化学泥浆配合不同钻具，适应于干式(短螺旋)或湿式(回转斗)及岩层(岩心钻)成孔作业，旋挖钻机具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活，施工效率高及多功能特点。旋挖钻机适应我国大部分地区的土壤地质条件，使用范围广，基本可满足桥梁建设，高层建筑地基础等工程的使用。目前，旋挖钻机已被广泛推广于各种钻孔灌注桩工程。因此对旋挖钻机的施工准备与常用清水施工工艺进行技术上探讨有着十分重要的意义。旋挖钻机是一种适合建设工程中成孔作业的施工机械。广泛用于市政建设、公路桥梁、高层建筑等地基础施工工程。>


一、化学泥浆施工准备


1化学泥浆资料准备


1开工前应具备场地工程地质资料和必要的水文地质资料，桩基工程施工图及图纸会审纪要。


2场地和邻近区域内的地下管线(管道、电缆)地下构筑物、危险建筑、精密仪器车间等的调查资料。


3主要施工机械及其配套设备的技术性能资料，所需材料的检验和配合比试验，对所需的资料必需作材料的物理性能试验，并委托有资历的试验室根据所用的原材料作好商品混凝土的配合比试验。


4具有有效的桩基工程的施工组织设计或施工方案，有关载荷、施工工艺的试验参考资料。


5化学泥浆会审图纸


作好详细的平安技术交底，施工前充分发扬民主，调动职工的积极性、发明性，使参与施工的全体职工参与对施工方案的讨论，提高对平安生产质量保证的重视，并对各部门进行考评。


2施工机械与设备


用的丈量仪器，如全站仪、经纬仪、水准仪、钢卷尺、旋挖钻孔机、电焊机等机械设备须有出厂合格证。


3中小型机具的要求


1拌合机


机体装置坚实平稳、搭有防雨操作棚;各类离合器、制动器、钢丝绳、防护罩必须安全、可靠有效;操作手应持证上岗;必需有良好的单独接地。


2手持电动工具


必需单独装置漏电维护器;防护罩安全有效;外壳必需有接地或接零;橡皮线不准破损。


3电焊机


有可靠的防雨措施;有良好的接地或接零保护;一、二次线接线处应有齐全的防护罩;二次线应使用线鼻子;配线不许乱搭、乱拉，焊把绝缘良好;焊工持证上岗。


4气瓶


各类气瓶有明显的色标和防震圈，不准在露天曝晒;乙炔气和氧气瓶距离应大于5m;乙炔气瓶在使用时必需装回火防止器;皮管应用夹头紧固;操作人员必需持证上岗。


4装置钻具


钻具具有一定的刚度，钻进中或其他操作时，不发生移动和摇晃，钻具的装置应符合生产厂家的规范。施工时可配用短螺旋钻头、回转斗，岩心钻头，岩心回转钻头等各种规格的钻头。施工时，根据不同的土壤、地质条件按下列规定选择不同的旋挖钻孔机的钻头：短螺旋钻具，适用于地下水位以上的粘性土、粉土、填土，中等密实以上的砂土，风化岩层。螺旋回转头，采用泥浆护壁，适用于地下水位以上的粘性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层。岩心螺旋钻头，适用于碎石土、中等硬度的岩石及风化岩层。岩心钻头，适用于风化岩层及有裂纹的岩石。钻头规格由用户据实际工程的情况选购选配。


二、常用清水施工工艺


钻孔机的旋挖钻进成孔工艺：旋挖成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻头内，然后再由钻孔机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土，这样循环往复，不时地取土卸土，直至钻至设计深度。对粘结性好的岩土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，必需采用静态泥浆护壁钻进工艺，向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。以下仅对旋挖干取土成孔法施工工艺进行探讨。


1清水施工工艺的成孔工艺流程


成孔过程中不需泥浆护壁，而是钻头在慢速旋挖过程中自造的泥浆对孔壁起到一定稳定作用，旋挖钻进过程中，钻头往返于孔底与地表之间，所形成的孔壁比较粗糙。旋挖钻孔灌注桩的桩土之间的咬合作用较强，能较好地反映出商品混凝土桩体与黄土及粉质粘土之间的相互作用效应。工艺流程见图1


2场地布置原则


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。进行场地整平后，组织有资格的丈量放样人员，将所有桩位放出，钉好十字维护桩，做好丈量复核，并记录放样数据备案;规划行车路线时，使便道与钻孔位置坚持一定的距离;以免影响孔壁稳定;施工场地为旱地而且在施工期间地下水位在原地面以下时，将场地平整夯实，清除杂物;场地位于浅水时，采用筑岛后在顶面装置钻孔机，筑岛顶面高出施工水位1.0m左右;钻孔机底盘不宜直接置于不坚实的填土上，以免发生不均匀沉陷;钻孔机的安放位置应考虑钻孔施工中孔口出土清运的方便。


3桩位放样


桩位放样，按“从整体到局部的原则”进行桩基的位置放样，进行钻孔的标高放样时，应及时对放样的标高进行复核。采用全站仪准确放样各桩点的位置，使其误差在规范要求内。


4化学泥浆钻孔机就位


钻孔机就位时，要事先检查钻孔机的性能状态是否良好。保证钻孔机工作正常。






5埋设钢护筒


准确放样的前提下埋设护筒，埋设护筒的方法和要求，应符合《规范》规定。如果钻孔是陆地上进行的则一般采用挖坑法，比较简单易行。


钢护筒埋设工作是旋挖钻孔机施工的开端，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。


埋设钢护筒时应通过定位的控制桩放样，把钻孔机钻孔的位置标于坑底。再把钢护筒吊放进坑内，找出钢护筒的圆心位置，用十字线在钢护筒顶部或底部，然后移动钢护筒，使钢护筒中心与钻孔机钻孔中心位置重合。同时用水平尺或垂球检查，使钢护筒坚直。尔后即在钢护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的粘土，要分层夯实，达到最佳密实度。以保证其垂直度及防止泥浆流失及位移、掉落，如果护筒底土层不是粘性土，应挖深或换土，坑底回填夯实300-500mm厚度的粘土后，再安放护筒，以免护筒底口处渗漏塌方，夯填时要防止钢护筒偏斜。护筒上口应绑扎木方对称吊紧，防止下窜。


6钢护筒的制作及埋设的原则


长度4m以内的钢护筒，采用厚46mm钢板制作，长度大于4m钢护筒，采用厚68mm钢板制作;钢护筒埋置较深时，采用多节钢护筒连接使用，连接形式采用焊接，焊接时保证接头圆顺，同时满足刚度、强度及防漏的要求;钢护筒的内径应大于钻头直径，具体尺寸按设计要求选用;钢护筒埋设深度应满足设计及有关规范要求。若桩孔在河流中，应将钢护筒埋置至较坚硬密实的土层中深0.5m以上;钢护筒顶高出施工水位或地下水位1.5-2.0m并高出施工地面0.3m;钢护筒埋设前，先准确丈量放样，保证钢护筒顶面位置偏差不大于5cm埋设中保证钢护筒斜度不大于1%;埋设钢护筒前，采用较大口径的钻头先预钻至护筒底的标高位置后，提出钻斗且用钻斗将钢护筒压入到预定位置。用粗颗粒土回填护筒外侧周围，回填密实。






7钻孔施工


钻孔机成孔一般为清水施工工艺，无需泥浆护壁;若有地下水分布，且孔壁不稳定，可向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。以下是旋挖钻机钻孔施工的基本操作：


清水施工时，将钥匙开关打到电源档，旋挖钻机的显示器显示旋挖钻机标志画面，按任意键进入工作画面。先进行旋挖钻机的钻桅起立桅及调垂，即首先将旋挖钻机移到钻孔作业所在位置，旋挖钻机的显示器显示桅杆工作画面。


从桅杆工作画面中可实时观察到桅杆的x轴、Y轴方向的偏移。操作旋挖钻机的电气手柄将桅杆从运输状态位置起升到工作状态位置，此过程中，旋挖钻机的控制器通过采集电气手柄及倾角传感器信号，通过数学运算，输出信号驱动液压油缸的比例阀实现闭环起立桅控制。实现桅杆平稳同步起立桅。同时采集限位开关信号，对起立桅过程中钻桅左右倾斜角度进行维护。钻孔作业之前需要对桅杆进行定位设置，一般情况下，做直孔作业，所以需要对桅杆进行调垂。调垂可分为手动调垂、自动调垂两种方式。桅杆相对零位±5°范围内才可通过显示器上的自动调垂按钮进行自动调垂作业;而桅杆超出相对零位±5°范围时，只能通过显示器上的点动按钮或左操作箱上的电气手柄进行手动调垂工作。调垂过程中，操作人员可通过显示器的桅杆工作界面实时监测桅杆的位置状态，使桅杆最终达到作业成孔的设定位置。施工过程中，有时也需要斜孔作业。操作人员需要通过显示器上的自动定位按钮进行自设定零位，然后再进行相同的调垂操作。


清水施工钻孔时通过显示器按钮直接进入主工作界面，然后进行钻孔作业。钻孔时先将钻斗着地，通过显示器上的清零按钮进行清零操作，记录钻机钻头的原始位置，此时，显示器显示钻孔的当前位置的条形柱和数字，操作人员可通过显示器监测钻孔的实际工作位置、每次进尺位置及孔深位置，从而操作钻孔作业。作业过程中，操作人员可通过主界面的三个虚拟仪表的显示一一动力头压力，加压压力、主卷压力，实时监测液压系统的工作状态。旋转开孔，以钻头自重并加压作为钻进动力，一次进尺短条形柱显示当前钻头的钻孔深度，长条形柱动态显示钻头的运动位置，孔深的数字显示此孔的总深度。当钻斗被旋转挤压充溢钻渣后，将其提出地表，操作回转操作手柄使机器转到弃渣车的位置，将钻渣装入弃渣车，完毕后，通过操作显示器上的自动回位对正按钮机器自动回到钻孔作业位置，或通过手动操作回转操作手柄使机器手动回到钻孔作业位置。此工作状态可通过显示器的主界面中的回位标识进行监视。旋转开孔后，以钻头自重并加压作为钻进动力。当钻斗被旋转挤压充溢钻渣后，将其提出地表，装入弃渣车，同时观察监视并记录钻孔地质状况。


8地质情况记录


地质情况记录按相应的地质的相关的表记录;旋挖钻孔机钻进施工时及时填写《钻孔记录表》主要填写内容为：工作项目，钻进深度，钻进速度，及孔底标高;钻孔记录表》由专人负责填写，交接班时应有交接记录;根据旋挖钻孔机钻孔钻进速度的变化和土层取样认真做好地质情况记录，绘制孔桩地质剖面图，每处孔桩必需备有土层地质样品盒，盒内标明各样品在孔桩所处的位置和取样时间;旋挖钻孔机孔桩地质剖面图与设计不符时及时报请监理现场确认，由设计单位确定是否进行变卦设计;钻孔时要及时清运孔口出渣，防止妨碍钻孔施工、污染环境;钻孔达到预定钻孔深度后，提起钻杆，用丈量孔深及虚土厚度(虚土厚度等于钻深与孔深的差值)


9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置。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，则采用水下灌注商品混凝土施工的方法进行钻孔的测孔工作，清孔时合理控制泥浆的粘度与含砂率;经质量检查合格的桩孔，及时灌注商品混凝土。


10化学泥浆清孔


清孔是孔桩施工，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2050cm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，装置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，保证砼成柱质量。