旋挖钻在成都地区砂卵石层的应用

王浩 秦雨航

1（四川公路桥梁建设集团有限公司大桥分公司 四川 成都 610015）

2（重庆工业职业技术学院 重庆 渝北 401120）

1、工程概况

羊马西互通位于成都市崇州市羊马镇东平乡境内，用以连接光华大道（已建城市干道），桥梁工程包含羊马西互通主线以及A匝道桥、B匝道桥、C匝道桥、D匝道桥、L匝道1号桥，桩基均为摩擦桩。桥位于成都冲积平原，地层上部为粉土，下部为厚层的中密～密实卵石土，场地稳定性好，无不良地质作用，适宜建筑。漂、卵石土强度高，厚度大，是较理想持力层，地下水埋深浅，涌水量大，地下水对砼及砼中的钢筋无腐蚀。根据现场实际情况桩基全部采用旋挖成孔（三一旋挖钻机）。

2、旋挖钻适用范围

旋挖钻机成孔是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外泻土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。旋挖钻机受地质影响较大，主要适用于素填土层，亚粘土层，亚黏土夹细粉沙层、强风化泥质粉砂岩层、弱风化泥质粉砂层等比较软弱的地质层。

3、旋挖钻使用特点

3.1 自身造浆能力较差，对泥浆性能要求较高，一般选取水化性能较好、造浆率高、成浆快、含砂量少的膨润土或黏土为宜。为保证泥浆浓度，我段在施工过程中，采用1台旋挖机配备一台冲击钻，其主要目的是冲击钻泥浆性能较好，可以被旋挖钻所利用。

3.2 泥浆护壁较薄，在钻孔完成后，应立即跟进下道工序，否则易发生塌孔。在旋挖机施工前，对旋挖施工路线有完整的规划，因旋挖机对原地面有较大扰动和破坏，这样可以确保场地的平整。

3.3 成孔时间较快，本项目1跟20m长直径为160cm的桩基成孔只需5～6h，成孔后不能长时间搁置，故在旋挖钻施工之前应做好充分的准备工作：根据旋挖机的数量，提前制作好一定数量的钢筋笼，协调并备足好混凝土所需的原材料。

3.4 施工不需要动力电，对于不能供应动力电或项目前期用电线路未建成却又急需开工的项目有一定的适用价值。

3.5 在钻进过程中，必须控制好钻杆的提升速度，因为若钻杆提升过快会出现两个问题。其一，钻头的下方就容易出现负压区，若在地下水位较高时，就容易使地下水渗入钻孔内，使护壁受到影响而造成塌孔；其二，钻头上部的泥浆通过切齿之间的空隙快速流动以补充因钻头上提而出现的空当，会严重冲刷泥浆护壁，从而出现塌孔的隐患。钻头的下降速度也不可太快，尤其是刚入钻孔时，否则会造成泥浆四溅。

4、旋挖钻工艺流程

旋挖钻施工工艺流程：测量放线及定桩位→配置泥浆→开挖地面表层土埋设钢护筒→检查桩中心轴线→钻机就位及钻进→成孔检查→清孔→吊放钢筋笼→安装混凝土导管→灌注水下混凝土→桩成品检测、验收。

5、旋挖钻操作要点

5.1 护壁：由于各桥桩基所在地质情况为顶部0-3m为粉砂质土层，下部为中密-密实的漂、卵石层，为了避免出现垮孔、缩孔现象，顶部采用钢护筒护壁，下部采用调制好的泥浆静态护壁，在钻进过程中应严格控制进尺情况。

5.2 泥浆池和排水沟：合理规划施工现场，开挖泥浆池和排水沟，为了避免孔口有水随意流入孔内，钢护筒应高于地面30cn以上，并且应在孔口周围挖设排水沟控制地表水的流向。

5.3 桩位检校：钻进过程中，经常检查桩孔的尺寸和平面位置，其误差必须达到规范要求。各桥桩基均为竖直桩，在钻进过程中应及时检查钻杆是否竖直，并及时调校钻杆位置确保桩孔中心位置满足要求。

5.4 桩基钢筋笼的安装到桩基设计标高以后，对桩基钢筋笼进行四方定位，使孔位中心和钢筋笼中心重合，从而保证了桩位偏差在误差范围以内。

5.4 了解地质情况：钻进过程中应检查了解地质情况，若与设计资料不符，应会同监理、业主、设计代表共同研究处理。

5.5 钻孔事故的预防及处理

5.5.1 坍孔：坍孔的表征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺等。坍孔原因：1.泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标达不到要求，使孔壁没有形成坚实泥皮；2.由于出渣后未及时补充泥浆（或水）；3.孔内出现承压水，钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够；4.钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。

预防坍孔的措施：发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻；如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填片石和粘土混合物到坍孔处以上1～2m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进；严格控制钻孔进程；清孔时应指定专人补浆（或水），保证孔内必要的水位高度；吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖起插入，严防触及孔壁。

5.5.2 钻孔偏斜：钻孔可能发生钻孔偏斜事故。偏斜原因：1、在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜处钻进；或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均；2、钻机安装不合要求，钻进过程钻机产生不均匀沉陷或运转过程震动过大引起的孔斜；3、钻机部件磨损，接头松动，钻杆弯曲；4、钻头晃动偏离轴线，扩孔较大；5、施工检查控制不到位。

预防措施：1.安装钻机时，机座安放在平稳坚固的地基上，钻机安装时要使旋转盘和底座水平，其钻杆、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条直线上，钻进中应经常检查校正；2.进入不均匀地层、鹅卵石层时，钻速要打慢档。另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效方法；3.钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次，以便削去硬土，如纠正无效，应于空中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上，待沉积密实后再钻；4.加强对钻机垂直度及钻进过程的时时监控，经常用检孔器进行检查，发现偏斜及时纠正。

5.5.3 沉渣，造成原因：1.检查不够认真，清空不干净或未进行二次清孔；2.泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起；3.钢筋笼下放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底。

预防措施：1.加强对沉淀厚度的检查力度和意识；2.成孔后，旋挖钻头提高孔底20cm左右，保持慢速空转，维持循环清空时间不少于30分钟；3.钢筋笼吊放时，使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避免碰撞孔壁；4.下完钢筋笼后，检查沉渣厚度，直至孔口返浆比重和沉渣厚度均符合规范要求；5.开始灌注混凝土时，应有足够的混凝土储备量，达到清除孔底沉渣的目的。

5.5.4 掉钻落物，原因：长时间超负荷使用旋挖机钻头，致使钻头钢板掉落；或操作不慎，落入扳手、撬棍等物。

预防措施：开钻前应清除孔内落物，零星铁件可用电磁铁吸取，较大落物和钻具也可用冲抓锥打捞，然后在护筒口加盖。

6 、结论

作者参加了成都二绕西段项目TJ-A合同段A2分部桥梁桩基施工的全过程，对旋挖钻孔施工而言电只用于泥浆系统和维修，小型发电机完全可以满足要求，对供电的要求非常宽松。旋挖钻机的成孔速度是冲击钻的10倍左右,从而缩短了工期和降低了成本。旋挖机智能电脑系统记录、统计、分析、优化施工工艺，保证了成桩的质量。但旋挖钻孔在沉渣和坍孔问题上比较突出，很多不完善的地方值得我们积极的去探索和进步。

[1] JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》.

[2] 实用建筑工程系列手册，实用桩基工程手册.

[3] 张美卿等，钻孔灌注桩常见质量事故的预防.山西建筑，2001.4.