引言

 

　　我国最早开始使用钻孔灌注桩基础是从上世纪50年代开始的。随着建筑施工的不断发展，出现了人工转动钻头钻孔的方法，经过建设者们不断的改进完善施工工艺，在建筑行业中出现了正反循环钻、冲击钻、冲抓钻、潜水钻、螺旋钻、旋挖钻、人工挖孔等多种成孔工艺，这些成孔的技术中，最大直径能够达到3米甚至更大，桩的长度更是达到了100米。引入旋挖钻机后，极大的改变了钻孔施工中噪音大，强震动，钻进速度慢等的问题，同时占地面积小及行动方便使得旋挖钻机迅速推广开来。

 

　　二．旋挖钻机进行钻孔的工艺原理

 

　　旋挖钻机的成孔工艺流程是使用机器底部带有活门的桶式钻头，经其回转来将岩土打破，然后装入钻斗中，之后通过钻机的升降设备和伸缩设备将土运输到外面卸掉，这样的过程不断的循环，岩土就被不断的去除，直到深度符合设计要求而停止。如果遇到粘性大的岩土层，可以使用干式或清水钻进工艺，这个过程中不需要泥浆对孔壁进行保护。但是如果施工的地质条件是相对松散的或者是容易坍塌的岩土层，以及有地下水的岩土层等等，都要使用静态泥浆护壁钻进工艺，将孔内注入泥浆防止脱落和坍塌。

 

　　在旋挖钻机的施工中，旋挖桩施的施工过程如下：

 

　　场地平整及施工准备——桩位放样——护筒制作与埋设——钻机就位——旋挖钻孔——清孔移机

 

　　（1）施工前场地和其他施工准备

 

　　钻机在开始工作前，要对施工现场的垃圾进行处理，硬化场地，在合理的位置放置泥浆循环池。要求是两个墩设置一个，尺寸大约为8.0×10.0×1.2m。设置时应注意将泥浆池和沉淀池隔开，同时设置好隔墙孔。

 

　　（2）进行桩位的测量和放样

 

　　定位使用全站仪，在测量的时候使用的参照点要使用混凝土浇筑并且选择固定的参照物，加以保护，必须做到标志明显，一目了然。

 

　　在进行挖埋护筒之前需要完成十字交叉护桩并加以保护，在完成护筒的设置后要注意检查，明确地表标志。在完成护筒设置后使用水准仪对顶部高度、平台高度进行测量，做好数据记录。在开工之前还要对桩位进行检查，务必保证钻机对准桩心，水准点、精度符合施工要求。

 

　　（3）护筒制作与埋设

 

　　在施工中，护筒由6mm厚钢板制做而成，在施工中为了防止护筒受力变形，可以在其周围焊加加劲肋，护筒内径应该要比钻孔桩直径加大20~40cm。护筒长度大约为2米，但在施工中埋设的护筒应该高出地面大约0.3米。在这个过程中，要严格遵守护筒中心与桩位距离小于2cm，垂直倾斜度小于1%的施工要求。（4）旋挖钻机的就位

 

　　施工中旋挖钻机必须保持平稳，这样在施工中可以避免出现位移和沉降。一旦出现变形则必须进行及时的调整。

 

　　钻机在就位过程中，钻杆要与桩基的中心位置，同时还应该确保起吊滑轮缘、转盘中心和桩位中心在一条直线上，偏差小于2cm。完成基本设置后要固定钻机，防止震动导致的移位。

 

　　（5）钻进

 

　　钻孔机定位检查符合要求，就可以开始施工，这时候要先在护筒内放入泥浆，初始速度也不应该太快，要确保孔壁的完整性，知道整个钻头完全进入护筒后，再继续施工。针对不同的地质条件，采用相应的钻孔方案能够极大的提高工作效率和施工速度，节约成本增加利润。

 

　　在挖孔的过程中要时刻注意一下几点：

 

　　①护筒内泥浆的高度要高于护筒底部，不足时要及时添加，防止孔口坍塌等造成的护筒掉落和钻机被埋的情况；在不同的地质条件下施工，泥浆要不断的调整，避免塌孔，方便清孔。

 

　　②地质条件为粘土层、砂层等松散环境时，要加快钻孔速度，同时注意进尺深度，防止卡钻等现象；而胶结层、风化岩等硬质地层则应该放慢速度，检查钻具，防止事故发生。

 

　　③在钻孔过程中要将掉落的垃圾及时的清理，防止影响施工进程。

 

　　④如果钻孔到达设计的标高时，要将孔底清理干净。

 

　　⑤由于挖空技术含量高，因此整个过程应该有专门的技术人员，在事故发生时，及时处理，做好记录。

 

　　三．钻机发生卡埋钻现象的处理措施

 

　　在施工中，卡埋钻是最常发生的事故，因此在施工中就要注意防范，一旦发生钻机卡钻现象，要及时的进行处理，处理方法如下：

 

　　（1）采用直接起吊法，将钻机直接吊起。

 

　　（2）使用钻斗将周围都清理掉，使用水下切割或者是反循环的方法将周围的碎石土清理干净，然后将钻机吊起。

 

　　四．旋挖钻施工中具备的特点：

 

　　1.在施工中，旋挖钻机使用的是平行四边形变幅机构，这样的机构施工十分的方便，施工效率高。同时钻机具备的短螺旋钻头、普通钻斗、捞砂钻斗等钻具，在施工中都可以针对粘土层、砂砾层、卵石层和中分化泥岩等特殊地质进行施工。

 

　　2.旋挖钻机施工快，效率高。在赣龙铁路GL-2标福水特大桥桩基施工中，一根30米长的仅需要几个小时就能够完成。

 

　　3.旋挖钻机在移动和定位的时候十分的方便快捷。旋挖钻机使用伸缩式底盘，起落式桅杆，能够自动控制主机设置功率、回转定位和安全保护措施。因此移位十分的方便快速。除此之外，旋挖钻机可以使用电脑系统控制桩基的位置和孔的高度及深度，实现人和机的配合，与其他类型的机械相比，出现问题的几率大大减小。

 

　　正是由于旋挖钻机成孔快，移动方便，所以在福水特大桥旋挖钻机桩基施工中，四个墩位的钻孔平台同时施工，极大的提高了工作效率，充分发挥出来旋挖钻机的特点。

 

　　4.旋挖钻机成孔质量高。旋挖钻机的卓越性能克服了成孔过程中底部碎石过多及泥浆难以管理的问题，确保成孔质量安全。

 

　　5.施工中如果钻孔的直径不同，则更换钻头即可。方便快捷，不影响施工过程。

 

　　6.除施工上的优越性能之外，旋挖钻机在施工中，噪音小，注重环保，如果地质条件好，那么就无需泥浆护壁，这就客服了其他的钻孔技术需要泥浆保护孔壁的缺陷，也大大减小了对环境的污染破坏。

 

　　旋挖钻机遵守的是规范的泥浆成孔护壁标准，所以在成孔和清孔时就不会产生新的碎石泥浆。

 

　　五．旋挖钻钻孔灌注桩施工中常见问题的预防与处理

 

　　1.杜绝桩孔出现垂直误差

 

　　在施工过程中由于旋挖钻机安装过程中，稳定性不足，在施工中会使得钻机不稳。如果遇到地面松软或者地质不均匀的地质情况，就会造成成孔时候出现偏差和弯曲，这样会严重影响孔洞的质量和安全性能，所以为了避免这种情况的发生，在旋挖钻机的施工中，要采取针对性措施确保从根源上解决偏差：

 

　　(1)场地施工前先换除软土、夯实平整，如果施工条件允许，可以在换填之后添加铁板等辅助型材料，这样能够保证钻机的安全和稳固，还能保护好护筒和井口的安全。在这一过程中注意选用性能优越的泥浆，钻具也要保持竖直度、刚度、同心度，防止钻机跳动、钻杆晃动等。

 

　　(2)当钻机进入到不均匀的底层时，钻机的速度要放缓，特别是塑性较差的沙层，要特别的注意。

 

　　(3)当钻机遇到孤石和硬层的时候，也要放慢，如果钻孔出现了偏斜，可以反复钻几次，这样可以去掉硬土层，到达合适的土层再重新调整。

 

　　2.孔底的沉渣不能够过厚

 

　　旋挖钻孔施工过程中，当钻进砂层时，砂石很可能混入到泥浆中，而大多数泥浆是要循环使用的，在使用的过程中，经过几个小时的沉淀，那么就会出现砂层沉淀，这样就会造成沉渣过厚的问题。除此之外，钻机在进入拉出的过程中，钻头很容易出现泄水现象，这样就会导致泥浆留在孔中，也会引起沉渣过厚的问题，针对这个问题具体的处理措施如下：

 

　　(1)在具体的施工中，钻孔的时候，放置两个泥浆池来处理出现的泥浆，其中一个用来储存，一个用来沉淀，这样当泥浆从孔中流经沉淀池的时候，就能够将沙子沉淀下来，而经过存储池的时候就只留下适合的泥浆了。

 

　　(2)在钻机于砂层中施工的时候，要十分注意控制进尺，要轻压，速度要放缓，使用较稠的泥浆进行钻孔，这样可以减少沙子流出，在孔前留下一定的距离，保持一段时间，然后用钻头将孔深处理到设计的要求。

 

　　3.孔壁坍塌

 

　　因为在钻机施工中是要重复提降钻头来实现查钻成孔由于旋挖钻是通过重复的提降钻头来实现出渣钻进成孔的，因此在钻进过程中，提起降落的时候就会对孔壁带来影响。所以如果钻头过快的移动，那么水流的速度就会很快的流经钻头外侧钻孔之间的缝隙，冲刷孔壁，如果力量过大，就会导致孔洞的坍塌，针对这种情况，具体的措施如下：

 

　　(1)在施工中，控制好钻头的起落速度，根据不同的直径和地质条件来确定升降的速度，防止坍塌。

 

　　(2)当遇到松散的土层和沙土层时，要注意对护筒埋设的深度进行调整，然后使用粘土将四周密封盒填埋。

 

　　(3)施工中，要充分的使用密度和粘度大的泥浆，必要时向孔内添加膨润土。

 

　　(4)使用优质的泥浆，提高泥浆的密度和黏度。

 

　　(5)在施工中药十分注意钢筋笼的绑扎、焊接以及定位块等的设置和安放，防止在搬运和吊降的过程中出现变形，同时也可以防止碰撞孔壁，造成坍塌。

 

　　(6)钻孔的过程中，要调整好工序，避免重型接卸在施工区的活动，这样能够缩短灌注的时间，同时减少坍塌的可能性。

 

　　六．施工注意事项

 

　　（1）施工中，钻机设备重量都很大，对地面的要求高，因此施工的场地必须保持平整，空间足够钻机活动，而且硬度也要达到钻机施工的要求，这样可以防止沉陷。

 

　　（2）钻机施工中要及时检查钻头的情况，如果发现有磨损现象，就必须进行封闭并加以调整。

 

　　（3）在注入泥浆的过程中，要垂直的向孔内注入泥浆，这样可以防止泥浆对孔壁造成冲刷，也可以防止护筒的地步土质太过松软。

 

　　（4）由于粘土层在施工中容易造成颈缩现象，在施工中要严格控制钻进的深度。

 

　　（5）在进行钢筋笼或探孔器向孔内放置的施工过程中，要使用吊车进行起吊，然后垂直的稳定的放进孔中，防止碰上孔壁导致坍塌，也能够避免混凝土浇筑过程中的废桩事故。

 

　　（6）按照不同的抵制，在清孔灌注泥浆之后，对性能指标进行检测，保证泥浆对孔壁具有保护作用。

 

　　七．旋挖钻机钻孔施工实例

 

　　1.京沈高速公路国际二标段大凌河大桥工程。

 

　　京沈高速公路国际二标段大凌河大桥位于辽宁省锦州市凌海境内，桩基有效长度40m，直径1.4m，成孔深度在42m-44m之间。经调查，这一地区的抵制条件如下：地表下1.5m-2.5m之间为风积砂，颗粒少呈粉状，在其下方是砂夹卵石层，值得注意的是卵石粒径较大为200mm以上，这就造成土层的密实保水性差。在开始施工时采取了旋挖钻孔方法膨润土加白灰造浆护壁的方法使工程顺利的完成，提高了工时效益，同时混合浆体护壁质量好，保水性优良，可以防止孔内水位不稳造成的沉淀。

 

　　2.阜新市阿金公铁立交桥工程。

 

　　阿金市公铁立交桥工程位于辽宁省阜新市境内，其抵制条件比较复杂：桩基有效长度27m，桩径为1.5m，钻孔深度为30m，地表下2m为地表土，其下为泥岩密度较大，这样的地质条件的特点是底层比较稳定，同时保水性能十分优越。虽然在钻孔初期，由于膨润土造浆护壁后无需添加任何保护材料，所以在钻孔的时候进尺与其他底层相比比较慢，但是孔洞完成后质量明显较好，而且没有扩孔现象出现，孔壁也比较稳定，位之后的施工做好了基础。

 

　　结束语

 

　　旋挖钻机在施工中表现出来的特点十分的突出，施工速度快、成孔质量高、环境污染小、操作灵活方便、安全性能高及适用性强等优势，使得在交通建设桩基的施工中表现的十分明显。随着经济的发展和科学技术的进步，桩基工程逐渐向更高水平的迈进，钻孔工艺和机械也将继续完善和创新，从而适应未来的新趋势。

 

　　旋挖钻机的优越性使得它在我国大部分的地质条件下都能够进行很好的施工，大大满足了我国建筑施工中桩基的需求，也可以应用与很多高层建筑的建设过程中。与此同时，旋挖钻机还突破了其他钻机桩侧摩阻力低，以及孔底沉渣多，泥浆管理差的缺点。虽然钻机在初期的投入较高，但是综合效益也相对较高，因此在桩基的施工中，旋挖钻机仍然是比较好的选择。同时在安全和环境保护方面也减少了投入和隐患，因此旋挖钻机的应用前景是非常广阔的。

 

　　参考文献：

 

　　[1]蒋训忠，唐亚光.旋挖钻机在桩基工程中的应用[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2009（03）.

 

　　[2]张晓东，高架桥桥梁基础施工中的旋挖钻机技术[J]，科技创新导报，2009（27）.

 

　　[3]高维啸，长江上的攻擂者——北京三一重机新一代SR360型旋挖钻机参与安庆长江大桥施工[J]，今日工程机械，2010（07）.

 

　　[4]杨景峰，张文杰，赵海玉．旋挖钻机施工工艺及控制，交通科技，2006，(06).

 

　　[5]李志刚，旋挖钻机在桩基施工中的应用[J].山西建筑，2011年，第30期.

 

　　[6]张启君，国内外旋挖钻机发展现状与结构特点分析(上篇)建设机械技术与管理，2006年04期.