一、前言

 

　　旋挖钻机是钻孔灌注桩施工中一种较先进的施工方法，该施工方法主要特点是施工效率高，适用于工期要求紧的工程项目。在兰州市西固区烟草公司库房建设项目，地基基础的施工中发挥了充分的作用，同时使现场技术人员掌握了新技术，加快了施工进度，确保了工程质量。

 

　　二、工程概况

 

　　兰州市西固区烟草公司库房建设项目，地基基础采用钻孔灌注桩，桩径分别为0.8m和1.2m桩长为16-20m不等，数量为610根。地层为黄河二级阶地，主要为第四系冲积物以亚砂土、卵石为主，上层为亚砂土，厚度为10～12m下部卵石5～10m，一般地基承载力在90～260kpa。

 

　　三、施工工艺

 

　　（一）机械就位、护筒埋设

 

　　桩基定位后，根据桩定位点拉十字线钉放四个控制桩，以四个控制桩为基准埋设钢护筒。为了保护孔口防止坍塌，形成孔内水头和定位导向，护筒的埋设是旋挖作业中的关键。护筒选用10mm厚钢板卷制而成，护筒内径为设计桩径20cm，高度2.3m，上部开设1个溢浆孔，护筒埋设时，由人工、机械配合完成，首先用旋挖机挖斗挖一个与孔径相同、深度等同护筒埋入地下部分深度的基坑，然后利用钻机旋挖斗将其静力压入土中，其顶端应高出地面30cm，以防止杂物、泥水流入孔内并保持水平，埋设深度2m，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm。护筒埋设要保持垂直，倾斜率应小于1.5%。施工场地平整处理，保证旋挖钻机底座场地应平整、夯实，避免在钻进过程中钻机产生沉陷。

 

　　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。

 

　　（二）泥浆

 

　　1、泥浆护壁原理

 

　　确定是否用泥浆护壁，主要取决于地层情况；如遇到原生的、稳定的或强夯的黄土层较密实、成桩底部在地下水位以下的情况下，不用泥浆护壁，可挖干桩。在成桩地层为密实的沙土、砾砂、园砾或风化岩，无易坍塌的流沙层且地下水位基本在桩底的情况下，不用泥浆护壁，可挖干桩。其余情况一律要用泥浆护壁，以免造成混泥土超方、钻孔坍塌、埋钻等事故，增加没必要的损失。

 

　　护壁原理：帕斯卡定律指出封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化，将毫无损失地传递至流体的各个部分和容器壁。水由于受到重力作用对容器底部有压力，因此水对容器底部存在压强。液体具有流动性，对容器壁有压力，因此液体对容器壁也存在压强。液体压强原理可表述为：液体内部向各个方向都有压强，压强随液体深度的增加而增大，同种液体在同一深度各个方向的压强大小相等，不同的液体在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关，密度越大，液体的压强越大。

 

　　通过上述可以得出：

 

　　（1）、各个方向都有压强；（2）、同一深度处，压强一致；（3）、深度越大，压强越大；（4）同一深度，液体密度越大，压强越大。

 

　　通过帕斯卡定律可以看出随着桩深延长其压强增大；而泥浆比重越大其压强越大；压强同时作用在孔底和孔壁；压强与桩径的大小无关。

 

　　2、泥浆制备：

 

　　在钻机施工中泥浆可以防止孔壁坍塌、抑制地下水等作用，又因泥浆是粘稠液体，可以悬浮钻渣，为此泥浆是保证孔壁稳定的重要因素。由于地基岩土中又夹有粉砂土层、亚砂层，地面水位较高的特点，因此在旋挖施工中调制出良好泥浆的各项性能指标尤为重要。

 

　　泥浆采用优质膨润土、纯碱(Na2CO3)纤维素(cmc)制成。

 

　　施工过程中随时检测清孔后灌注砼时泥浆的各项性能指标，确保泥浆对孔壁的撑护作用，避免发生施工事故。

 

　　（三）钻孔施工

 

　　当钻机就位准确，泥浆制备合格后即开始钻进，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，而且必须保证每挖一斗的同时及时向孔内注浆，使孔内水头保持一定高度(一般控制在水位低于地面以下20cm左右为宜)以增加压力，保证护壁的质量。同时，做好整个过程中的钻进记录，随时根据不同地质情况调整泥浆指标和旋挖速度。在钻孔过程中，根据本标段的地质情况，施工中主要采用挖土钻头和挖砂钻头。弃渣外运与钻进同步进行，从孔内提出钻渣，直接用自卸车及时外运至弃渣场，以减少现场施工干扰，减少弃渣对桩孔的压力。

 

　　（四）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，然后注入纯度较高的化学泥浆，置换出孔内的钻孔泥浆，保证清孔后的各项指标符合规范要求，方可施工。

 

　　（五）钢筋笼的加工、存放、运输与现场吊装

 

　　钢筋笼在钢筋加工厂加工，并临时存放在钢筋加工厂，炮车运输。为保证钢筋笼吊装安装时不变形，钢筋骨架在加工时设置强劲的内撑架，防止钢筋骨架在运输和就位时变形。钢筋笼吊装时采用三点起吊，先把钢筋笼吊竖直后，再检查是否有弯曲变形并加以纠正。

 

　　（六）二次清孔

 

　　由于安放钢筋笼及导管时间较长，孔底产生新的沉渣，待安放钢筋笼及导管就序后，进行二次清孔，待孔内泥浆技术指标均达到下列要求：泥浆含砂率<2%，粘度17～20S，比重1.03～1.10，孔底沉淀土厚度180cm桩基小于30cm，150cm桩基小于20cm时，终止清孔，立即进行水下混凝土灌注。

 

　　（七）灌筑水下混凝土

 

　　砼灌注工作开始后，必须连续不断地进行并且每斗砼灌注间隔时间尽量缩短，拆除导管所耗时间严格控制，一般不超过15min，不能中途停工；在灌注砼过程中，随时探测砼高度，及时拆除或提升导管，注意保持适当的埋深，导管埋深一般保持在2～6m。灌注的桩顶标高应比设计高出0.5～0.8m，以保证混凝土强度，多余部分接桩前必须凿除，残余桩头应无松散层。

 

　　（八）成桩检测

 

　　灌筑砼完成7天后对每个桩做无破损检测，依据设计、施工规范对45m以上桩基进行超声波检测，45m以下进行小应变检测。

 

　　参考文献：

 

　　1、王引生；水头护壁[J]；岩土工程学报；1980年04期；

 

　　2、钻孔灌注桩经验交流会[J]；铁道建筑；1980年01期

 

　　3、郭玉文。旋挖钻机在北京城市铁路高架桥桩基施工中的应用[j]。铁道建筑技术，2001（12）。

 

　　4、周红军。我国旋挖钻进技术及设备的应用与发展[j]。探矿工程，2003（2）。

 

　　5、《工程浆液的应用领域》2008精品课程