作者：谭志红

来源：《工程建设标准化》

【摘  要】通过旋挖钻机在新铁北小区桩基础施工中的应用情况，介绍了旋挖钻机在住宅桩基础施工中的施工特点、施工工艺及质量控制要点。

【关键词】旋挖钻机；施工工艺；质量控制

1．前言

旋挖钻机施工工艺在我国是近几年推广使用的一种较先进的桩基施工工艺,被誉为“绿色施工工艺”，具有如下特点:一是设备性能先进，自动化程度高，劳动强度低。旋挖钻机主要为履带式全液压自行式钻机，采用全套液压系统，配备了先进的电脑操作系统，施工现场内可自行移动，自立桅杆，移动、对孔方便、快捷。二是对地层具有广泛的适应性，对桩径为0.6m～2.5m深度在70米以内的桩均可施工，钻进效率高，钻头可快速穿过各种地层快速成孔；一般情况下，在砂层的钻进速度可达10m/h,在粘土层可达4.6 m/h，是普通回转钻机的3～5倍。三是具有良好的环保性，旋挖钻掘工法采用动力头装置及加压机构，其工作原理是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，在不需要泥浆支护的情况下，可实现干法施工；即使在特殊地层需要泥浆护壁的情况下，泥浆也只起孔壁支护作用，钻削中的泥浆含量低，改善了施工环境，同时降低了施工成本；四是提高了灌注桩的承载力，由于旋挖钻机的特殊成孔工艺，它仅需要静压泥浆做护壁，在孔壁不会形成很厚的泥皮，此外，由于钻头的多次上下往复，使孔壁粗糙度较高，且不易产生缩径，成孔更规则，比传统的钻孔灌注桩要高20%。旋挖钻机施工工艺以前在公路和铁路施工中应用较多，近几年来也逐步应用在住宅桩基础中。

　　

2．工程设计概况

2.1工程规模
新铁北小区项目建筑面积25589m2，位于怀化市怀北路，西南面临玉皇宫，东北面为菩提树地块，其中5、6号楼采用旋挖桩基础。桩基工程设计桩径为800mm、900mm 、1000mm三种，桩长12～21m，桩数173根，桩基竖向承载力分别为3000 KN、3800 KN、4700 KN。
2.2地质水文条件

土层情况从上至下依次为：软塑状态，结构松散的人工填土，厚3.5～5m；软塑性的粘土，厚0.8～2.0m；可塑性的粉土，厚3.6～4.3m;可塑性的粘土，厚2.7～4.5m ；可塑性的粉质粘土，夹杂粉土及粘土,厚3.6～6.0m；中风化砂岩厚3.5～5.0 m,变异系数小于0.30；变异性小。无地下水。

3．旋挖桩施工工艺
3.1旋挖钻机机型、钻杆、钻具的选择
3.1.1 机型的选择
机型选择应对地层情况、桩身长度、桩径大小及数量进行全面分析，表1列举了三一重工生产的几种旋挖钻机机型具体参数。机型选择时根据工程具体情况，对照各参数指标，在多款机型都能满足工程使用要求时，尽量选择输出扭矩低的机型。考虑本项目的土层为人工填土、粉土、粉质粘土、粘土、无地下水；桩长最长21米；孔径（800mm—1000mm）；对照了各种钻机性能指标，确定选用了三一重工生产的SR130U型钻机1台。
旋挖钻机机型参数   表1
　
3.1.2 钻杆钻具的选择
施工中应根据地层情况选用不同的钻头，既可以提高工作效率，节约生产成本，又能在环保、降低能源消耗和减少孔内事故方面收到良好效果。钻杆按传压方式可分为机锁钻杆、摩擦钻杆和机锁摩擦混合钻杆。选择的依据如下:
一是根据钻孔深度选择钻杆；二是根据钻孔直径、土质情况调节钻机转速并配置钻杆；三是根据土质硬度和钻进所需的加压大小选择钻杆；钻头的类型很多，常用的有两大类:回转钻头（含单底土斗和双底捞砂斗）；嵌岩钻头（含短螺旋钻头、嵌岩筒钻和牙轮钻头）。回转钻头适用于地下水位以上的粘土、粉土、填土、中等密实以上的砂土、风化岩层。嵌岩钻头适用于碎石土、中等硬度的岩石及风化岩层。
根据本工程地质条件、钻孔深度、钻孔直径情况，选用了摩擦钻杆和回转钻头。
3.2施工工艺
旋挖钻机施工有静浆护壁施工工艺、全套管施工工艺、预注浆施工工艺、干成孔法施工工艺和钻斜孔施工工艺。施工工艺的选择需根据地质条件、孔深来确定。本工程地质情况较好，无地下水，因此选择了干成孔法施工工艺。具体工艺流程见图2。
3.3施工过程中关键工序控制
3.3.1施工场地布置
施工场地根据现场地形情况进行合理安排，对土质不好的重点施工区域进行砂土和碎石土夯填，并预备钢板铺设在钻机行走和打桩区域，以确保桩机施工时的稳定性。修筑施工便道，确保机械设备、材料及时到位，钻渣外运也进行要合理布置安排，全面满足施工要求。
3.3.2护筒埋设
孔口护筒埋设主要由人工、机械配合完成，利用旋挖钻机的动力头把护筒压入地面，护筒由厚度16mm钢板制成，护筒顶至少高出地面30cm，防止杂物、泥水流入孔内。
3.3.3钻孔施工
安设钻机，钻头中心与桩位中心对正后，调整钻杆垂直度，将钻杆走行臂位置锁定，然后进行钻孔。当钻头下降到预定深度后，旋转钻头并施加压力，将土挤入钻头内，仪表自动显示筒满时，钻头底部关闭，提升钻头将土卸于堆放地点。通过钻头的旋转、削土、提升、卸土，反复循环直至成孔。在钻进过程中观察机座支撑是否发生塌陷，如发生变化要及时调整水平仪，以保证钻孔不倾斜。保证钻杆中心、护筒中心在桩心上，否则会造成扩孔与乱碰塌孔。由于钻孔速度快，为确保孔壁稳定不出现坍塌，由专人对地质情况进行复查。在松散地层钻进时应防止塌孔，适当控制钻进速度，提钻速度要均匀；在开始钻进或穿过软硬层交界处时采用低速钻进，以保证孔位不产生偏差。钻进过程中严禁孔内掉进钻头、钻杆及其他异物，经常检查钻头的磨损情况。根据不同的地层选配不同的钻头钻进，在粘性土层选用长钻头。钻头被粘土糊满打滑时调整斗齿的角度为60°，可往孔内投入石块、换螺旋钻头或截齿钻头等办法来处理，钻进过程中遇到漂石、坚硬的卵石层、基岩等更换或改造钻头、重新安排刀具角度、形状、排列方向或改用全截齿旋挖钻头进行处理，松动后换钻头继续钻进。
　

图2  干法施工工艺流程图

3.3.4清孔

当钻进至设计高程时，终止钻进，钻头空转无进尺掏渣，直至孔底沉渣符合设计及规范的要求为止，严禁采用加深孔底深度的方法来代替清孔。为防止沉渣过厚使桩底存在软弱隔层导致端承力丧失，成孔后尽量缩短下钢筋笼的时间以及增加清孔时间。

3.3.5安放钢筋笼、灌注混凝土

由于旋挖钻机成孔速度非常快，钢筋笼的制作、安装、混凝土的灌注能力等必须与之相适应，灌注前对桩孔质量、沉渣厚度、桩底高程全面检查，混凝土应连续一次浇灌完成。

4．取得的效果

本工程经过短短20天时间就完成了173根桩的施工，工作效率高，成桩质量经检测效果很好。按照规范以及设计要求对桩身质量进行低应变全数检测和钻芯法抽样检测，结论为162根为Ⅰ类桩，11根为Ⅱ类桩，没有Ⅲ、Ⅳ类桩；经静载试验抽样检测，单桩竖向承载力满足设计要求。

5．结束语
旋挖钻机以其特殊的旋挖钻掘工法实现了在不需要泥浆护壁的情况下的干法施工，有利于施工的环保，以其快速的钻进速度有效地提高了工作效率，达到了工期的最短化，以及其移机方便、成孔事故率低、噪音小等优点有效地解决了

城市住宅建设中场地狭窄、可容纳的设备数量有限、工期要求短、噪音要求小、尘土泥浆污染要求少等矛盾，实现了社会效益和经济效益的统一。

参考文献：
[1]《建筑桩基技术规范》 JGJ94-2008
[2]《建筑桩基检测技术规范》 JGJ106- 2003

[3]《旋挖成孔灌注桩工程技术规程》DBJ50-156-2012

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