旋挖机在韶关溶岩地区成孔

陈启秀

（广东省地质灾害应急抢险技术中心，广东 广州 510080）

1 旋挖桩施工的优势

1.1 适应能力强

建设工程施工所涉及的环境比较复杂，人工挖孔桩与传统的钻机相比，其适应性较弱，有一定的局限性，旋挖桩施工技术适合于高速公路、铁路、桥梁等工程的大孔径桩基作业，具有良好的适应性。

1.2 成孔速度快

常规钻机与人工挖孔桩相比，成孔速度较慢，特别是人工挖孔桩，由于天气的限制很大，一旦下雨，几天内都不能施工，无法保证成孔工作的效率，旋挖钻机使用的钻机在成孔速度上远远超过了传统的挖孔桩。

1.3 低孔隙综合成本

常规人工挖孔桩这种施工方法有较大的局限性，很难保证相关钻孔工作的工作效率，不能满足行距。随着旋挖钻机的逐步普及和人工费价格的日益上升，二者之间的矛盾日益激化，人工挖孔桩比旋挖桩成孔较低的施工成本优势已荡然无存。旋挖桩在施工过程中，具体流程比较简单，钻机的磨损比较小，施工周期短，从侧面看，可以节省周转材料的租赁费和管理费用和资金利息，在很大程度上降低了行业的运营成本。

2 工艺流程

目前溶岩地区桩基成孔采取的护壁形式主要有钢护筒护壁、高压旋喷帷幕等，而溶洞处治主要有溶洞预注浆、套钢护筒、抛填法等，成孔过程主要控制泥浆制备，成孔后采用气举反循环清孔方式提高效率。在桩基础施工中往往是护壁方式与溶洞处理相结合，或者是多种处理方法相结合来使用，并且处理的时间也会各不相同。

本工程采用泥浆护壁旋挖机成孔，其工艺流程如图1所示。

3 提高成孔效率的处治措施

3.1 注浆预处理

注浆是利用水泥净浆和水玻璃混合液由下至上旋喷注浆，使空洞紧密地填充高强度水泥浆固结体。双液法注浆的目的是将水玻璃按一定比例掺入水玻璃，有效地控制水泥固结，有利于溶洞的充填，大大提高了溶洞的处理效率。在采用3孔注浆或者6孔注浆前，先对溶洞内有充填物的部分进行高压旋喷注水泥浆的处理，待水泥浆强度达到要求以后，再对溶洞内无填充物的空间部分进行高压旋喷注浆。根据地质钻探，在桩基护筒内均布3 个或者6 个双液旋喷灌注孔。通过高压水泵对溶洞内局部充填的充填物部分进行高压旋喷注水泥浆进行处理，使其固结增强。在使用高压旋喷注水泥浆时，压浆范围要从溶洞底板开始贯穿整个充填物部分。

3.2 覆盖层处理方法

采用钢护筒防护的方法，一律采用引孔的施工工艺，确保钢护筒跟进至岩面。钢护筒内径、壁厚、护筒长度、标高及其防腐要求根据设计要求确定。钢护筒加工主要标准：垂直度每米不超过0.5cm，焊缝连续，保证不漏水。钢护筒埋设前对桩位场地进行杂物清除和场地平整，然后在其上测量放样定出桩位，采用50t 履带吊吊装、DZ120 振动锤插打方法进行钢护筒埋设。其埋深必须满足设计要求，露出地面0.3m以上。护筒埋置后要复测其桩位偏差，护筒中心与桩位中心偏差不得大于5cm（群桩），垂直度在0.5%以内。

3.3 护壁泥浆控制

钻机利用膨润土造浆，利用过滤筛、泥浆罐、泥浆处理器形成泥浆循环系统。在钻孔中，由于泥浆相对密度大于水的相对密度，故在静水压力的作用下，泥浆在井孔壁形成一层泥皮，阻隔孔内外渗流，保护孔壁免于坍塌。开钻前准备好膨润土及添加剂等材料，在准备开钻的桩基护筒和泥浆池内造浆。当含砂超过规定时，停止钻进，利用大泥浆处理器对泥浆进行处理，将含砂降到5%左右后方可继续钻进。施工期间，当桩基护筒内的泥浆性能指标下降到规定的极限值时，抽取造浆池的泥浆（造浆池内的泥浆要求膨润土参量稍微偏大）对桩孔泥浆进行补充，将泥浆的性能进行调整。当完成一定数量的桩基后，对泥浆性能和本桥处的地层情况有足够的了解后，可在进行钻孔施工的桩位处直接添加膨润土和添加剂进行泥浆性能的调整。桩基浇注砼时，必须将孔内优质泥浆抽到浮箱或相邻桩基护筒内，作为下次钻孔的泥浆的补充。每台钻机配置一个直径3m，高3m的泥浆罐作为泥浆处理器，上面设置斜面钢丝网将颗粒较大的钻渣分离，罐体下部设置排渣口用来清除沉淀下来的较小颗粒的钻渣。钻孔过程中，带有钻渣的泥浆由钻杆中心被吸出，通过泥浆罐和与之相连的护筒沉淀钻渣，分离出来的优质泥浆循环回桩孔内，重复利用，同时在泥浆循环系统中,增加一台泥浆除砂器进行除砂，确保泥浆质量。

3.4 旋挖钻成孔

（1）钻机就位。旋挖钻机施工场地地面承载能力应大于250kN/㎡，旋挖钻机就位后，检查各项机具的使用性能，检查钢丝绳的连接部位，检查钻头与钻杆之间的机械联结牢固可靠。

（2）埋设护筒。先以桩位中心，用十字交叉法沿桩位四周测放四个护桩，护桩距桩心中心点的距离根据现场实际情况而定，控制桩不受影响的原则，具体方法是：以桩位中心点为交点，拉出两条相交直线，钻头直径与桩径差差不小于30cm，便于埋设护筒。桩心准确后，将桩底整平夯实，再用挖机埋设护筒。安装护筒时，保证钢护筒的圆心与桩心重合，护筒壁垂直。埋管时应注意保护套管，防止变形过大。复测不符合施工要求，应重新埋设。护筒如图2所示。

（3）钻机安装。安装好钻机后，确保钻机工作正常。根据设定的桩位，准确地确定钻机的位置，并确保钻机的稳定，在保证钻杆基本直立后，用自动控制系统调整钻杆，使其保持垂直状态。

（4）泥浆护壁。利用泥浆护壁施工，利用泥浆和地下水的压力差控制水压力。浆液相对密度对保证孔壁稳定和保持压力差具有重要作用。钻井液相对密实度较大时，泥浆不能起到挡孔崩塌的作用，但当泥浆相对密度过大时，泥浆泵容易堵塞，甚至造成混凝土浇筑施工困难，不能保证成桩质量的稳定。实践中需结合工程具体情况，严格控制施工土层中泥浆的相对密度，一般控制在1.3～1.5g/cm3，如超过，应立即纠正。

（5）钻井过程中的垂直控制。该项目采用智能旋挖钻机，带有一套车载计算机系统，能自动显示和调整钻进深度、垂直度，具体操作如下：旋挖钻机电脑显示器调节到显示钻杆工作画面。操纵旋挖钻机电柄，在操作过程中，将钻杆X轴Y轴的偏移调整到正负零位，保证钻孔的垂直。成孔时桩机钻杆上由垂直度控仪控制桩的垂直度控制，桩机电脑屏幕上会自动显示，驾驶员可根据情况调整，在施工过程中随时进行垂直度控制，随时调整，保证小于1%。

（6）正常钻进。开孔时应采用慢转速、轻钻压钻进。桩身成孔钻（冲）进入基岩后，每钻进100～500m，应清孔分段取样一次：非桩端持力层段高为300～500m；桩端持力层段高为100～300m。分析取样准备终孔验收。钻机开钻前要求场地处理平整坚实，以满足施工垂直度要求。对孔位时，采用铅垂线与桩位中心对中。在对完孔位后，操作手启动定位系统，予以定位记忆。对中孔位后，钻机不得移位。钻进开始时，注意钻进速度。覆盖层钻进过程中利用泥浆运输车从储浆池转运泥浆进行补充，确保孔内水头，并根据覆盖层实际情况通过添加剂对泥浆性能进行调整。

（7）终孔检孔。成孔达到设计标高后，利用旋挖钻机钻头进行扫孔。探笼采用型钢与钢板制作而成，直径不小于桩基直径，长度为外径4～6 倍，底部做成锥形，重量3～5t。检孔合格后进行反循环清孔。

3.5 过程孔漏浆处理

施工过程中存在漏浆现象，按照1∶1比例回填黄泥片石，进行密实挤压，根据现场实际情况夹杂部分包装水泥回填，增强回填效果。根据施工过程与桩基成孔效率结果分析，黄泥片石抛填挤压这种方式极大提高成孔效率，缩短桩基础施工工期，提高桩基安全性，为项目带来实际利益。

3.6 反循环清孔系统

钢筋笼安装完毕后即可进行导管安装工作，选取壁厚不小于4mm厚度，直径∅20cm无缝管进行气举反循环清孔，根据孔径均匀设置6个清孔点位，管口距离孔底10～20cm，风苞设置在距离孔底1/3孔深处，效率为最高。旋挖钻机自引进以来发展非常迅速，其技术推广前景和市场发展前景非常广阔，同样由于复杂地形以及迅速发展需要，对旋挖钻机成孔工艺提出了更高的要求，既要求施工成孔质量，也要求成孔效率，更加要求成孔安全。进一步对钻机针对性性能提出了更高的实用性要求。

4 旋挖钻机成孔灌注桩施工质量控制

4.1 完善施工准备工作

在推进具体的施工工作之前，要对周边的地质和土层进行了解，应结合实际条件和场地情况制定有针对性的技术方案，将负面影响因素控制在合理范围内。

4.2 加强施工流程管控

实践中，应严格按照施工程序及工作程序进行操作，做到边浇振捣，绝不能将土及杂物混入混凝土内。根据标准和规范，对钢筋笼进行堆放和吊运时，应严格执行。与此同时，要做好技术交底工作，在施工过程中，如果出现钻杆跳动、机架晃动等问题，必须立即停止施工，认真检查，确保不影响施工质量。

4.3 加强施工质量检验

建设前期，要对流态混凝土以及钢材等施工原料进行严格的检查，核对各工序的施工及监控手段等。施工过程中，应仔细检查成孔、钢筋笼放置及混凝土灌注等，确保施工过程中各道工序规范，避免出现施工质量问题。

5 结语

通过在韶关保利中瑞花园项目岩溶地区桩基旋挖钻机施工实践，采取合理有效的处治措施，极大地提高了旋挖钻机成孔效率，为以后在项目建设中的岩溶地区桩基旋挖钻机成孔积累了宝贵的经验。结合多种预防处理措施，岩溶地区旋挖钻机成孔效率可以大幅提高。