桩施工工程有所帮助。
参考文献：
[1]崔登云.深水超长钻孔桩成孔工艺及水下混凝土施工技术[J],铁道建筑技术，2007(2):39-42．
【关键词】 旋挖钻机 施工 质量控制
1 前沿
旋挖钻机二战以前先在欧美国家发展并开始使用，到了70～80年代在日本得到快速发展成熟，我国于80年代从日本引入投入到工程应用中，近年来得到大量使用。其成孔原理是：在钻杆的扭矩作用和加压系统的合力作用下，让带有活门的桶式钻斗旋转进尺，在钻斗旋转过程中旋起的钻渣从钻斗下方的底口进入钻斗内，当钻斗内装满钻渣时，扭矩反力显著加大，并通过操作室内传感装置反映出来。随后在机组人员操作下，使钻杆反向旋转，由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土。如此循环反复，不断取土、卸土， 直钻至设计深度[1]。旋挖钻机凭借其施工机械化、自动化程度高、钻孔扭矩输出功率大、钻孔成孔质量好、施工环境污染相对较小等优点在我国基础工程施工中得到越来越广泛的运用。且工法日趋成熟，已经占据很大的市场份额，主要用于市政建设、公路桥梁、工业和民用建筑、地下连续墙、水利、防渗护坡等基础施工。
该文通过总结保利集团（股份）有限公司广州芳村投资的6栋商品住宅楼工程采用旋挖钻机施工的实际经验对施工过程中质量控制提出自己的见解。保利集团芳村住宅楼桩基础工程共6栋住宅楼，地下1层、局部2层，地上为17～38层以及局部1～3层的配套楼。该工程钻孔灌注桩总数为948根，工程量大，工期105天，工期相对紧张，采用旋挖钻机进行施工。工程实践证明，采用旋挖钻孔施工工艺无论在工期还是在质量上都很好都达到了工程预期目标和效果，鉴于旋挖钻机施工的广泛性，其施工过程中的质量控制显得尤为重要。
2 旋挖钻机的主要施工工艺
2.1 平整场地，砖渣换填
本工程是新开挖后的基坑面，场地岩土层按地质成因分为第四系填土、冲积土、残积土和白垩系基岩。针对该工程现场场地硬化条件差的状况对整个基坑工作面进行1m左右砖渣换填以硬化场地，方便旋挖钻机行走。
2.2 测量定位，埋设护筒
由测量工程师根据业主单位提供的控制坐标点对桩位进行放样定位，放样后由钻机开钻到相应深度，在挖掘机械配合下埋设护筒，埋设护筒时应确保护筒高于地面20～30cm。护筒埋设完毕后，应由测量工程师进行护筒复核工作，确保护筒偏位不超过施工要求。若钻机开钻工作无法及时，导致现场作业中无法保证桩位定位点的准确性，需重新测量定位，确保桩位偏差范围在规范允许范围内。
2.3 钻机成孔，清理沉渣
钻机开始钻进后，锁定钻机角度及垂直度，在钻机钻进过程中不断注入新鲜泥浆，确保泥浆能够发挥其固壁作用，避免孔壁发生踏孔；钻进到设计深度后，将钻头停留在原处旋转数圈，将孔底虚土及沉渣清理出来，施工员用测量重锤量测钻孔深度及沉渣厚度，确保孔底沉渣厚度一定要满足相关规范和施工组织设计要求。
2.4 吊放钢筋笼，浇筑混凝土
成孔后，吊机配合旋挖钻机，吊放钢筋笼。由于旋挖钻成孔过程中形成的泥皮相对较薄，钢筋笼在吊放过程中，应注意尽量不要摩擦孔壁，避免由于泥皮的掉落影响孔底沉渣和导致踏孔。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，所以在施工中必须引起高度重视。灌注与成孔时间间隔一般不超过4个小时。灌注前首先检查漏斗、测试仪器、量具、隔水塞等各项器械的完好情况。混凝土浇筑过程中必须控制好导管埋深，尽量要保持在2～6m[5]，保持灌注连续性即中途不得停歇，拔管速度不得过猛或拔出[2]。另外配备专职人员测量导管内外砼高差，确保灌注连续并填写水下砼灌注记录表。
2.5 拔出护筒，完成浇筑
护筒拔出过程要缓慢，避免因拔出过快而导致水下桩混凝土成型后出现蜂窝麻面。
整个施工工艺的流程总结如图1。
3 旋挖钻机的质量控制
3.1 控制桩位坐标，确保桩位准确
工程开工前，应向业主单位确定复核工程控制点坐标，同时测量工程师复测控制点坐标是否复核建筑施工相关规范，在施工过程中，应当配备2名以上测量放样人员，在放样定位工作中分别负责桩位放样及复核工作，保障桩位偏差符合设计要求，严格控制桩位坐标。
3.2 控制泥浆质量，确保有效发挥固壁作用
在钻孔施工过程中必须根据相关施工经验配备适合于旋挖钻机成孔特点的泥浆，适当添加膨润剂，同时控制好泥浆砂率、粘度。同时，在施工过程中做到实时试验，检测孔内泥浆的各项指标（泥浆取样应选在距孔底（槽底）20～50cm处），确保泥浆能够发挥良好固壁作用[3]。相关控制系数如表1：
3.3 控制孔内泥浆水位，防止发生塌孔
钻机钻进过程中，实时监测孔内泥浆水位，控制好孔内泥浆高度，防止孔内塌孔，造成施工困难。一般控制要高于孔底2m以上[4]。
3.4 控制沉渣量，确保与持力层有效粘接
成孔后，测量孔内沉渣厚度，一般不大于5cm，同时应控制好成孔后与浇筑水下混凝土的时间关系，防止因为间隔时间过程，造成较厚沉渣，影响成桩质量；如若时间间隔过程，则应重新用钻机进行孔钻，利用正循环或反循环带走孔内沙粒，控制沉渣厚度。
3.5 控制混凝土和易性，确保成桩质量
水下混凝土应保证良好的粘聚性、流动性和保水性，符合和易性的相关要求。混凝土强度等级一般为C30～C40，粗骨料最大粒径不得大于25mm，坍落度200±20mm，扩散度为34cm～45cm。
4 结语
旋挖钻机在该项目基础灌注桩施工中充分体现了旋挖钻机的优势和特色，它既能确保工程的施工进度，同时在后期桩基检测中能取得较好的效果。该项目采用旋挖钻机施工，耗时102天，提前3天达到业主要求。在低应变检测中优良率高达100%，这充分体现了其施工效率高，成桩质量好的优点。
参考文献：
[1]戴振洋.浅谈旋挖钻机的施工应用及常见问题处理[J].山西建筑，2010，（3）：343-344.
[2]张建英，邢心魁，姚克俭.大直径旋挖钻孔灌注桩应用实例[J].岩土工程技术，2003，（3）：175-179.
[3]张承骞.旋挖钻孔施工中的泥浆控制[J].科技信息-建筑与工程，2009（7）：259-305.
[4]陶坤.旋挖钻机在桩基础施工中的应用与分析[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2007（2）：37-39.
[5]赵希铸，倪顺年，浅析旋挖机钻孔灌注桩施工质量控制[J].黑龙江科技信息（建筑工程），2009（10）：235.
关键词：旋挖钻；施工工艺；质量通病；
中图分类号：TU755文献标识码： A
1、引言
随着社会经济的快速发展，国家加大社会基础建设的投入，钻孔灌注桩在公路桥梁工程上的应用也有不断普及的趋势，由于其质优、环保、节能的施工技术，从而得到快速发展。实际上，旋挖钻机施工工艺是近期才在我国兴起的一种先进桩基施工技术，施工工艺具有高效、环保的特点，适合一些工期短的市政工程和建筑工程。本文对有关旋挖钻成桩施工工艺及其质量通病控制进行分析和探讨，不足之处，敬请指正。
2、旋挖钻成桩施工工艺特点
2.1环境污染小
旋挖钻机能够让泥浆处于一个循环之中，或者是干成孔作业，噪音和常规循环钻机相比具有噪声小的优势。
2.2 成孔速度快、钻孔直径范围广
旋挖钻机的可成孔直径是0.6-3.2米，土层中利用长为50米直径为1.2米的灌注桩仅仅用4个小时的时间即可完成，和常规钻机相比较而言，程控速度较快。
2.3 行走移位方便快捷
旋挖钻机能够利用履带等进行迅速快捷地移动，可以到达一些较难到达的位置。
2.4桩孔对位准确
通过先进的电子设备即可实现精准对位，让钻机保持在最佳的状态，利用主机井架控制系统对机架的垂直度进行调整，确保钻孔质量。
3、旋挖钻成桩施工的应用范围
旋挖钻成桩施工的施工方法较为适合用于粘性土、粉质土、砂土等地质的钻孔灌注桩施工，也可以用于建筑工程的深基坑支护桩作业。
4、旋挖钻成桩施工原理
旋挖钻机利用自身的移动装置，到达目的位置，让其自身所带的动力，供给钻孔所需钻压和扭矩，结合各种类型钻头钻具对地层进行切削，通过可伸缩钻杆和钻头的特别构造，让钻孔的速度大幅度提高，成孔之后现场分阶段进行钢筋笼的制作，以及井口吊装焊接，对标高进行控制，成孔之后要清孔，然后灌注后二次清孔，确保浇灌水下混凝土能够成桩。
5、旋挖钻成桩施工工艺
5.1 工艺流程
首先进行场地平整，测量定位后待钻机就位，进行护筒的安装、钻机钻孔，成孔之后进行钢筋笼和导管的安装工作，对水下混凝土进行灌注，最后成桩。
5.2 施工准备
（1）施工场地找平，保证钻机在施工时不会沉陷。（2）测量定位。（3）机械引孔，引孔时埋设一定厚度的钢板。（4）旋挖钻机就位，把钻机放入预定位置，钻头定位后，上报核准。
5.3 钻孔施工
（1）待钻机就位，注入泥浆，开始钻孔。（2）主动钻杆入孔之前，确保钻杆匀速慢速钻进，直至全入后才可加大速度。（3）钻进时，回转斗的底盘斗门应始终处于关闭状态，避免回转斗内砂土落入泥浆，泥浆配比为1：3，泥浆面要大于护筒顶40cm。（4）钻进尺度要保持一致，防止出现埋钻事故，对回转斗的提升速度进行控制，过快和过慢都不符合规定，假如速度过快，泥浆会对孔壁泥皮产生冲刷，对孔壁的稳定性造成破坏，极易引发坍塌事件。假如提升速度过快，对下部产生一定的压力，导致吸钻情况和孔壁颈缩的情况，因此在易缩径的地层中，应增加扫孔次数，并挤压孔壁，避免出现缩径的现象。最后，按照以上的顺序循环进行，直至设计高程，最终成孔。
5.4 清孔
桩孔终孔之后，把钻斗的高度提升，泵入性能指标要符合设计标准，循环半个小时以上，确保流出孔口的泥浆不会出现块渣，泥浆比重约为1：2，孔底沉渣不要超过15cm，此时停止清孔。第一次清孔之后要立即完成钢筋笼吊放及节段的井口焊接工作。全部安装之后进行第二次清孔，待同时满足沉渣厚度不大于10cm，以及泥浆比重不大于1.15时，二次清孔可以终结。
5.5 钢筋笼制作安装
旋挖钻机成孔的速度快，因此要提前做好钢筋笼的准备工作，为了减少井口焊接工作，按照现场起重能力的大小，节段长度约为20m，每一个节段加工焊接要符合设计要求，而且要经过检验。
5.6 水下混凝土灌注
水下混凝土浇筑和常规钻孔桩在施工工艺方面是相同的，但是具体施工环节需要注意一下几个方面：（1）导管需严密，长度要适当，确保底端和孔底留出40cm左右的距离；（2）混凝土拌合要均匀，坍落度在20cm左右；（3）混凝土浇筑要连续进行，不能中断浇筑，导管在混凝土面的埋置深度要在3m左右，最大不能超过5m；（4）具体浇筑时要有质检人员指导，避免出现导管提升过猛或者导管埋入过深的情况，容易导致断桩；（5）灌注桩的顶面标高和设计值相比而言要高出0.5m，保证桩顶混凝土的质量符合设计要求。
6、旋挖钻成桩质量通病控制措施
6.1 成孔质量控制
（1）定位。首先，旋挖钻成孔之前要先定位，护筒安置在固定位置然后复核标高，护筒周围土体进行检查，土体的密实情况，避免在钻孔时出现漏浆的情况；其次，施工过程中可以采取隔孔施工的方法，并且按照钻孔灌注桩的顺序进行，先成孔后孔内成桩，在桩的一侧向桩身移动，对桩造成压力，特别是刚成桩时，桩本身强度较小，在对混凝土进行浇筑时，桩孔是要利用泥浆维持平衡，因此采用隔孔施工技术可以有效预防缩颈和坍孔，这是一个较为稳妥的对策。
（2）对桩身成孔的垂直精度进行保证。保证成桩质量的前提条件就是桩身成孔的垂直精度。假如垂直精度不够，将造成钢筋笼和导管无法沉放的情况。为了保证成孔垂直精度能够符合设计要求，一方面要加大桩机的支承面积；另一方面，在开钻前期，在成孔深度约为5m时，要及时对相关垂直度进行校核，把垂直度误差控制在一定范围之内，每一个部件都能正常运行，然后再加速钻进，对垂直度进行校核贯穿于整个施工过程，成孔之后还要在对钢筋进行安置之前，进行井径的超声波测试。
（3) 成孔深度的确定。钻具钻孔后，在取出后要及时对成孔深度复核，假如钻杆的钻探深度不小于侧绳深度，那么需要重新上面那几道程序，先钻孔，再清孔。具体施工过程中还要对测绳遇水容易缩水的问题进行考虑，所以在使用测绳时要先预湿，然后再重新进行标定，并且在后续使用时随时进行复核。
（4）二次清孔的完善。沉放导管和吊放钢筋笼，这两道程序之间还有一段时间，此时孔内泥浆是一种悬浮状态，沉渣会慢慢的沉到底部，无法被混凝土冲击，最后造成永久性的沉渣，对桩基工程施工质量造成很大啊影响。所以，应当对导管在灌注混凝土前进行二次清孔，如果沉渣厚度和孔口返浆比重符合设计要求，及时进行灌注混凝土，假如其他原因导致无法及时进行混凝土浇筑，从清孔完成到浇筑混凝土不小于4小时，应当再次进行清孔。
6.2 成桩质量的控制
（1)对原材料的控制。为了保证灌注桩的质量，需要对进场原材料及其质保书进行严格的验收，假如发现其二者不符合，应当及时进行复查，混凝土配置含泥量小于等于2%的中粗砂，同时含砂率在40%―45%之间，粗骨料的最大粒径不大于40 mm，避免出现堵管的现象。
（2)配合比的控制。对配合比进行控制是基于混凝土要具有一定的流动性，需要提前在试验室对其配合比进行确定，确保混凝土的强度可以符合设计要求，主要是由于合理的配合比可以对混凝土的离析度有一定的减弱。所以，在混凝土浇筑的施工现场，混凝土的配合比的确定要对水泥品种、含水率、砂、石规格等因素进行考虑。
（3)混凝土搅拌时间及坍落度。为了保障混凝土浇筑的流畅性及连贯性，以及混凝土的浇筑质量，对混凝土进行搅拌时，要对坍落度和时间进行控制，具体而言搅拌时间要在实验室，按照设计规范进行确定，比如说混凝土探路度要不能大于20cm，混凝土灌注到桩顶10米时，坍落度要在15cm，确保桩身混凝土抗压强度符合设计要求。
7、结语
综上所述，旋挖钻机钻孔灌注桩施工具有一定的优势，一方面桩侧摩阻力大、孔底沉渣少、环保、高效以及质量可靠等；另一方面，旋挖钻机的施工工艺较为新颖，中标单价一般会很高，然而其实际成本却不高，因此对于施工单位来说，这种方法进行灌注桩施工存在非常高的经济利润。本文对有关旋挖钻成桩施工工艺及其质量通病控制进行分析和探讨，以期对于旋挖钻成桩施工技术水平的提高，起到一定的理论指导意义。
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关键词：旋挖机施工；钻孔灌注桩；施工质量；控制方法
Abstract: many of the practical engineering experience shows, screw drivers bored pile construction method has the very strong adaptability, high rate, rapidly into holes into holes speed, stable construction quality and good environmental benefits, effectively improve the efficiency in the construction but also provide a guarantee for the construction quality. In this paper, the author, based on his work experience is screw drivers bored pile construction quality of several control methods are analyzed and discussed, hopes to provide some useful reference for the similar projects.
Keywords: screw drivers construction; Bored piles; Construction quality; Control method
中图分类号：TV544文献标识码：A文章编号：
0. 前言
旋挖成孔工艺通常被称之为“绿色施工工艺”。旋挖机钻孔灌注桩施工在工程领域当中获得了非常广泛地应用，所谓的旋挖成孔工艺，主要是指位于旋挖机筒式钻头底部的斗齿在对现场土体进行切削的同时并把土体压入到容器当中，待筒式钻头提出的时候将土体带出孔外，通过多次重复上述动作最终完成成孔作业。旋挖钻机设备尤其是钻孔优势的作用，使得旋挖机钻孔工艺的成孔率往往是传统钻孔方式成孔率的5倍甚至是10倍左右。因为旋挖机钻孔方式显著不同于传统钻孔方式，所以，在旋挖机钻孔灌注桩施工过程当中仅仅利用静压泥浆（纤维素、火碱以及膨润土等构成）护壁即可，并且不会形成厚度过大的泥皮；同时，因为筒式钻头需要在钻孔的过程中多次上下往返，使得成孔之后的孔壁粗糙程度要显著强于传统钻孔方式，较粗糙的钻孔方式会增大桩与土体之间的咬合程度，增强桩的侧向摩擦力，提高桩的稳定程度。另外，旋挖机的筒式钻头在钻孔作业过程中能够形成瓶底钻孔，桩端阻力的发挥效果获得大幅度地提升。旋挖机钻孔灌注桩施工还具有很好的环境保护效应，主要原因是在钻孔的过程中不会产生大量的泥浆，当地层需要时，仅仅采用上述材料制备的泥浆即可。
1. 旋挖机钻孔阶段的质量控制方法
第一步，科学确定钻孔作业流程。旋挖机钻孔灌注桩施工的主要特点体现在较强的地下隐蔽性、不间断的作业活动、较短的施工时间、较高的钻孔精度要求、繁多的施工工序以及可靠的钻孔质量保证等方面，所以在钻孔施工之前，必须要对施工项目质量计划的组织方案进行严格地控制，实现施工流程和施工工序安排的科学化与合理化，能够对钻孔作业的现场施工活动起到良好的指导作用。总结众多的相关工程实践经验之后，建议将旋挖机钻孔灌注桩施工的大体流程分为下述几个步骤：①旋挖机就位，做好钻孔准备；②将护筒埋设在预定位置，筒式钻头轻轻着地之后进行钻孔作业，待钻头内部的土体装满时，旋挖钻机旋回，将钻头提升在孔外并将土体倾倒在指定位置；③清空钻头内部土体之后关闭钻头活门，旋挖钻机旋回到原位之后将其旋转体锁定；④将钻头缓缓下降，往复多次，直至满足钻孔深度要求；⑤钻孔作业完毕，进行清孔作业，同时对实际孔深进行精确测定；⑥将导管与钢筋笼放入到孔内；⑦进行第二次的清孔作业；⑧依照相关规定灌注混凝土，保证灌注质量；⑨将护筒提出，并对桩头进行认真地清理，回填，成桩；⑩施工完毕。
第二，合理布置施工场地。依照河流的地形情况并综合参照其他因素，实现施工现场布置的合理化。在布置施工现场的过程中，必须要充分考虑因素：场地的平整要求、平台和便桥的搭设问题、机械设备和施工材料的到位问题、施工便道、水电供电问题、泥浆排渣问题等等，统筹安排以上因素，对不同工种工作进行合理布置和安排。总之，施工场地的布置与安排必须要以能够充分满足施工要求、确保钻孔灌注桩施工质量为标准。
第三，埋设护筒。护筒的埋设质量如何直接关系到钻孔质量是否符合要求。一般而言，所选择的护筒的直径要大于成孔直径100毫米至150毫米左右；为了保障钻孔质量，所选择的护筒长度应该保持在1.5米至2.0米之间，其总长度应该高于地下水2米左右。多年的旋挖机钻孔灌注桩施工经验显示，地质护筒的最佳高度应该保持1.5米至2.5米之间，同时为提高钻孔质量，首先应该由施工人员采用人工方式埋设护筒，而后再利用旋挖机进行钻孔。护筒的埋设过程中，施工人员和旋挖机进行密切配合，为了提高钻孔精度，通过挤压钻头来实现钻孔作业的调节。
第四，科学配置护壁泥浆。护壁泥浆对于钻孔作业的重要性不言而喻，旋挖机钻孔灌注桩施工过程中所需要的泥浆需要自行配置，但是配置非常简单，利用旋挖机自带的造浆机完成配合即可。在材料的选择方面，应该优先选择那些造浆率较高、水化性能较好、含砂量较少、成浆较快的粘土或者膨润土。所配合的泥浆应该满足下述性能要求：①pH值＞7；②含砂率＜1%；③腹体率＞95%；④黏度T＞17 s；⑤相对密度在1.05 g/m3-1.10 g/m3之间。
2. 灌注混凝土施工质量控制方法
第一，材料的质量控制。根据试验检测选用合格的材料，主要材料水泥、钢材必须有产品合格证，砂、石材料进场时都需进行检查验收，使用时仍需进行严格试验，以确保原材料的质量。工地试验室严格把关配合比，并做好现场施工检测。
第二，配合比的控制。钻孔灌注桩水下砼使用导管灌注，现场的配合比要随水泥的品种，砂、石规格及用水量的变化而进行调整。现场施工各项技术指标经试验检测全部达规范要求，每道工序存有详细技术资料，可存档保存，各项施工原始记录齐全。
第三，坍落度控制。施工现场试验员跟踪把关，在灌注砼时不定时加强对坍落度的控制，砼坍落度采用18厘米至20厘米为宜，在灌注砼过程中严格测量灌注砼的标高和导管的埋置深度，导管的埋深应保持在2 m至4 m，要保证砼顺利进行，当灌注至距顶点标高8 米至10 米时，及时调整砼坍落度，降低到12厘米至16厘米以提高砼的强度，每根桩留取砼试件1组，做强度试验。
3. 结束语
要保证钻孔灌注桩的施工质量，必须选择先进的设备，合格的施工人员，严格把握每道工序质量，现场指挥人员具有周密的组织协调能力，有高度的责任心，各部门全面配合，做到精益求精，才能保证结构工程质量。
参考文献：
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关键词：旋挖钻机；施工工艺；监控措施
1前言
旋挖钻机是用回转斗、短螺旋钻头或其他作业装置进行干、湿钻进，逐次取土，反复循环作业成孔为基本功能的机械设备。该钻机也可配置长螺旋钻具、套管及其驱动装置、扩底钻斗及其附属装置、地下连续墙抓斗、预制桩装锤等作业装置。根据地质条件可采用履带式、轮式、步履式等行走方式。旋挖钻机采用动力头形式，其工作原理是用短螺旋钻头或旋挖斗，利用强大的扭矩直接将土或砂砾等钻渣旋转挖掘，然后快速提出孔外，不依靠泥浆输送。在不需要泥浆支护的情况下可实现干法施工；即使在需要泥浆护壁的情况下，由于采取了非水介质取土，只需要少量泥浆护壁和清孔，大大减少了泥浆的需求和排放，减少了环境污染，降低了施工成本，改善了施工环境，提高了成孔效率；在深厚砂层等特殊地质情况下采长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩工艺也比一般的全套筒泥浆护壁形式节约造价和缩短工期，降低作业难度。同时，钻机机动灵活，成孔速度快，施工精度高，环境污染少，适应的地层和施工条件范围多。
2工程概况
南宁市“环卫公寓”公共租赁房项目位于邕武路3―1号，是国内首创为环卫工人专门建造的南宁市2010年为民办实事重点工程之一，规划用地面积13715平方米，主体建筑为2幢32层的高层住宅楼。建筑主体高度99米，框剪结构，其中地面32层，地下3层。地基土胀缩等级Ⅲ级，主楼为桩筏基础。项目设计住房1550套，总建筑面积86562平方米，总建设工期为30个月。工程所处位置勘察所得地质情况由上而下为：素填土、淤泥、全风化泥岩、强风化泥岩、中风化泥岩。桩端持力层为入中风化泥岩不小于2d（d为桩身直径）。原设计桩基成孔为泥浆护壁钻孔扩底灌注桩，φ1000桩217根(1#楼), φ1200桩165根(2#楼)，由于受场地、电力及钻进时效的限制泥浆护壁钻孔扩底灌注桩1个月才施工完成71根（φ1000桩有效长约28m）, 远远满足不了业主对工期的要求，为了加快施工进度，业主2010年12月17日组织召开了南宁市“环卫公寓”公共租赁住房工程桩基工艺设计变更论证会，把泥浆护壁钻孔扩底灌注桩变更为干作业旋挖桩，设计变更后φ1000桩146根(1#楼)、桩长不少于29m，φ1200桩165根(2#楼)、桩长不少于30m。该旋挖桩采用2台中联250旋挖钻机施工，于2011年1月3日开工, 至2011年3月16 日完工，在有效工期内, 旋挖钻机桩基成孔、灌注混凝土每天平均完成8根。经业主委托有资质的广西科诚建设工程质量检测科技有限公司按规定进行了旋挖桩单桩抗压静载试验及桩身完整性低应变检测, 静载试验φ1000桩、φ1200桩各3根，低应变测试φ1000桩44根、φ1200桩50根，检测结果全部符合设计及施工验收规范要求。
3施工工艺
3.1施工准备
根据设计要求合理布置施工场地，先平整场地、场地准备、清除杂物、换除软土、夯打密实、临时用电敷设、统一规划泥浆池等。规划行车路线时，使便道与钻孔位置保持一定的距离；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。
3.2测量放线
根据施工图纸及现场导线控制点，采用全站仪坐标法来进行桩的中心位置放样，并打入钢筋头；以“十字交叉法”引到四周用短钢筋作好护桩。
3.3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。
3.4埋设护筒
护筒采用板厚为5mm的钢板焊接整体式钢护筒，直径为1.4m和1.2m，长度为3.0m，埋深2.5m，顶部高出地面0.5m。在埋设护筒前, 首先对场地进行平整, 清除杂物。在施工中, 护筒的埋设采用旋挖钻机静压法来完成。护筒埋设后再将桩位中心线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50 mm, 倾斜度的偏差不大于1%, 将其四周用粘土填实。
3.5泥浆制备
钻机成孔一般为清水施工工艺或干作业成孔工艺，无需泥浆护壁；若有地下水分布，且孔壁不稳定，可采用膨润土泥浆进行护壁。成孔过程中，泥浆系统应定期清理，确保文明施工。泥浆池实行专人管理、负责，废弃泥浆由泥浆车运至渣土场。
3.6钻进成孔
钻进开始要放慢旋挖速度, 注意放斗要稳, 提斗要慢, 特别是在孔口3 m ～6m 段旋挖过程中要通过控制盘来监控垂直度,钻进过程中随时检测垂直度，并随时调整, 做好整个过程中的钻进记录。对泥浆进行护壁，应保持泥浆面始终不低于护筒顶下0.5m，随时根据不同地质情况调整泥浆指标和旋挖速度。
3.7清孔
当钻孔达到设计标高并经检查符合设计及规范要求后, 应立即进行清孔作业。
3.8钢筋笼的制作与吊装
钢筋笼设计文件和技术要求采用现场加工制作，加工尺寸严格按设计图纸及规范要求进行控制。钢筋笼主筋采用搭接焊连接方式，主筋与加强箍筋采用点焊。钢筋笼制好后放在平整、干燥的场地上。完成清孔作业并经检查符合规定要求后, 应及时、准确将钢筋笼吊放在桩孔内并固定就位,吊装下放时，要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁。
3.9桩身混凝土灌注
采用垂直导管施工方法。吊装混凝土灌注架用万能杆件和型钢组拼而成，上设储料斗一个，保证钻孔灌注桩拔球时首批混凝土足够的储备量，灌注架另设起重机一台用来提升和拆卸导管。安装钢筋笼后及时清孔，在满足开管的首批砼数量应满足导管埋入砼深度和规范要求要求后灌注（水下）混凝土。开始灌注时，拔球后，保证埋深不小于1.0m。正常灌注时，保证导管埋入混凝土深度不小于2m～6m，并连续灌注完成。灌注过程中，要准确控制导管的埋深，埋深测量可采用同步多测点的办法，避免产生测量错误。埋深过小会使导管外混凝土上部的泥浆卷入混凝土形成夹泥；过大则会使混凝土不易流出导管翻浆，还可能形成桩周围的混凝土出现离析或形成空洞，使桩的有效直径减小，还可能使混凝土面不均匀上升，形成死角区。在每次下料后，都应准确测定混凝土面上升高度，计算导管埋深，做好记录，从而确定导管拆卸的节数，防止导管拔出混凝土面形成断桩。桩头标高要求灌注桩顶应比设计高0.5m～1.0m，多余部分在筏板施工前凿除。
4主要监控措施
4.1施工准备
要求施工单位依据设计图纸计算各桩位的坐标，并确定每个桩孔与相邻控制点的位置关系，经复核无误后在场区内实地放出，同时以桩中心为交点，在纵向和横向方向埋设好护桩，经监理工程师复核符合要求并签字同意后方可进行下步施工（同时做好引桩工作）。
4.2桩基成孔
4.2.11检查桩孔直径、桩孔深度检查
分别制作φ1000及φ1200桩孔桩基钢筋检孔器，检孔器长4m。检测时,用吊车将检孔器吊起,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,慢慢放入孔中,通过测绳的刻度加上检孔器4m 的长度判断其下放位置。如果能直通孔底,表明钻孔桩成孔直径合格,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。
4.2.2孔底沉渣厚度检查
成孔后，用摄像头检查孔底（无水孔位），测绳(锤)测量孔深及孔底沉渣厚度，孔底沉渣厚度不应大于100 。如果孔底沉渣厚度超过质量标准，要分析原因，采取孔底清土措施。严禁用超钻的方式代替清孔，因为这将会极大地降低桩端的承载力，也容易因泥浆相对密度过大而造成夹泥或断桩。
4.3钢筋笼的制作安装
按照设计文件和技术要求在现场制作钢筋笼, 所用钢筋应有出厂合格证明及经见证取样检验合格后方可使用,钢筋笼的绑扎、焊接制作应符合设计及规范要求。吊装时要有保证钢筋笼不弯曲变形的措施,下放后的钢筋笼中心应与孔位中心重合,调整钢筋笼上端中心线与桩位中心线重合后固定在护筒井口架横梁上。钢筋保护层的控制,应事先采用混凝土垫块固定于钢筋笼外侧,下放钢筋笼时,须缓慢下放,防止碰撞孔壁引发塌孔事故。
4.4混凝土灌注
清孔、下钢筋笼后，立即灌注混凝土。灌注应尽量缩短时间，连续作业，确保首批灌注的混凝土初凝时间不早于灌注桩全部混凝土灌注完成时间。对水下部分混凝土浇筑的导管吊装前先试拼,并进行水密性试验,试验压力不小于孔底静水压力的1.5倍，导管接口应连接牢固、封闭严密,。混凝土浇筑导管位置应保持居中,安装时要固定在桩的中心,上部安装储料漏斗, 导管下口与孔底保留30～50cm左右。混凝土灌注过程中,要随时检查孔内混凝土面的高度位置,掌握好拆除导管时间,使导管埋入混凝土内深度始终保持在2m～6m内,并做好每根桩的混凝土浇筑记录,督促施工单位按规定每根桩留置混凝土试块1组。
4.5安全监控
除了常规的安全措施外，还应针对旋挖钻机的特点采取以下安全措施
4.5.1在施工区或内设置混凝土便道，保证钻机重型起重机、商砼运输车的安全。
4.5.2旋挖钻机施工时，应保证机械稳定、安全作业，必要时可在场地辅设能保证其安全行走和操作的钢板或垫层(路基板)。
4.5.3作业前应检查各转动机构应正常,主要部位连接螺栓无松动,钢丝绳磨损情况应符合规定，磨损超过有关规定的应及时更换。
4.5.4作业前应检查因故停钻和钻机闲置时需将钻具提出孔外关落放地面，钢护筒闲置时应放在坚实的地面上。
4.5.5凝土灌注完毕后对于低于现场地面标高的桩孔孔口，要及时采取措施进行回填，不能及时回填的，应加盖并设防护栏杆和警告标志。
［关键词］旋挖钻机；粉砂层、细砂层；筑岛平台；钢护筒；钻孔作业；泥浆；清孔；优点
[abstract] with sinopec northwest oilfield branch area YuBei 1 HeTianHe bridge project as an example, this paper briefly introduces the rotating drill in silty sand, sand layer of the steel construction technology and quality control.
[key words] the rotating drill; Powder sand layer, fine sand layer; Build island platform; The steel tube; Drilling; The mud; Hole cleaning; advantages
中图分类号： TU413.3文献标识码：A文章编号：
随着建筑业的高速发展，钻孔灌注桩以其广泛的适用性、安全性等优点，在高层、高塔建筑；高速公路、高铁桥梁基础施工中被越来越多地应用。如何加快钻孔灌注桩施工进度和施工质量，是每个施工单位关心的问题。在桥梁施工中，对施工单位来说，完成钻孔灌注桩的施工就等于完成了整个桥梁工程的一半，选择合适的钻孔设备是加快施工进度的关键。本文结合工程实际简要介绍旋挖钻机在粉砂、细砂层中的钻孔施工工艺和质量控制。
1工程概况
本工程为中石化西北油田分公司重点建设项目，为玉北油田区块主要要道。该工程位于塔里木盆地西部，塔克拉玛干沙漠西部边缘，新疆维吾尔自治区和田地区。全桥总长997.8m，下部结构为钻孔灌注桩基础，桩柱式桥墩，肋板式桥台；上部结构为33孔30m预应力混凝土箱形梁，桥台桩径为φ1.2m、桥墩桩径为φ1.6m，单桩桩长为45m-48m，共计72根桩，3358m。该桥址位于玉龙喀什河与喀拉喀什河汇合口下游处和田河处，6-8月份为河流汛期，河水漫滩，其他月份地下水位埋深较浅，一般为0.1m-1.44m。
地层岩性如下：
第①层粉砂：全新世冲洪积形成，厂区内均有分布，成层不稳定，层厚0~3.00m。
第②层粉细砂：全新世冲洪积形成，厂区内均有分布，成层不稳定，层厚2.00~4.70m。
第③层细砂：全新世冲洪积形成，厂区内均有分布，成层较稳定，层厚10.0~10.5m。
第④层细砂：全新世冲积形成，厂区内均有分布，成层稳定，层厚8.2~10.9m。第⑤层细砂:全新世冲积形成，厂区内均有分布，成层稳定，层厚34.8~37.2m。
各岩土层物理力学设计参数表
2钻孔设备选择
因本工程工期紧、任务重，为了加快钻孔灌注桩施工进度，选择两台山河智能SWDM22旋挖钻机进行钻孔灌注桩的施工，但是针对本工程不良地质情况选用旋挖钻机施工又存在一定的难度，如何确保钻孔灌注桩的施工质量，对每道工序的质量控制尤为关键。
3施工工艺及质量控制
3.1工艺流程
3.2平整场地、筑岛
因桥址处地下水位较高，在钻孔作业时机械振动极易液化，土方容易失稳、极易塌孔，故在钻孔作业时需要进行筑岛，为旋挖提供作业平台，根据施工要求合理规划场地，每三排墩设置一个平台，作为旋挖钻机作业平台兼作混凝土运输便道，填筑高度1.5-2.0m，在桩位外侧10m用挖掘机取土直接甩到作业平台位置，分层填筑1.2-1.7m，整平后再填筑30cm左右的戈壁料（天然砂砾）、洒水，挖掘机稳压密实即可进行桩位放样、钻孔作业。挖掘机开挖的取土坑可以用作泥浆循环池及弃土坑。通过试孔作业，筑岛平台高出水位至少1.5m以上对成孔质量良好。
3.3桩位放样
筑岛平成后，依据设计图纸与交桩成果，由测量人员用全站仪统一测放各桩准确位置，钉十字保护桩，然后在桩位周围做醒目标记，既便于寻找又可防止机械移位时破坏桩点。桩位测放执行两级复核制度，并经监理验收合格后进行钻孔。从施工所发生的问题及成桩所反映的问题说明，桩位放样工作的准确与否是影响后续工序能否进行的重要条件。在施工中发现，桩位两级复核对成桩后的桩位准确性有很大的影响，从施工控制点对护筒中心，即桩位中心进行检验是很有必要的，这样可以减少机械振动碾压及人工移动而引起桩位的偏移。
3.4埋设钢护筒
3.4.1护筒的选择及埋设
根据地质资料可知，地面以下0-7.7m为不稳定的粉砂、粉细砂层，故选用传统的低矮钢护筒不能满足施工要求，但是用太高的钢护筒埋设起来则成为埋设护筒的难点工作。根据试桩总结选用1.2cm厚，内径大于桩径20cm，6m高的钢护筒进行施工能够满足施工要求。按照一般埋设护筒的方法进行施工是无法完成的，使用振动锤进行护筒的埋设又比较麻烦，在埋设护筒时我们选用大钻头进行桩位钻孔掏土，钻至2-3m后，再利用吊车起吊护筒至桩位，通过测量人员再次复核桩位无误后，将护筒下放定位，然后用旋挖钻机、挖掘机分别在护筒两侧对称垂直下压钢护筒至要求深度即可，下压钢护筒时测量人员随时复核护筒的垂直度，防止在埋设的过程中发生倾斜。钢护筒下压至要求深度后，用人工清除护筒周围松散土，在护筒四周用麻袋装土回填夯实至护筒顶部。出浆口要铺设厚塑料布或编织袋，以防止护筒在出浆时四周塌方。
3.4.2护筒的检查验收
制作钢护筒时，要充分考虑钢护筒的尺寸及材质，其内径至少要大于桩径20cm，壁厚应能使护筒保持圆筒状及不变形，因为这是钻孔灌注桩的成品质量和钻进过程是否能够顺利进行的重要保证，确保进尺时钻具不刮擦护筒，这一点对于旋挖钻机这种提钻频繁来讲相当重要。
埋设钢护筒时应通过定位的控制桩，准确定位桩位，定十字保护桩，埋设护筒时测量人员随时复核校正钢护筒，以免发生偏移，使护筒中心与钻机钻孔中心位置重合，同时用水平尺和锤球检查，使钢护筒始终保持垂直。护筒埋设是否合格直接关系到桩基的成孔质量，也是诱发塌孔的因素。所以埋设护筒时必须保证其垂直和稳固。
护筒在埋设定位时，护筒中心与桩中心的平面位置偏差应不大于50mm，护筒在垂直方向的倾斜度应不大于1%，护筒底部和四周应采用粘土或砂袋分层夯实，使护筒底口处不至于漏失泥浆。护筒顶宜高于水位1.0-2.0m，当孔内有承压水时，护筒顶宜高于稳定的承压水位2.0m以上。
3.5钻机就位
钻机就位前，要检查钻机的性能处于良好状态，以保证正常钻孔作业。钻机就位时，钻机自行行至孔口位置，在钻机完全伸展开行走履带，然后固定钻机，操作人员通过自动系统将钻机调制水平，钻机升起达到铅垂并锁定后，经测量人员检查钻头中心与桩位中心重合后，才可开钻。在钻机就位时，根据情况可在钻机位置设置一块整体钢板，这样可以均匀分布钻机自重产生的压力，有利用钻机的稳定。旋挖钻机准确自动调平定位对成孔质量起到关键的作用。
3.6钻孔作业
3.6.1选择优质泥浆，是成孔质量的保证
针对粉砂、细砂层地质，结合旋挖钻机施工特点，根据以往经验，选择优质华科复合型聚合物泥浆作为钻孔护壁泥浆，其泥浆本身是一种高分子量，多种成分复合，具有多功能性的泥浆材料，是极易溶于水的粉末颗粒，经过水配制成的泥浆，在使用过程中，在孔壁上能够形成一层有很强张力的保护膜从而起到护壁效果。该泥浆具有很好的护壁性能和堵漏性能，材料中配有护壁剂，护壁剂中的NH4+、K+进入砂层的空穴后，使上下两晶体胞连结的很紧，水分子不能再进入晶胞层间，从而起到保护孔壁稳定的作用。材料中的堵漏剂可以进入漏失通道后，能与孔隙和裂隙牢牢地粘附在一起，防止泥浆继续向深处流动。其泥浆配置也相对简单，因泥浆极易溶于水，所以根据旋挖钻机钻速快的特性，可以选择原孔制浆施工（即水泵往桩孔内及时补水，人工将泥浆粉末洒在水头处，经过旋挖钻头搅动自制泥浆），掺量为0.5~1kg/1000L水。配制时应注意，在下尺前要适当将泥浆浓度稍大一点，且在钻孔过程中试验人员随时测量泥浆比重及粘度，必须保证有足够量的泥浆补充，旋挖钻机在旋转作业过程中，才能起到良好的护壁作用防止孔壁塌方。配制泥浆的性能及质量直接决定着成孔的质量。
配制的泥浆性能指标
3.6.2选择合适的钻速，提高成孔质量
在钻孔过程中，根据设计文件地质情况，先初步确定钻孔速度，但在实际的钻孔施工中，根据钻机出渣的实际情况，及时判断现场实际地层地质情况，及时调整钻机在不同地层的进尺速度，根据试桩试验总结，一般45m-48m单桩成孔时间控制在5-8小时为宜，在不同地层选择的钻速如下：
不同地层对应的钻速
在钻机开钻后，一定要保证孔内泥浆数量的充足，同时确保孔内泥浆水头高度高于地下水位高度，在开始下尺时，要高浓泥浆、慢速钻进，以防止进尺过快，过分扰动孔壁未形成泥浆保护膜的松散土体导致塌孔，或者因为钻速过快造成泥浆进入孔内的方量小于挖除孔口的出渣方量，造成孔内泥浆水头高度不足而导致塌孔。
在钻孔作业时，除了适当控制钻速外，很好地控制提钻出渣速度，也是保证成孔质量的又一重要要素。因为在钻机提钻出渣的过程中，会造成孔内泥浆面高度的剧烈变化，若提钻出渣的速度过快，就会造成孔内泥浆剧烈涌动冲刷孔壁，会造成护筒底部因受到剧烈冲刷而导致大面积塌孔的事故。
此外，因旋挖钻机在钻孔过程中会掏出大量的弃土，所有在旋挖钻机钻孔时，及时用挖掘机或装载机及时清除孔壁周边弃土减轻孔壁周围土体压力对成孔质量也至关重要。
3.7清孔（掏渣）
用测绳测量孔深，当钻孔达到设计孔底标高30cm左右时，暂停钻机进尺，将桩孔静置一个小时左右，用探孔器及测绳检孔，确定孔径无问题，以及沉渣厚度以后，再次利用旋挖钻机完成剩余进尺同时捞起沉渣，注意钻头提升时要慢速提升，尽量减少因提钻速度太快扰动孔壁，对孔壁不利。清孔完毕后移走钻机立即进行钢筋笼的吊装。针对本工程地质情况，尽量减少钢筋笼的接头，一般控制在2-3节钢筋笼，焊接时安排操作熟练的电焊工，以节约焊接时间，钢筋笼吊装时间越短对桩孔越利.在吊装钢筋笼时，必须配专人看护桩孔，随时对桩孔补充泥浆，保持孔内泥浆的水头高度，维持孔内压力平衡，防止水头太低发生塌孔。
3.8水下混凝土灌注
导管安装、水下混凝土灌注、导管拆同常规工艺。
在灌注水下混凝土前必须再次测量孔深，确定沉渣厚度必须满足设计及规范要求，否则要利用导管通过空压机采用反循环清孔将沉渣排出孔外，才可以进行水下混凝土的灌注。
4 结束语
不同的地质条件采用不同的机械，但是旋挖钻机以其适用性强、效率高、污染少、功能多等特点，近几年来被广泛地使用于高速公路桥梁基础施工中。本文仅以旋挖钻机在粉砂、细砂层地质条件下的施工及质量控制做了简要介绍，随着旋挖钻机在建筑工程中的普及和广泛应用，其施工工艺也会越来越成熟，适应的地质也会越来越广泛。
参考文献
1、《玉北1井区和田河大桥工程施工图》 中铁一院集团新疆勘察设计院有限公司。
2、《公路桥涵施工技术规范》 JTG/T F50-2011人民交通出版社
关键词：复杂地质 ；地基处理；水泥掺量；养护时间
中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：
为了满足工程桩的顺利展开，并综合考虑经济、进度要求，本工程对冲孔灌注桩前的高压旋喷桩地基加固的技术参数进行了一系列的试验，并最终总结出比较合适的施工方法。
一、工程概况
本工程为浙江浙能六横新建电厂工程，位于浙江省舟山市六横岛蛟头镇东北侧。本文描述的复杂地基处理区域施工场地原为海涂，后采用塑料排水板（约20m深）进行地基处理，局部因原石柱头村排水通道影响，无法完成排水板处理，后采用开山塘渣料回填形成，填渣层厚度约3~10米，回填料粒径局部达2米左右。设计桩型为冲孔灌注桩，桩径Ф800mm，孔深28~55米，桩身砼强度等级为水下C35P8。经塑料排水板处理区域可完成灌注桩成孔，原排涝河道区域无法完成灌注桩成孔，经现场讨论，先对灌注桩区域进行高压旋喷桩进行地基加固后再行灌注桩成孔作业。
二、工程地质条件及工程特点
1、地质条件：本文所述桩基施工区域所涉及的地层从上而下为中等风化凝灰岩块石、碎石填层 、流塑状淤泥质粉质粘土、全风化基岩，遇水易崩解，零星分布，易形成不均匀地基。
2、工程特点：（1）桩基施工区域为原有排涝河道，先前未打设排水板进行地基固结处理，后直接采用石料回填至4.0米高程，回填块石深度约5~9米，粒径均为0.2~1.0米，最大可见1.5米左右；（2）回填层底部20米深度范围内为淤泥质粉质粘土，含少量有机质，偶见少量贝壳碎屑或夹粉砂微薄层，局部为淤泥，整体水量饱和，呈流塑状；土体灵敏度达到8.0。（3）受邻近循环水管开挖时坍塌的影响，本区域内上部约12米范围内的土体再次被扰动，施工前临时回填，沉降未稳定。
三、高压旋喷桩地基加固处理前灌注桩施工情况
选取了湿磨区桩基进行了试打，桩径ø800mm预计孔深约50m，于2013年3月17日10：30开孔。上部块石填层利用挖机挖至4m左右，然后埋入长4m、直径ø900mm钢护筒，周边回填密实。开孔前钢护筒内加入大量粘土并注入清水，利用冲锤反复冲击进行造浆，泥浆比重控制在1.5以上。当冲至钢护筒底部时出现漏浆现象，继而往钢护筒内填入粘土、反复冲击，直至形成护壁不再漏浆方继续往下钻进，块石填层为7至10m,穿过整个块石填层耗时约7至10个小时。穿过块石填层后进入淤泥质粘土层内出现吸锤现象，将泥浆比重调至1.3~1.5继续钻进，进尺较快，约3m/小时，在锤头提至孔口下入反浆管进行反浆后，锤头就不能放回原先钻进的深度，高差在3~5m，需重新钻进。如此反复钻进的层位厚度约25m，耗时约15小时。孔深25米以下钻进正常，耗时约10小时。在终孔后1小时左右下放钢筋笼，当钢筋笼下放至9米处遇阻。后拔出钢筋笼，重新进行扫孔，扫孔时将冲锤直径加大至ø850mm，钢筋笼预先在地上焊接采用吊车勉强放入。在灌注过程中当砼面上升至25m左右时孔口翻浆困难，砼面上升缓慢；导管外壁泥皮包裹极厚，下放困难。桩身平均充盈系数为3.23。
四、桩身坍塌、缩颈原因分析
从试打桩情况可见上部回填层内出现漏浆坍孔，淤泥质粘土层内缩颈严重，桩身砼灌注过程中极易出现夹泥现象，进而造成施工过程困难、质量隐患。主要原因分析如下：
（1）上部回填层为粒径在0.3~1.5米不等块石，不具备自身造浆能力，且孔隙率偏大，预先配制的泥浆随石缝流失，加之冲锤在施工过程中产生的振动导致孔壁失稳，故桩孔在泥浆护壁未形成之前会产生局部坍塌；其次，表层为临时回填层，沉降尚未稳定也是造成坍孔的重要原因。
（2）淤泥质粉质粘土层层位埋深在自然地坪以下5~25米，属高灵敏度软土，呈流塑状，具强度低、高压缩性、易变形等不良工程性质。本层位未进行过排水板处理，上部堆载尚未达到固结稳定效果。而冲锤的整个钻进过程为不断地对孔壁淤泥质粉质粘土进行扰动的过程，加之长期浸泡于泥浆中，当孔内泥浆的张力小于周边土体侧限阻力时产生倒契型滑动，使孔径变小，即形成缩颈现象。
（3）在缩颈的同时，孔壁的淤泥在不断地往孔内坍塌，经过冲锤的反复冲洗变换成泥浆被带出孔外，因此在钢护筒底部开始至孔深20处形成扩大头，严重的导致地面塌陷。
综合以上原因，经讨论，采用旋喷桩对表面回填层及下部淤泥质粉质粘土层进行固结处理后再行灌注桩施工。
五、高压旋喷桩地基加固方案
1、 施 工 机 械 设 备 表
2、高压旋喷桩施工技术参数
本次加固采用旋喷桩双重管法施工，拟施工的旋喷桩施工参数如下：
1、深度：20m； 2、孔径：Ф1000mm； 3、水泥掺量：20%；
4、水灰比：1:1；5、注浆压力：≥28MPa；6、提升速度：25cm/min；
7、旋转速度：15r/min； 8、水泥：42.5普通硅酸盐水泥；
9、旋喷桩桩位布置：每根冲孔灌注桩周边套打3根（具体尺寸如下图）。
六、高压旋喷桩地基处理后冲孔灌注桩施工效果
考虑到桩基施工进度及旋喷桩加固成本，现场分别对旋喷桩进行地基加固的养护时间及水泥掺量进行了试验。
1、在旋喷桩处理过后7天选择了1根桩进行试打，上部块石回填层内加入少量原土造浆后，本层位钻进过程中无漏浆、坍孔现象。当钻进至淤泥质粉质粘土层一定深度时，又出现加固前缩颈现象。分析原因为水泥浆强度仍小于原土的侧限挤压力；旋喷桩处理后10天选择一个桩基试打，效果任然不佳；在旋喷桩处理过后15天选择了1根桩进行试打，上部块石回填层内无漏浆、坍孔现象，淤泥质粉质粘土层内缩颈现象消失，钢筋笼下放顺利，灌注充盈系数为1.5，比先前施工的平均充盈系数3.2缩小1.7。
2、在高压旋喷桩其他参数不变的情况下，将水泥掺量由20%下调至15%，土体加固后冲孔灌注桩施工效果基本与20%水泥掺量时无异。
七、结语
综上可见，经过高压旋喷桩土体加固后，冲孔灌注桩施工可以进行，且采用15%水泥掺量，待旋喷桩处理后15天再进行冲孔灌注桩作业是较为合适的，且单桩施工过程顺利，避免了桩身吊脚、夹泥、坍孔、钢笼变形等质量隐患，节省成孔时间约10小时，大大降低了桩身砼的灌注量。
参考文献：
(1)《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012
(2)《电力工程地基处理技术规程》DL/T 5024-2005
