旋挖钻孔灌注桩在土岩结合地区施工方法研究

2018-02-18胡红月

建筑与装饰 2018年15期

胡红月

河北建设勘察研究院有限公司河北石家庄 050031

前言

目前阶段，旋挖桩逐渐发展成现代桩基施工工艺，在公路、铁路以及桥梁等基础桩的施工中被广泛应用。对于旋挖钻孔灌注桩成孔作业而言，要综合考虑土层和岩层本身的强度特性，选择使用钻机、钻进方式与钻头完成钻孔施工作业，使得成孔的时间得以缩短，施工人员与机械设备工作效率明显提高，在多个方面获得了可观经济效益。

1 旋挖钻孔灌注桩的适用性分析

钻孔灌注桩是我国建筑、交通等工程中的一种常见桩基形式，根据施工方法可分为人工挖孔灌注桩与机械成孔灌注桩，后者成孔速度快、使用范围广，得到各大施工单位的青睐。机械成孔灌注桩施工方法包括几种桩型：反循环钻孔、正循环钻孔、长螺旋钻孔、短螺旋钻孔、旋挖成孔、冲击成孔。对上述几种桩型进行对比分析可知，旋挖成孔法的适应地层能力较强，对于各种地质情况基本都可适应，具有十分广阔的应用前景。旋挖成桩法的应用优点具体可归纳为以下几点：旋挖钻头可直接从孔内提土，成孔速度较快，施工效率高；旋挖钻头可破岩钻进，在倾斜率控制方面优势显著；施工中噪音较小，可应用于市区工程，对于周边居民的影响相对较小；旋挖钻头多次上下往复，孔壁粗糙，与普通回转钻孔桩相比旋挖桩承载力相对较高[1]。

2 旋挖钻孔灌注桩在岩土结合地区施工方法

2.1 旋挖钻机基本作业原理

旋挖钻机主要由驾驶室、底板、钻杆、钻头、动力头等构成，驾驶室布置有倾斜仪、水平仪和深度仪等设备，施工数据可以利用钻机上安装的数据进行传输，并对数据进行校正。在进行钻进施工时，首先使用钻机自带的桅杆变幅机构和自有行走功能使钻机准确就位，然后使用轨杆导向下方钻杆，使底部安装有活门的桶式钻头放置到孔位。加压装置利用加压动力头的方式把压力传送至钻杆钻头，并利用动力头装置提供出扭矩。钻头钻动后会将岩土破碎，并将破碎的岩土装至钻头中，然后利用伸缩式钻杆和钻机提升装置使钻头提升后将土卸掉，如此不断的循环作业直到钻到设计深度后完成钻进作业。当岩土层的黏结性比较好时，可以使用清水钻进或干式钻进工艺进行施工。而对于容易出现坍塌的地层，则必须采用静态泥浆护壁钻进工艺。

2.2 施工准备工作

在旋挖钻机灌注桩施工工艺中，施工前的准备工作尤为重要，它是确保施工有序进行的基础。①对施工场地进行平整处理，为旋挖钻机的施工提供良好的场地，避免施工中出现沉陷倾斜，并留有足够的空间以供运渣车辆的通行。②进行测量定位，确定控制桩的位置。③机械引孔。进行引孔时需要埋设钢护筒，护筒由钢板制成，保证护筒的直径比桩基孔径大10cm～15cm，护筒的上边缘要比地面至少高出30cm，避免有杂物进入桩基孔，同时也保证了泥浆的顺利流出。④旋挖钻机就位。将挖钻机驶到预设位置，进行钻头的对准矫正，再利用水平垂直度仪表来精确调整定位。⑤制作钢筋笼，为钻孔时灌注混凝土做好准备，这样能够有效避免钻孔时发生坍塌事故[2]。

2.3 钻进成孔

护筒埋设完成后，在护筒四周设置围挡。然后在控制桩上拉上十字线，钻头尖中心对准十字交叉点，将钻头缓缓放入护筒内，慢速钻进，边钻进边往孔内注浆。标段内桩基均为支撑桩，钻进过程中控制钻进速度，严格控制泥浆指标，确保泥浆护壁效果，避免进尺过快造成坍孔。钻进过程中采用泥浆泵将泥浆池中的泥浆抽到钻孔中，出浆口对准护筒壁且随时关注泥浆液面高度，避免钻头提升或下降时导致液面过高泥浆外溢，造成污染。每次提钻时钻头静置1min，让钻头中的泥浆尽量排出，后再旋转放入渣土池，挖掘机再将渣土池中的渣土挖装至渣土车，外运（渣土车1辆）。孔深达到钻进深度后，对孔深进行测量，孔深达到设计要求后，用1.2m直径探孔器对成孔质量进行检测。

2.4 混凝土浇筑

清孔完毕后混凝土灌注前，应先将灌料斗用清水清洗干净，再安装在导管口，放置隔水阀，混凝土初灌量必须保证能埋住导管2m以上，料斗放满后切断隔水阀，然后连续灌注。混凝土浇灌时应控制好灌注速度，避免钢筋上浮。并注意混凝土浇灌过程的连续性。如若桩深，灌注混凝土用的导管的深度也超深，在进行完一车混凝土灌注后，下一车混凝土没开始灌之前，导管内的混凝土在重力的作用下会继续下沉，下一车混凝土卸料开始后，会出现大量混凝土堵住导管口，导致导管内产生负压，混凝土无法继续灌入，可制作简易的排气装置，下一车混凝土浇筑前放置在导管口上排气。

2.5 砾石不同钻斗的选择

第一，如果砾石层的粒径不大，可以选择使用双底双开捞砂钻斗，以缓慢的速度钻入。如果砾石层的粒径较大，则要选用分体式钻斗钻进。第二，如果泥岩与砂岩等强度处于500kPa～1000kPa，应选择使用双底双开捞砂钻斗。第三，针对风化严重的硬岩层，尽量使用入岩桶钻，结合研磨式的钻进方式完成作业。在实际钻孔作业的过程中，应综合考虑项目地质状况，对进尺的速度进行控制。针对硬向软地层的钻进，可以适当地增加钻进的速度。而在软向硬地层钻进的过程中，则需要适当地减慢钻进的速度。如果是砂层，应选择使用缓慢的转速，合理地钻进，同时要适度提高泥浆黏度以及比重[3]。