旋挖钻机施工工艺及质量保证措施探讨二

 
    摘要：旋挖钻机施工是近几年出现的一种较为先进的桩基施工方法，其主要特点是施工效率高，适用于工期要求紧的工程项目。但受其施工原理决定，若施工中不严格控制，易影响桩基施工质量。钻孔灌注桩基础是建筑工程中极其重要的隐蔽工程，其质量的优劣将直接影响到建筑物的使用效果和寿命，影响到工程项目能否实现精品工程的目标。文章阐述了旋挖机施工特点，工程的质量保证措施，以及采用此工艺的优点。
    关键词：旋挖机；施工工艺；桩基施工；质量控制
   
 
　　近二十多年来，国家实行改革开放政策，快速地推动了经济发展和社会进步，发展基础设施是社会生产和强国富民的基本物质条件，也是众多发达国家的必行之路，由此可见基础设施对国家的发展、经济、民众的生活起着举足轻重的作用。在众多基础工程中，旋挖钻机以其优越的性能、方便安全、节能环保等特点，在基础设施领域广泛应用。由于旋挖钻机扭矩大，轴向压力大，适合我国众多地区施工，所以这种工艺在国内的基础建设中得到了越来越广泛的推广。
　　一、工艺原理
　　旋挖钻机的成孔工艺与其他桩机不同，旋挖钻机的钻进工艺采用静态泥浆护壁钻斗取土的工艺（当然也有干土直接取土工艺，视工地现场地层条件而定），是一种无冲洗介质循环的钻进方法，但钻进时为保护孔壁稳定，孔内要注满优质泥浆（稳定液）。旋挖钻机工作时能原地做整体回转运动。旋挖钻机钻孔取土时，依靠钻杆和钻头自重切入土层，斜向斗齿在钻斗回转时切下土块向斗内推进而完成钻取土；遇硬土时，自重力不足以使斗齿切入土层，此时可通过加压油缸对钻杆加压，强行将斗齿切入土中，完成钻孔取土。钻斗内装满土后，由起重机提升钻杆及钻斗至地面，拉动钻斗上的开关即打开底门，钻斗内的土依靠自重作用自动排出，钻杆向下放关好斗门，再回转到孔内进行下一斗的挖掘。
　　二、施工工艺及操作要点
　　（一）场地布置
　　根据设计要求合理布置施工场地，先平整场地、清除杂物、换除软土、夯打密实。在进行场地整平后，组织有资格的测量放样人员，在没有桩位的地方放出施工道路位置，并记录放样数据备案；规划行车路线时，使便道与钻孔位置保持一定的距离，以免影响孔壁稳定。
　　（二）泥浆制备
　　泥浆的作用是满足施工的需求。泥浆的质量取决于地质情况，如果地质情况较好可干成孔，那就无须制作泥浆。如果地质较为复杂，需泥浆的作用协助施工，泥浆的作用大致可概括成四点：压强、护壁、悬浮和润滑。制作泥浆的设备有两种，一是用泥浆搅拌机，二是用水力搅拌器。使用粘土粉造浆时最好用水力搅拌器；使用膨润土造浆时用泥浆搅拌机。
　　（三）桩位放样
　　桩位放样选用高精度的经纬仪和50m钢卷尺，工程测量基准点用混凝土浇筑固定，并安装防护标志，防止重车辗压和重物碰撞而产生的移位，基准点安设在视线范围内的不产生变形物上，测设点加以混凝土保护。
　　在测定桩位前，先复校建筑物基点，闭合测量。搞清基点与红线关系，符合误差允许要求后，再测定桩位。测定桩位分三次，在挖埋护筒前测量一次，在埋设护筒后复测一次使护筒中心与桩位偏差不大于设计允许偏差，并做好桩位标志，然后用水准仪测量护筒标高，做好测量记录，第三次测量，在旋挖钻机就位后进行。
　　（四）埋设护筒
　　桩的孔口护筒是保护孔口，隔离上部杂填松散物，是防止孔口塌陷的必要措施，也是控制定位，标高控制的基准点。因此，每根桩施工前必须埋设护筒，钢护筒的内径应大于钻头直径，具体尺寸按设计要求选用，埋入深度以满足隔离杂填土，防止孔口塌陷为准，护筒外周间隙粘土回填并捣实，以确保护筒稳定牢靠。钢护筒平面位置与垂直度应准确，钢护筒周围和护筒底脚应紧密，不透水。
　　（五）钻机就位
　　在桩位复核正确，护筒埋设符合要求。护筒、地坪标高已测定的基础上，钻机才能就位；钻机定位要准确、水平、垂直、稳固，钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线。旋挖钻机就位后，利用自动控制系统调整其垂直度，钻机安放定位时，要机座平整，机塔垂直，钻盘（钻头）中心与护筒十字线中心对正。
　　（六）钻孔施工
　　成孔前必须检查钻头保径装置，钻头直径、钻头磨损情况，施工过程中对钻头磨损超标的及时更换。根据土层情况正确选择钻斗底部切削齿的形状、规格和角度；根据护筒标高、桩顶设计标高及桩长，计算出桩底标高，以便钻孔时加以控制。成孔中，按试桩施工确定的参数进行施工，设专职记录员记录成孔过程的各种参数。
　　（七）成孔检查
　　成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、孔壁、垂直度等进行检查，不合格时采取措施处理。成孔检查方法根据孔径的情况来定，当钻孔为干孔时，可用重锤将孔内的虚土夯实，采用直接用测绳及测孔器测，若孔内存在地下水，可采用泵吸反循环抽浆的方法清孔，则采用水下灌注混凝土施工的方法进行钻孔的测孔工作。
　　（八）清孔
　　清孔是桩施工中保证成桩质量的重要一环，通过清孔确保桩孔的质量指标、孔底沉渣厚度、循环液中含钻渣量和孔壁泥垢等符合桩孔质量要求，采用正循环回转钻进技术的清孔方法为：桩孔终孔后，将钻具提高20～50m，采用大泵量泵入性能指标符合要求的新泥浆，并维持正循环30min以上，直到清除孔底沉渣且使孔壁泥质、泥浆含砂量小于4%为止。工程桩孔因有较厚的松散易坍土层，清孔后不能立即终孔，而在孔内下入钢筋笼，安装好灌浆导管后施行二次清孔作业，以使砼灌注前孔底沉渣厚度符合要求，保证砼成桩质量。
　　三、工程质量的保证措施
　　（一）钻进时出现卡埋钻的控制措施
　　卡埋钻是旋挖钻机最易发生的施工事故，因此，施工过程中应采取积极主动的措施加以预防。当钻机施工时出现卡埋钻现象时，采取切实可行的措施及时进行处理施工事故。处理卡埋钻的方法如下：

1．直接起吊法：采用吊车直接向上起吊即可。
　　2．钻斗周围疏通法：即用水下切割或反循环等方法，清理钻筒周围沉渣，然后起吊即可。
　　（二）针对不同地质的施工方法
　　由于钻机施工与地质变化密切相关，所以了解并认识地质尤为重要。地质的种类繁多，对于钻机施工而言不必分得过于详细，旋挖钻机扭矩大，轴向压力大，地质的细微变化是可以忽略不计，下面就以下几种地层进行论述：
　　1．泥层：泥层还有软泥和硬胶泥区分。由于软泥含水量较高，细腻柔滑，具有高压缩性和低承载力，钻进时阻力小负荷轻，钻进平稳等特点；但由于软泥较软，孔内10米以上的泥浆压力较轻，钻进时会出现缩孔现象，以及钻进时负荷轻等原因，钻进时注意钻进深度。硬胶泥的密度适中，钻进时钻机会有一定的负荷，硬胶泥对泥浆的质量要求不高，是一种比较常见的较好钻进的地质，钻进时注意钻进深度即可，多钻会导致钻斗斗底不能关闭，掉下的渣土会引起打滑现象。
　　2．沙层：可分为中沙、粗沙和细沙，沙层对泥浆要求较高，由于沙层摩擦系数高，所以在钻进沙层时阻力较大。
　　3．卵石层：卵石层以它的直径、密度及卵石层的厚度来区分，其中直径较大的卵石，钻进时需用特殊钻具钻进；卵石层中的卵石密度决定其硬度，密度越高的卵石层越难钻入。卵石层的厚度也很关键，当然厚度越薄越好。由于卵石层中的卵石排列无规则、大小不一，造成断面凹凸不平，钻进时斗齿受力不均匀、震动大、反作用力强容易断齿及憋住等特点。
　　4．岩层：具有抗蚀性，承载能力强，呈棕红色，另一方面，由于它具有坚硬的物质特性，所以较难钻进；在太阳辐射、气温、水、植物等对岩石的破坏作用叫做风化岩。由于沙岩和中风化岩层具有较强的胶结性，对泥浆的质量要求不高，成孔后无塌方迹象，钻进负荷重等特点。如果钻具有缺陷或操作不当较难钻进。