旋挖钻机施工案例质量控制分析
摘 要：旋挖钻机具有高效、优质、适用范围广、环保等优点，在市政桥梁钻孔灌注桩的施工中有广泛应用。本文简要介绍了旋挖钻机的工艺原理和施工工艺，以及在市政桥梁钻孔灌注桩基施工中采用旋挖钻机施工的质量控制措施及注意事项。对以后同类工程具有一定的参考价值。
关键词：旋挖钻机；旋挖钻机施工，旋挖钻机工艺；钻孔灌注桩，旋挖钻机租赁
1 工程概况
改造工程主要包括新建主线双向四车道高架及地面双向六车道改造，新建两条单向三车道匝道、四条单向单车道匝道等。共有钻孔灌注桩总计约335根，桩径1.2～1.5m，桩长20～39m。
该工程桩基处地质情况相对较复杂，岩土层为杂填土、素填土、粘土、粉质粘土、粉质粘土混卵砾石、强风化泥岩、泥质粉砂岩、中风化泥岩、泥质粉砂岩。工程场地位于突起带之间的基岩盆地中，沉积有厚层的泥质粉砂岩、泥岩和细砂岩，覆盖层厚度变化较大，且基岩岩面起伏变化也比较大。作为桩基持力层的中风化泥岩、泥质粉砂岩，属软岩-极软岩，遇水易软化。
2 工程难点
本工程施工主要难点：①市区施工，交通压力大，施工区域极其狭小；②工期较紧，桩基数量较多；③地处闹市区和绿化带，环保要求较高。
3 旋挖钻机选型
针对施工现场的施工环境及上述施工难点，为满足工期及施工质量要求，主要对3种类型旋挖钻机钻孔工艺进行了研究比选。
根据比较结果以及桩基施工的特点、工程地质条件和该工程对环境保护的要求，本工程选用BG200旋挖钻机，要求旋挖机同时配备筒钻头和螺旋钻头，在上层土层中使用筒钻头并控制钻进速度；在进入较硬的基岩或砾石层后，用筒钻头难以钻进后，可采用螺旋钻头与筒钻头交替使用的方法钻进。
4 旋挖钻机工作原理
旋挖钻成孔首先是通过钻机自有的行走功能和桅杆变幅机构使钻具迅速达到桩位，利用桅杆导向下放钻杆将底部带有活门的筒式钻头置放到孔位，钻机动力头装置为钻杆提供扭矩，加压装置通过加压动力头的方式将加压力传递给钻杆、钻头，钻头回旋破碎岩土，并直接将其装入钻头内，然后再由钻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，不断取土、卸土，直至钻到设计孔深。
5 旋挖钻机施工工艺
旋挖钻机受施工地层的制约，主要适用于土层、砂层，以及较松散的、粒径较小的卵粒石层，在粘性土层钻进效果最佳，而在硬岩层施工比较困难，并容易发生孔内事故和机械事故，体现不出旋挖钻机的优越性。
原路为沥青混凝土路面，面层沥青和混凝土破除后，旋挖钻机就位，埋设护筒，开始钻孔施工。当钻头内钻满土砂料时，钻头回旋，将钻头提升出孔外，打开阀门，卸除土砂料，关阀门，钻头回原位继续施钻，直至钻孔深度达到设计要求，清孔，灌注桩身混凝土。
6 旋挖钻机质量控制措施
6.1 桩位放样。在进行场地破除整平后，组织进行桩位测量、定位，并记录放样数据备案，保证施工桩位不发生偏差。
6.2 埋设护筒。为保证成孔质量，开钻前须先埋设护筒，用拉线法检查桩位偏差，使之满足规范要求。在回填松散土质区域，应埋设深护筒，以防钻进过程中孔壁坍塌。
6.3 泥浆制备。由于旋挖钻成孔极快，对于护壁要求就更为严格，在泥浆制备上一定要严格要求，否则极易造成塌孔。造浆材料选择优质膨润土，不能使用孔内原土造浆护壁，膨润土作为泥浆原料一般为用水量的8%，造浆前应根据泥浆性能指标的要求做泥浆配合比的试验，现场按照泥浆配合比用制浆机拌制泥浆并存入储浆池。特殊情况下，在使用黏土作为造浆材料时应符合下列要求：①自然风干后，用手不易掰开捏碎。②干土破碎时，断面有坚硬的尖锐棱角。③用刀切开时，切面光滑、颜色较深。④水浸湿后有粘滑感，加水合成泥膏后，容易搓成1mm的细长泥条，用手指揉捻，感觉砂砾不多，浸水后能大量膨胀。
6.4 旋挖钻机钻进出渣。旋挖钻机钻孔施工中，泥浆为单向供应，在孔口注浆即可，与常规钻机泥浆循环系统有较大的区别，部分泥浆随筒钻出渣而排出，损耗较大，需要随时观察孔内泥浆标高，一般应高出护筒底口1m以上。由于旋挖钻机钻渣由筒钻直接取出孔口，需要装载机及运渣车辆配合，及时将钻渣转移至指定堆放场地。钻进至钻机显示深度在设计深度以上1m左右时，采用经检定过的钢丝测绳进行精确测量，避免出现后期超钻深度过大。
6.5 旋挖钻机成孔。根据不同层次的土质结构选择不同的钻头、不同的转盘转速和进尺进行控制，以达到最佳钻进效果。成孔深度按照设计要求控制。
6.6 钢筋笼制安。钻孔深度、清渣达到设计要求后，开始下放钢筋笼。钢筋笼制安必须严格按照设计进行，主筋、箍筋间距及焊接质量应符合规范要求，并在钢筋笼上焊接耳筋，确保钢筋笼垂直度和保护层厚度。
6.7 清孔。由于旋挖钻的施工特点，能够采用掏渣法进行清孔，对于后期二次清孔是有利的。到达设计孔深前，最后一次下钻时采用减压吊钻，并扫孔2～3圈，将孔底钻渣尽可能取出，并保证孔底大致平整。旋挖成孔后利用旋挖钻机掏渣钻斗进行掏渣，保证桩底沉淀层厚度符合设计及验标要求（摩擦桩不大于20cm）。在水下砼浇筑前，应复查桩底沉渣厚度，不满足要求时进行二次清孔，二次清孔采用高压风或泥浆置换法，泥浆置换法为常规施工方法，而高压风或者高压泥浆喷射，即在混凝土灌注前，对孔底进行高压射风或射泥浆数分钟，使沉淀物漂浮满足沉渣厚度要求后，立即灌注水下混凝土。
6.8 混凝土灌注。导管接驳完毕后，导管底部距孔底距离控制在0.4m左右。开始灌注前储备料斗内储备的混凝土不小于1.0m3，以便能将导管底部一次性埋入水下混凝土中0.8m以上，适时提升、拆卸导管，保证导管底部埋入混凝土下1～4m。混凝土灌注应连续进行，一旦发生堵管等事故时，应采取有效措施进行处理，尽快恢复灌注，并做好水下混凝土灌注记录。
7 孔内事故预防
7.1 选择有经验、责任心强的施工队伍，保证操作人员的素质。
7.2 加强钻具检查，对加工不良的钻具严禁使用。
7.3 对孔内水头高度，泥浆的相对密度和粘度经常观察和检测，发现问题及时解决，尤其在钻孔排渣、提钻卸土或因故停钻时应保持孔内规定水位和规定的泥浆性能指标，以防坍孔。
7.4 钻孔作业应分班连续进行，在土层变化处捞取渣样判明土层，并与地质资料核对，根据土层情况采取相应措施，保证施工质量。
7.5 升降钻头须平稳，钻头提出井口应防止碰撞护筒或孔壁，防止钩挂护筒底部。
8 旋挖钻成孔施工中应注意的问题
8.1 旋挖钻适用于土层成孔，地下硬质物对旋挖钻成孔影响较大。施钻前应先将地表硬物（如混凝土路面、石块等）进行清除，钻进过程中遇到硬质物时停止钻进，查明情况并处理后继续施钻。
8.2 定位钢护筒合理使用,不仅能防止地表杂物落入孔内，还能有效缩短钻机定位时间，提高施工效率。
8.3 孔深较浅无地下水，且土层质量较好时，可直接干钻，不影响成孔质量，而且效率大幅提高。
旋挖钻机施工案例分析
在施工高峰期间共安排5台旋挖钻机，日均成桩4根，最高日成桩8根。相比普通回旋钻机，工效提高了将近1倍。由于采用可移动式钢板泥浆池等方法，并及时运出桩基渣土，降低了对周边环境的影响，有效地保护周围环境，实现清洁、文明施工。同时结合市政工程的特点，因地制宜的采取各种施工措施，其钻孔过程顺利，成孔质量良好，经过第三方检测，各项检测指标均满足规范和设计的要求，并取得了较好的钻孔经验，对以后同类型的旋挖钻机施工具有一定的参考价值。
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