旋挖钻机施工灌注桩
2018-11-18 9:32:37 点击：
随着社会的发展，交通也越来便利，各种高速公路快速通道（高架）也在不断的建设之中，作为道路的重要组成部分桥梁的建设也越来越重要，桥梁建设中的重中之重便是桩基的建设，只有质量过硬的桩基才能保证桥梁的整体性和承受能力。为了加快施工步伐，缩短施工周期，确保施工的文明环保，现在桥梁灌注桩的建设中采用的施工方法一般是旋挖钻机灌注桩的工艺，也就是旋挖钻孔灌注桩技术。笔者结合昆山中环快速化高架施工，讲述旋挖钻机灌注桩的特点以及灌注桩的全过程，包括施工前的准备、钻进成孔、浇筑水下混凝土、成桩等几个步骤。另外还在其施工以及应用上对钻孔灌注桩进行了简单的优缺点分析。
关键词：旋挖钻机灌注桩；施工；控制
中图分类号： U443.15+4 文献标识码： A 文章编号：
灌注桩技术还有另外一个名字，那就是被人称为“绿色施工工艺”。旋挖钻机的主要功能就是为灌注桩成孔，可以自动调节桅杆的垂直度和计量钻孔的深度。旋挖钻机是把钻斗的自重再加上液压作为钻孔的压力，然后通过钻杆和钻斗的旋转，进而使土屑装满钻斗后把钻斗提出，通过这样的不断循环最后成孔。
一、旋挖钻机灌注桩的特点
钻孔灌注桩的含义是指在地基中通过泥浆或者清水护壁，用各种钻具钻出具有一定直径和深度的孔，然后在吊装有钢筋笼的孔中浇筑混凝土，这样冷却形成后的桩就是我们所说的钻孔灌注桩。通过我国几十年的广泛开展，总结出了钻孔灌注桩的一些特点。
1 施工范围广，像一些用正、反循环和长螺旋钻都无法施工的地层都可以采用这种技术，比如水位较高、卵石较大的地层等。
2 旋挖钻机整个全过程都是用电脑操控，所以它的自动化程度很高，而且整个成孔的时间很短，成孔后的质量很高。
3 旋挖钻机的伸缩钻杆利用自身的伸缩性可以使钻头进行快速的升降，进而达到快速的卸土然后缩短成孔的时间。另外钻杆还会对钻头传递回转力矩和轴向压力。
4 旋挖钻机的环保性比较好，施工现场比较干净。
5 旋挖钻机的底盘用履带承载，所以接地压力比较小，进而在各种的环境状况下都以进行正常施工。
二、旋挖钻机施工要点
1、施工现场的准备
施工现场准备的好坏,将直接影响到钻孔灌注桩施工的进度和质量。因此必须做到:根据不同的场地进行不同的准备工作。如果场地为旱地应先把杂物清除干净,换除软土,整平夯实,或采用枕木、型钢等搭设工作平台。如果场地为浅水时,宜采用筑岛方法施工,筑岛时应使用质地均匀的土质(粘土、粘砂土、砂粘土、砂土)填筑,切忌采用夹杂物较多的土质(如夹大石块、水泥块、铁件等)填筑,填筑时应分层夯实,岛应高出水面1米以上。如果是在深水中进行施工则要使用钻船或者在需要施工的地方搭设工作平台，施工方案更是综合考虑设备能力、资金情况来制定出合乎经济和技术的方案。
除此之外施工现场的准备还应该包括桩位放样、道路布置、供电供水系统的设计、护筒制埋、泥浆池的布设等五个方面的内容。其中需要注意的有护筒制埋、泥浆池的布设，对于护筒制埋在水位涨落的地方，用连通器式装置、虹吸管式装置、泥浆船式装置来稳定住水头，另外所有的护筒制埋都要符合施工要求和现场的实际情况；而泥浆池的选取位置要正确，一般是在施工场地中水源方便的地方，沉淀池的设置地方更要有利于出碴。等所有的准备工作完成以后就开始把钻机移动到设计好的桩位位置准备钻孔了。
2、钻进成孔，备制泥浆
这里所提到的泥浆既可以提前用拌合机或者制泥机准备好，也可以临时在护筒内用钻机来进行制浆。制浆的材料主要有水、粘土(或澎润土)和添加剂。备制好的泥浆的性能必须符合《公路桥梁施工规范》中的规定，另外在泥浆中还可以添加一些添加剂，比如烧碱或者纯碱等，这两种东西都可以使泥浆的胶体率得到提高，从而减少失水量和泥皮的厚度，还可以起到增加护壁的效果，添加的量一般是孔中泥浆的0.1％—0.4％。
在钻进的过程中，还应该根据地层的不同，选用不同的钻头、不同性能的泥浆、不同的进尺速度。下面将对三个不同进行分别讲述：
钻头的选择。
如果是粘土质粗中砂层、卵(砾)石土层以及均匀的风化岩层,应采用括刀式钻头或者是鼠笼式钻头都可以。但如果是硬度较高的岩石,则需要采用破刀钻头来进行钻进。
不同性能泥浆的选择。
在选择泥浆时，要根据不同的地层情况,随时测定泥浆的性能。曾经的理论实验证明,当PH值过小时,粘土颗粒在泥浆中很难分解,从而使粘度降低,失水量增加,流动性降低,进而容易形成厚泥皮,易发生缩径和坍孔事故,同时对浮碴和进尺也造成不利的影响;如果在粘土、亚粘土、粘砂土、粗中砂地层中,泥浆比重只要达到1.2以上就可以进行正常钻进；但是如果是卵石土、砾石土层,泥浆比重必须在1.8以上,这样对浮碴和进尺才会产生有利的影响；另外如果是半硬性的淤泥质粘土层就是我们常说的橡皮土层,可以采用清浆钻进,然后加入添加剂来增加泥浆的PH值；最后对于岩石地层,则以清浆钻进最为适合。
进尺速度的选择
进尺速度的选择除了与钻头和泥浆有关之外还与钻碴的处理有关，在旋挖钻进行钻进的过程，及时向孔内补充调制好的泥浆，一般一根钻杆（13米）钻进时间控制在50分钟到60分钟。一定要注意时刻往孔内补浆，避免孔内因泥浆减少的过多造成塌孔的现象。
3、清孔换浆
在进行清孔工作以前先要对孔的高度进行检查，看是否符合标准，这个标准一般是有两部分组成：设计高程和设计地层。当钻孔至设计高程时,核对是否符合设计地层,若不相符,应和设计单位一起查明原因,确定是否加深,不过在一般情况下都是以设计地层为准;当达到设计地层而未到设计高程时,一般情况下则是以设计高程为准。
只有孔的高度无论是设计高程还是设计地层都符合要求时，就开始清孔工作。清孔采用的方法一般是换浆法。这个方法的原理是在钻孔完成以后，把钻头提起直到距孔底的距离为10㎝到20㎝之间为止，然后继续进行正循环，把密度较低的泥浆压入从而把孔内的浮碴和相对密度较大的泥浆换出。另外在整个的清孔换浆的过程中，要不停的在孔的顶、中、底三个部位取样放入取样盒，然后对泥浆的性能进行检测，取其平均值看是否符合相对密度1.05一1.2、粘度17一20、含砂率4%、沉淀土厚度小于设计和施工规范要求这样的一个标准。
4、水下钢筋混凝土灌注
在进行水下钢筋混凝土灌注之前，先要做好一些准备工作。
（1）施工所用的导管必须要严密，长度一般控制在距离孔底30到50㎝，另外接头要用螺纹型，使用之前还要做水密、承压、接头抗拉的实验。
（2）在混凝土的方面，必须要拌合均匀，整个施工过程中的坍落度必须控制在18到22㎝之间，第一次放置的混凝土必须要保证封底和超过导管一米以上。
（3）在整个的浇筑过程中不能中断，必须连续的进行；另外在混凝土里面埋置的导管的深度一般情况下都要保持在2米到4米之间，最深不能超过5米。
（4）质检人员在施工过程中要一直在旁边，防止导管提升过猛或者埋得过深，从而造成断桩事故的发生
（5）灌注桩的设计值要比实际的顶面标高低一米，这样才能保证桩顶混凝土的质量。
关键词：旋挖钻机灌注桩；施工；控制
中图分类号： U443.15+4 文献标识码： A 文章编号：
灌注桩技术还有另外一个名字，那就是被人称为“绿色施工工艺”。旋挖钻机的主要功能就是为灌注桩成孔，可以自动调节桅杆的垂直度和计量钻孔的深度。旋挖钻机是把钻斗的自重再加上液压作为钻孔的压力，然后通过钻杆和钻斗的旋转，进而使土屑装满钻斗后把钻斗提出，通过这样的不断循环最后成孔。
一、旋挖钻机灌注桩的特点
钻孔灌注桩的含义是指在地基中通过泥浆或者清水护壁，用各种钻具钻出具有一定直径和深度的孔，然后在吊装有钢筋笼的孔中浇筑混凝土，这样冷却形成后的桩就是我们所说的钻孔灌注桩。通过我国几十年的广泛开展，总结出了钻孔灌注桩的一些特点。
1 施工范围广，像一些用正、反循环和长螺旋钻都无法施工的地层都可以采用这种技术，比如水位较高、卵石较大的地层等。
2 旋挖钻机整个全过程都是用电脑操控，所以它的自动化程度很高，而且整个成孔的时间很短，成孔后的质量很高。
3 旋挖钻机的伸缩钻杆利用自身的伸缩性可以使钻头进行快速的升降，进而达到快速的卸土然后缩短成孔的时间。另外钻杆还会对钻头传递回转力矩和轴向压力。
4 旋挖钻机的环保性比较好，施工现场比较干净。
5 旋挖钻机的底盘用履带承载，所以接地压力比较小，进而在各种的环境状况下都以进行正常施工。
二、旋挖钻机施工要点
1、施工现场的准备
施工现场准备的好坏,将直接影响到钻孔灌注桩施工的进度和质量。因此必须做到:根据不同的场地进行不同的准备工作。如果场地为旱地应先把杂物清除干净,换除软土,整平夯实,或采用枕木、型钢等搭设工作平台。如果场地为浅水时,宜采用筑岛方法施工,筑岛时应使用质地均匀的土质(粘土、粘砂土、砂粘土、砂土)填筑,切忌采用夹杂物较多的土质(如夹大石块、水泥块、铁件等)填筑,填筑时应分层夯实,岛应高出水面1米以上。如果是在深水中进行施工则要使用钻船或者在需要施工的地方搭设工作平台，施工方案更是综合考虑设备能力、资金情况来制定出合乎经济和技术的方案。
除此之外施工现场的准备还应该包括桩位放样、道路布置、供电供水系统的设计、护筒制埋、泥浆池的布设等五个方面的内容。其中需要注意的有护筒制埋、泥浆池的布设，对于护筒制埋在水位涨落的地方，用连通器式装置、虹吸管式装置、泥浆船式装置来稳定住水头，另外所有的护筒制埋都要符合施工要求和现场的实际情况；而泥浆池的选取位置要正确，一般是在施工场地中水源方便的地方，沉淀池的设置地方更要有利于出碴。等所有的准备工作完成以后就开始把钻机移动到设计好的桩位位置准备钻孔了。
2、钻进成孔，备制泥浆
这里所提到的泥浆既可以提前用拌合机或者制泥机准备好，也可以临时在护筒内用钻机来进行制浆。制浆的材料主要有水、粘土(或澎润土)和添加剂。备制好的泥浆的性能必须符合《公路桥梁施工规范》中的规定，另外在泥浆中还可以添加一些添加剂，比如烧碱或者纯碱等，这两种东西都可以使泥浆的胶体率得到提高，从而减少失水量和泥皮的厚度，还可以起到增加护壁的效果，添加的量一般是孔中泥浆的0.1％—0.4％。
在钻进的过程中，还应该根据地层的不同，选用不同的钻头、不同性能的泥浆、不同的进尺速度。下面将对三个不同进行分别讲述：
钻头的选择。
如果是粘土质粗中砂层、卵(砾)石土层以及均匀的风化岩层,应采用括刀式钻头或者是鼠笼式钻头都可以。但如果是硬度较高的岩石,则需要采用破刀钻头来进行钻进。
不同性能泥浆的选择。
在选择泥浆时，要根据不同的地层情况,随时测定泥浆的性能。曾经的理论实验证明,当PH值过小时,粘土颗粒在泥浆中很难分解,从而使粘度降低,失水量增加,流动性降低,进而容易形成厚泥皮,易发生缩径和坍孔事故,同时对浮碴和进尺也造成不利的影响;如果在粘土、亚粘土、粘砂土、粗中砂地层中,泥浆比重只要达到1.2以上就可以进行正常钻进；但是如果是卵石土、砾石土层,泥浆比重必须在1.8以上,这样对浮碴和进尺才会产生有利的影响；另外如果是半硬性的淤泥质粘土层就是我们常说的橡皮土层,可以采用清浆钻进,然后加入添加剂来增加泥浆的PH值；最后对于岩石地层,则以清浆钻进最为适合。
进尺速度的选择
进尺速度的选择除了与钻头和泥浆有关之外还与钻碴的处理有关，在旋挖钻进行钻进的过程，及时向孔内补充调制好的泥浆，一般一根钻杆（13米）钻进时间控制在50分钟到60分钟。一定要注意时刻往孔内补浆，避免孔内因泥浆减少的过多造成塌孔的现象。
3、清孔换浆
在进行清孔工作以前先要对孔的高度进行检查，看是否符合标准，这个标准一般是有两部分组成：设计高程和设计地层。当钻孔至设计高程时,核对是否符合设计地层,若不相符,应和设计单位一起查明原因,确定是否加深,不过在一般情况下都是以设计地层为准;当达到设计地层而未到设计高程时,一般情况下则是以设计高程为准。
只有孔的高度无论是设计高程还是设计地层都符合要求时，就开始清孔工作。清孔采用的方法一般是换浆法。这个方法的原理是在钻孔完成以后，把钻头提起直到距孔底的距离为10㎝到20㎝之间为止，然后继续进行正循环，把密度较低的泥浆压入从而把孔内的浮碴和相对密度较大的泥浆换出。另外在整个的清孔换浆的过程中，要不停的在孔的顶、中、底三个部位取样放入取样盒，然后对泥浆的性能进行检测，取其平均值看是否符合相对密度1.05一1.2、粘度17一20、含砂率4%、沉淀土厚度小于设计和施工规范要求这样的一个标准。
4、水下钢筋混凝土灌注
在进行水下钢筋混凝土灌注之前，先要做好一些准备工作。
（1）施工所用的导管必须要严密，长度一般控制在距离孔底30到50㎝，另外接头要用螺纹型，使用之前还要做水密、承压、接头抗拉的实验。
（2）在混凝土的方面，必须要拌合均匀，整个施工过程中的坍落度必须控制在18到22㎝之间，第一次放置的混凝土必须要保证封底和超过导管一米以上。
（3）在整个的浇筑过程中不能中断，必须连续的进行；另外在混凝土里面埋置的导管的深度一般情况下都要保持在2米到4米之间，最深不能超过5米。
（4）质检人员在施工过程中要一直在旁边，防止导管提升过猛或者埋得过深，从而造成断桩事故的发生
（5）灌注桩的设计值要比实际的顶面标高低一米，这样才能保证桩顶混凝土的质量。
小结：回旋钻机灌注桩的施工技术虽已经成熟但其中还有很多的问题需要去试验研究解决，整个过程中的设备也是需要不断的去完善，为将来各种环境各种条件下的施工提供强有力的保障。
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