旋挖钻进工艺代表当今基础施工的先进水平，本文结合焦作市国际太极拳文化交流中心暨全民健身中心体育场、体育馆钻孔灌注桩旋挖钻机施工中遇到的一些难题，通过对原有的旋挖钻斗结构优化改进，解决了钻进效率低、钻斗出甩土困难、成孔孔底沉渣过厚，及结合使用优质泥浆防止塌孔问题，提高了施工效益。 
　　[关键词]旋挖钻机 化学泥浆
　　[中图分类号] P62 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-6-411-2 
　　旋挖钻进工艺代表当今基础施工的先进水平，是今后基础施工业的发展方向之一，旋挖钻机目前的生产厂家很多，型号种类繁多，但结构和工作原理大同小异，旋挖钻机施工具有以下特点：可实现多种钻进方式，钻头更换方便，对地层适应性强，设备性能先进，自动化程度高，劳动强度低，钻进效率高，成桩质量好，环境污染小，无循环钻进，适应于缺水地区施工。但在某些具体工程施工中，还存在一系列问题。因此，本文结合旋挖钻机在此项目桩基工程施工实例，进行工艺性的应用研究。 
　　1工程概况 
　　项目工程地处焦作市山阳路与丰收路交叉口东南角。场地土层为山前洪积平原前缘洼地，地势较平坦，地面高程约100m。焦作地矿岩土工程有限公司承担施工了该工程的桩基工程， 
　　采用成孔施工工艺为旋挖钻进工艺。 
　　1.1工程地质条件 
　　根据岩土工程勘察报告，自上而下划分为11个主层和2个亚层，各层土特性详述如下： 
　　第①层：耕植土（Q4 pd）黄褐色，以粉质粘土为主，见植物根茎及少量有机质，结构松散。层底埋深0.25-1.20米，分布于整个场地，平均厚度0.58米；杂填土（Q4 ml）杂色，主要由碎石、砖屑及粉质粘土等为主，结构松散，局部含植物根系。该层分布于场地西侧和东北部 ，厚度为0.40―1.60米。第②层：粉质粘土（Q4pl）褐黄色―灰褐色，可塑，局部硬塑，韧性中等，干强度中等，刀切面稍光滑，无摇震反应。含少量姜石。偶见蜗牛壳。该层层面埋深0.25-1.60米，平均厚度4.49米。第③层：粉土（Q4pl）褐黄色，湿，密实，局部中密，韧性低，干强度低，刀切面无光泽 ，摇震反应中等。局部含砂量较高。该层层面埋深3.10-7.60米，平均厚度5.41米。第④层：粉砂（Q4pl）黄褐色，饱和，稍密―中密，摇震反应迅速。成份以长石、石英为主，分选性较好。该层层面埋深8.20-12.80米，平均厚度3.19米。第⑤层：粉质粘土（Q4pl）褐黄色，硬塑，局部可塑，韧性中等，干强度中等，刀切面光滑，无摇震反应。偶含姜石。局部夹粉砂薄层。该层层面埋深11.90-15.60米，平均厚7.16米。第⑥层：粉质粘土（Q4pl）黄褐色，硬塑，局部可塑，韧性中等，干强度中等，刀切面光滑，无摇震反应。含少量姜石，见铁锰质结核。该层层面埋深19.00-23.50米，平均厚度6.68米。第⑦层：粉质粘土（Q4pl）褐黄色，硬塑，局部可塑，个别坚硬，韧性中等，干强度中等，刀切面光滑，无摇震反应。含少量姜石，见铁锰质结核。该层层面埋深25.3-33.30米，平均厚度3.67米；粉砂（Q4pl）黄褐色，饱和，中密，摇震反应迅速。成份以长石、石英为主，分选性较好。该层平均厚度1.95米。第⑧层：粉质粘土（Q4pl）褐黄色，可塑，局部硬塑，韧性中等，干强度中等，刀切面光滑，无摇震反应。局部含少量姜石，局部夹粉土薄层。该层层面埋深29.60-35.50米，平均厚度3.59米。第⑨层：粉质粘土（Q4pl）褐黄―棕褐色，硬塑，局部坚硬，个别可塑，韧性中等，干强度中等，刀切面光滑，无摇震反应。局部含大量姜石，含量10―20%。该层层面埋深34.6-39.5米，平均厚度为9.03米。第⑩层：粉质粘土（Q4pl）褐黄色，坚硬，局部可塑-硬塑，韧性中等，干强度中等，刀切面光滑，无摇震反应。局部含少量姜石，局部夹粉土薄层。该层层面埋深43.5-46.80米，平均厚度10.26米。第⑾层：粉质粘土（Q4pl） 
　　褐黄色，坚硬，局部硬塑，韧性中等，干强度中等，刀切面光滑，无摇震反应。局部含大量姜石，含量10―40%。该层层面埋深53.00-57.60米，该层未揭穿，最大揭露厚度16.30米。 
　　1.2水文地质条件 
　　体育场、体育馆场地位于山麓斜坡堆积地貌之山前洪积斜地中下部，浅层地下水为潜水类型。地下稳定水位埋深2.5―10.7米，水位动态变化主要受降水控制， 丰雨季节水位埋深一般0.5米左右。地下水对混凝土无腐蚀性，对钢筋和钢结构具弱的腐蚀性。 
　　2旋挖钻进中遇到的难题 
　　本次工程所用的旋挖钻机有德国宝峨BG钻机6台，意大利土力钻机3台，通过前期工程施工，发现成孔过程中主要存在以下难题：（1）易出现孔壁坍塌，发生埋钻现象。（2）旋挖钻进成孔后，孔底沉渣较厚，许多孔沉渣厚度超过0.6m，清孔难度较大。（3）钻进粘土层时，粘性土在钻斗内易卡堵，出甩土困难。（4）钻进较硬的粘土地层时，钻进效益很低，每日仅成桩3根。 
　　3解决难题的对策 
　　3.1解决塌孔问题 
　　为保证旋挖钻机顺利成孔，不出现孔壁坍塌、埋钻现象，主要采取加深孔口护筒长度至1.6m，钻进过程中使用优质泥浆。 
　　3.1.1加深护筒 
　　采用护筒直径大于桩径5cm，长度延伸至地表以下1.6m，开钻时，先用截齿式螺旋钻头钻深1.4m，下入护筒，卸掉螺旋钻头，用旋挖钻机伸缩钻杆冲击护筒边，将护筒沉入，如下不到位，可用螺旋钻头在护筒内掏土，再用旋挖钻机钻杆冲击护筒边，直至护筒下入到与地表平齐，然后，在护筒外用土围40cm土圈，便于储存一定量的泥浆，在钻进提钻过程，及时补充孔内泥浆，维持孔内压力平衡。 
　　3.1.2使用优质泥浆 
　　对于地层中的砂层、淤泥层，未钻孔前地层处于压力平衡状态，一旦被钻穿以后，破坏了原有的相对平衡，必须调整钻井泥浆性能，以利于维持孔内压力平衡。对于砂层，由于砂颗粒之间粘结性能较差，旋挖钻进过程中，在清水的扰动下，砂颗粒自动从孔壁脱落，易引起孔壁坍塌埋钻现象，除增加泥浆的比重外，增加泥浆粘度，当粘度较大泥浆适当渗入孔壁之后，可明显增加孔壁砂层砂颗粒之间的粘结力，并在孔壁形成一层颗粒细小致密的泥皮，使孔内水不与孔壁砂颗粒直接接触，增加孔壁的稳定性。本次工程施工除使用优质粘土粉，还加入增粘剂为Na-CMC（钠羧甲基纤维素），配方为：优质粘土粉230kg，水1m3，纯碱6kg，Na-CMC 8kg左右。制作出的泥浆比重为1.15左右。通过以上措施，保证了旋挖钻机在成孔过程中孔壁的稳定，解决了塌孔埋钻现象。 　　3.2旋挖钻斗结构的优化改进 
　　为了解决旋挖钻机成孔后孔底沉渣较厚、旋挖钻出甩土困难、成孔速度较慢等问题，经过前期的施工摸索，对旋挖钻斗进行优化改进。 
　　3.2.1解决钻进慢，出甩土困难 
　　无论德国宝峨钻机还是意大利土力钻机，一般原配置的双开门挖旋挖钻斗的斗齿刃前角均为45°，本次工程施工，各钻机所配置的均为自动内锁互扣“凯”式钻杆，内外钻杆通过齿条互相啮合，使内外钻杆形成一个有机的整体，动力头传递到钻具上的扭矩和压力较大，而工程施工的桩径为φ600mm，桩径较小，平均到单位钻齿上的压力较大，钻斗切削齿吃土过深，进入钻斗筒体粘土有一定的挤密作用，钻斗提出筒口后，出甩土困难。通过分析比较得知，我们将所有钻斗切削刃前角均改为30°，钻斗进土和孔外出土均比较容易。另外根据地层不同，使用切削刃不同的钻斗，对于砂层、淤泥层、软弱粘土层，钻斗的切削刃均焊接为废旧的汽车减震弹簧钢板，并用气割将弹簧钢板切削刃气割的比较锋利，便于钻进切割土体；对于硬度较大的砂性粘土层、全风化、中风化花岗岩地层，钻斗的切削刃前角仍为30°，钻斗一侧的切削刃改为排列较密的斗齿，另一侧切削刀刃仍为汽车弹簧钢板，通过上述的钻斗改进，钻斗在硬性地层中钻进较快，且钻斗的切削刃不易折断。 
　　3.2.2减少孔底沉渣 
　　考虑本工程地层的实际情况，经过仔细分析，钻斗在上述改制的基础上又做了小小的优化改进。 
　　一般的在砂层、淤泥层、软弱粘土层，钻斗切削刃外径大于扩径区1cm，如此，不使钻斗扩径区二次扰动孔壁，减少孔底沉渣。在较硬砂性粘土层、全风化、中风化花岗岩地层、粘性土层，扩径区外径大于钻斗切削刃外径1cm，进行二次扩孔，防止钻进过程中孔壁形成螺旋状，使钢筋笼不能顺利下入到位，通过以上改进，不同地层用不同钻斗，旋挖钻机成孔后，孔底沉渣在规范范围内，保证了成孔质量，加快施工进度。 
　　4结束语 
　　本文结合旋挖钻机在此项目桩灌注桩施工中遇到的一些难题，通过使用优质泥浆，调整旋挖钻斗的切削刃角度，在砂层、淤泥层、软弱粘土层，使用汽车废旧弹簧钢板作为钻斗切削刃，且钻斗切削刃外径大于扩径区1cm；在较硬砂性粘土层、全风化、中风化花岗岩地层、粘性土层，使用钻斗的切削刃为旧弹簧钢板和钻斗截齿相结合，扩径区大于钻斗切削刃外径1cm，确保了钻孔质量，每台机组由原来日成孔3-4根，提高到每日成孔10根以上，加快了施工进度，提高了效益。旋挖钻进工艺是一种较新的施工技术，还需同仁们在以后的实践、研究中继续努力探索。