旋挖钻机在建设项目中最容易出现的质量问题分析及解决措施

祁艳红

（甘肃工程建设监理有限公司，甘肃 兰州 730000）

1 项目慨况

新建项目地处兰州市城关区北面滩，建设项目场地呈不规则地形，场地东西平均宽约 216m，南北平均长约 177m，占地约 73 亩。

1.1 地质条件

兰州市妇幼保健院异地新建项目地勘报告显示，地质层自上而下分布如下：

杂填土①-1（Q4ml）：杂色，稍湿，稍密～中密，个别部呈松散状态，土质不均匀，主要以场地地坪砼块、砖块混粉质粘土、碎石土、三合土、塑料袋等，该层厚度一般为 0.5－4.2 米。

素填土①-2（Q4ml）：黄褐色，稍湿、稍密，该层主要以粉土和粉质粘土为主，土质不均，含零星碎石、砖块等杂物，该层厚度一般为 0.8－3.1 米。

粉土②-1（Q4 al+pl）：褐黄色～黄褐色，稍湿、稍密，该层土质不均匀，孔隙较发育，局部夹有砾石，混有粉砂团体、粉质粘土薄层，层厚为 0.7－4.1 米，层顶埋深一般 0.2－4.3 米，层顶标高为1505.87～1510.23 米。

粉砂②-2（Q4 al+pl）：黄褐色，稍湿，松散－稍密，该层混有粉土薄层，主要由长石、石英碎屑 组成，该层分布不连续，厚度较薄，由黄河冲积作用形成，层厚为 0.5～3.7 米，层顶埋深一般 1.2～7.0 米，层顶标高为1504.02～1509.25 米。

细砂③（Q4 al+pl）：青灰色，稍湿－湿，松散－稍密，该层砂质比较纯净，含土量少，偶含卵石、砾石颗粒，主要矿物成份为石英、长石、云母等，该层位于卵石层之上，分布不连续，厚度较薄，由黄河冲积作用形成，层厚为 0.4～2.0 米，层顶埋深一般 2.0～5.3 米，层顶标高为 1504.90～1508.24米。

圆砾④-1（Q4 al+pl）：青灰色，磨圆度较好，多呈亚圆形，主要成分为砂岩及变质岩等。一般 粒径 5～15mm，最大粒径可达 30～50mm。砂类土充填，中密～密实状。局部含砾砂量大，该层分布不连续，层厚为 0.6～2.6m，层顶埋深一般 3.5～5.8m，层顶标高为 1504.51～1506.44m。

卵石④-2（Q4 al+pl）：青灰色，中密～密实，主要由花岗岩、石英岩、片麻岩等硬质岩组成，磨圆度较好，呈亚圆形，一般粒径 20mm～100mm，钻探揭露的最大粒径大于 150mm，充填物以 砂类土，骨架颗粒约占全重的55%。该层分布连续，层厚为 3.5～7.0m，层顶埋深一般 4.0～8.5m，层顶标高为 1502.45～1506.61m。

强风化砂岩⑤-1（N3）：棕红色、砖红色，局部夹有薄层的泥岩、砾岩，该层的层状构造，泥质胶结，中粗及中细粒结构，具有很好的层理，多呈水平状，成岩作用较差，为强风化状，遇到水容易软化崩解，该岩体基本质量等级 V 级。该层分布不连续，层厚为 0.4～2.8 米，层面埋深 9.8～12.4 米，相应高程 1498.33～1500.46 米。

中风化砂岩⑤-2（N3）：棕红色、砖红色，局部夹有薄层的泥岩、砾岩，该层的层状构造，泥质胶结，中粗及中细粒结构，岩体结构相对基本完整，在干燥时强度较高，遇水容易软化崩解，该层岩体基本质量等级为 V 级。层面埋深 10.2～15.0 米，相应高程 1496.33～1500.18 米。

1.2 基坑支护基本形式

基坑支护采用区段上部3.5-5.5 米放坡下部采用φ1000@2000mm/φ 800@2000mm 的桩锚支护，桩间设计采用挂钢网封闭，桩身实施2/3 排的预应力锚索，基坑开挖至砂岩层时在支护桩内侧设置一排直径600mm 的高压旋喷桩及砼灌注桩止水、止砂帷幕。旋喷桩及砼灌注桩间距均为800mm，砼灌注桩及旋喷桩桩长13/10m。砼灌注桩与高压旋喷桩咬合200mm，在工序上为：先进行施工砼灌注桩，然后施工高压旋喷桩。砼灌注桩及高压旋喷桩施工完成后桩顶上部设置1000*600/700*600mm 冠梁。

2 桩内孔壁坍陷

2.1 具体表现形式

旋挖钻机在土层钻进时，如果发现在排出的泥浆中不断出现大量气泡或孔内泥浆突然间下降，则可初步判断孔壁有塌陷迹象。

2.2 发生问题

护简底部地质层一般为软土或淤泥质土、杂填土、卵石等比较松散的地质结构；桩孔内的水位达不到要求，旋挖机钻斗在上下提升时过快，引起孔内水流以较快的速度由钻斗的外侧和钻孔之间的间隙中流过，同时冲刷井桩孔壁；有时在上提旋挖机钻斗的时候在其孔内下方产生较大的负压而导致井桩孔壁发生塌孔[1-3]；

桩基作业范围上部重型施工机械的重力和其他作业机械施工时发生较大震扰，以及地基本身土层的自重力影响也会致使地面地质层以下 10～15米范围处发生孔壁坍塌；成孔范围内有砂砾石、卵石等强透水地质也容易发生坍塌；配置的泥浆，如果配合比和泥浆的性能满足不了施工的要求，也会发生孔内坍塌；在吊放钢筋笼时，如果控制不当发生碰撞孔壁，致使孔壁泥浆膜和孔壁大量破坏，也会发生孔壁坍塌；如果成孔后等待灌筑砼时间过长或灌注时间过长也会引起孔壁坍塌。

2.3 防治孔壁坍塌的相应措施

在松散地质及易坍塌土层中，可采用增加护简埋深长度，并用粘土密实填封钢护筒周边；随时检量并补充孔内泥浆，使泥浆始终保持孔内水位高出钢护简底部1～2 米；严格控制旋挖钻机钻头提升和下降速度，并依据不同的设计桩直径和施工范围地质状况采用不同的提升、下降速度；在施工期间应尽量避免重型机械在钻孔施工范围内或附近大量行走；对于施工范围内堆集的泥土应及时有序的理行清理，以量大限度的减轻桩孔周边的压力；在泥浆配置时，应充分考虑使用密度和黏度相对较大的泥浆，必要时根据具现场体情况向孔内添加少量粘土。

在混浆选择上，应优先确保使用优质的泥浆，以便更好的提高泥浆的密度和黏度。在钢筋笼加工过程中应重点检查钢筋笼的绑扎方法和焊接质量、钢筋笼定位块的设置位置和固定方式、方法；在钢筋笼的吊运时采取可靠措施防止发生较大的变形，在下放钢筋笼过程中应严格控制，避免钢筋笼大幅摆动碰撞孔壁；施工全过程应注意工序安排，在保证施工质量的情况下，应尽量缩短混凝等待时间和浇筑注时间[4]。

3 桩孔底部沉渣过厚

3.1 出现问题分析

在施工过程中，当发现钻进的地质以砂层为主时，砂不可避免的将会混进稳定液当中，可是在施工期间稳定液大多数都是进行重复循环使用的，当多次重复使用时，都会经过数几个小时的沉淀，稳定液中的砂便会慢慢沉淀到桩孔底部，引起桩底沉渣过厚；

在砂层地质中时行钻进时，提钻斗时砂子很容易从钻头的泻水口流出，进一步混入稳定液中，引起沉渣过厚。

3.2 桩孔底部沉渣过厚的相应防治措施

现场有效解决稳定液的沉淀问题，基本可以通过设置 2 个泥浆沉淀池来解决；合理控制钻机进入砂层时的速度，并最大限度减少砂层中砂子外流。如果地质砂层够厚，可在终孔前预留 30—40CM，静置1 小时左右在用清渣钻头下入，掏孔至应设计桩底标高。

4 桩孔垂直度偏差

桩在成孔后，孔壁垂直出现较大偏差。

4.1 桩孔垂直度偏差质量问题

旋挖钻机在初始安装就位时不稳定，作业时站位不稳摆动较大；

旋挖钻机作业场地较软弱或场地软硬分部不均匀；地质土层岩土结构呈斜状分布，地质土层中夹有大的孤石或原有建筑物遗留桩体、渣土等。

4.2 桩孔垂直度偏差质量问题的相应防治措施

钻孔施工前，应将场地预先夯实平整；钻机进入不均匀地质层时，应将钻速放慢；如作业范围内遇到孤石或较硬地质岩层结构时，应尽快控制钻速要慢；如出现钻孔偏斜时，可慢速采用提钻上下往反扫孔数次，以便削去影响孔壁成孔部位的硬质岩结构。如果该方法纠正无效，应在出现问题的部位回填粘土至偏孔处0.5－1.8 米以上，重新钻孔[5]。

5 灌注桩在砼浇筑时发生堵管的相应防治措施

应检查隔水栓配置是否与导管相匹配，同时是否满足相应的隔水性能；必须严格控制砼搅拌质量，并在导管口部位置加设相应过滤网片；在砼浇筑施工过程中，应充分保证机械设备运转正常；导管每次拼装完成在使用前应要求进行闭水试验，试水压力0.6—1MPa，确保导管接头处密封良好。

6 钢筋笼上浮

伴随砼浇筑钢筋笼上浮，致使钢筋笼高于原设计位置。

6.1 钢筋笼上浮发生的问题

钢筋笼在安装时，初始定位过高；砼浇筑过程，随着砼不断上升推动钢筋笼上浮。

6.2 钢筋笼上浮的相应防治措施

前期应严格控制钢筋笼初始定位准确，并在孔口上部固定可靠；砼浇筑时，应尽确保供料及时，缩短浇筑的时间，同时检查砼浇注的标高和导管埋入砼中的长度，当测得孔内砼浇筑标高高于钢筋笼底端 2—3 米时，应及时将砼导管提升至钢筋笼底端以上范围。

6.3 断桩发生具体表现形式

桩体砼浇筑完成并凝固后，出现桩体砼不连续或桩体中间被泥土等填充形成断桩。

6.4 断桩发生的问题分析

导管下放位置底端离孔底悬空的距离过大，首盘砼浇筑时不能有效达到封底，封底失败；导管接头位置处密封不严，造成大量孔内泥浆侵入导管，置于桩体中形成局部夹渣；导管提升过大，露出桩体砼表面；停电、待料等原因使岩渣沉积造成桩体局部断桩。

6.5 断桩质量问题的相应防治措施

在桩成孔后必须准确量取孔深并计算导管长度，认真检查清孔质量；在浇筑初期，应认真检查导管的密封性能 ；在砼浇筑过程中，随时检查砼面的标高和导管在砼中的埋置有效长度，确保导管提升要精准；在砼浇筑时要保证作业连续、快速；

7 结束语

旋挖钻机在项目施工中容易出现的相关问题，如果管理人员能够提前有针对性地采取有效对策；可以使旋挖钻机在建设工程中发挥更大的优势，同时也能给项目创造更多的经济效益和社会效益。