旋挖钻机施工质量之探讨

旋挖钻进成孔工艺:旋挖成孔首先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卸土, 这样循环往复, 不断地取土卸土, 直至钻至设计深度。以下仅对旋挖干取土成孔法施工工艺进行探讨。

(1) 清水施工工艺的成孔工艺流程。

在成孔过程中不需泥浆护壁, 而是钻斗在慢速旋挖过程中自造的泥浆对孔壁起到一定稳定作用, 在旋挖钻进过程中, 钻斗往返于孔底与地表之间, 所形成的孔壁比较粗糙。旋挖钻孔灌注桩的桩土之间的咬合作用较强, 能较好地反映出混凝土桩体与黄土及粉质粘土之间的相互作用效应。

(2) 场地布置原则。

在进行场地整平后, 组织有资格的测量放样人员, 将所有桩位放出, 钉好十字保护桩, 做好测量复核, 并记录放样数据备案;规划行车路线时, 使便道与钻孔位置保持一定的距离;以免影响孔壁稳定;钻机底盘不宜直接置于不坚实的填土上, 以免产生不均匀沉陷;钻机的安置应考虑钻孔施工中孔口出土清运的方便。

(3) 桩位放样。

桩位放样, 按“从整体到局部的原则”进行桩基的位置放样, 进行钻孔的标高放样时, 应及时对放样的标高进行复核。采用全站仪准确放样各桩点的位置, 使其误差在规范要求内。

(4) 钻机就位。

钻机就位时, 要事先检查钻机的性能状态是否良好。保证钻机工作正常。

(5) 埋设钢护筒。

(6) 在准确放样的前提下埋设护筒。

埋设护筒的方法和要求, 应符合JTJ041-89 (以下简称《规范》) 的规定。如果钻孔是在陆地上进行的, 则一般采用挖坑法, 比较简单易行。

(7) 钢护筒埋设工作是旋挖钻机施工的开端, 钢护筒平面位置与垂直度应准确, 钢护筒周围和护筒底脚应紧密, 不透水。

(8) 埋设钢护筒时应通过定位的控制桩放样, 把钻机钻孔的位置标于孔底。

再把钢护筒吊放进孔内, 找出钢护筒的圆心位置, 用十字线在钢护筒顶部或底部, 然后移动钢护筒, 使钢护筒中心与钻机钻孔中心位置重合。同时用水平尺或垂球检查, 使钢护筒竖直。此后即在钢护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的粘土, 要分层夯实, 达到最佳密实度。护筒上口应绑扎木方对称吊紧, 防止下窜。

(9) 钢护筒的制作及埋设的原则。

长度4m以内的钢护筒, 采用厚4-6mm的钢板制作, 长度大于4m的钢护筒, 采用厚6-8mm钢板制作;钢护筒埋置较深时, 采用多节钢护筒连接使用, 连接形式采用焊接, 焊接时保证接头圆顺, 同时满足刚度、强度及防漏的要求;钢护筒的内径应大于钻头直径, 具体尺寸按设计要求选用;钢护筒埋设深度应满足设计及有关规范要求。

(10) 钻孔施工。

钻机成孔一般为清水施工工艺, 无需泥浆护壁;若有地下水分布, 且孔壁不稳定, 可制作护壁泥浆或稳定液进行护壁。以下是旋挖钻机钻孔施工的基本操作:

清水施工时, 将钥匙开关打到电源档, 旋挖钻机的显示器显示旋挖钻机标记画面, 按任意键进入工作画面。先进行旋挖钻机的钻桅起立桅及调垂, 即首先将旋挖钻机移到钻孔作业所在位置, 旋挖钻机的显示器显示桅杆工作画面。从桅杆工作画面中可实时观察到桅杆的X轴、Y轴方向的偏移。操作旋挖钻机的电气手柄将桅杆从运输状态位置起升到工作状态位置, 在此过程中, 旋挖钻机的控制器通过采集电气手柄及倾角传感器信号, 通过数学运算, 输出信号驱动液压油缸的比例阀实现闭环起立桅控制。实现桅杆平稳同步起立桅。同时采集限位开关信号, 对起立桅过程中钻桅左右倾斜角度进行保护。在钻孔作业之前需要对桅杆进行定位设置, 一般情况下, 做直孔作业, 所以需要对桅杆进行调垂。调垂可分为手动调垂、自动调垂两种方式。在桅杆相对零位±5°范围内才可通过显示器上的自动调垂按钮进行自动调垂作业;而桅杆超出相对零位±5°范围时, 只能通过显示器上的点动按钮或左操作箱上的电气手柄进行手动调垂工作。在调垂过程中, 操作人员可通过显示器的桅杆工作界面实时监测桅杆的位置状态, 使桅杆最终达到作业成孔的设定位置。在施工过程中, 有时也需要斜孔作业。操作人员需要通过显示器上的自动定位按钮进行自设定零位, 然后再进行相同的调垂操作。

清水施工钻孔时通过显示器按钮直接进入主工作界面, 然后进行钻孔作业。钻孔时先将钻斗着地, 通过显示器上的清零按钮进行清零操作, 记录钻机钻头的原始位置, 此时, 显示器显示钻孔的当前位置的条形柱和数字, 操作人员可通过显示器监测钻孔的实际工作位置、每次进尺位置及孔深位置, 从而操作钻孔作业。在作业过程中, 操作人员可通过主界面的三个虚拟仪表的显示——动力头压力、加压压力、主卷压力, 实时监测液压系统的工作状态。开孔时, 以钻斗自重并加压作为钻进动力, 一次进尺短条形柱显示当前钻头的钻孔深度, 长条形柱动态显示钻头的运动位置, 孔深的数字显示此孔的总深度。当钻斗被挤压充满钻渣后, 将其提出地表, 操作回转操作手柄使机器转到土方车的位置, 将钻渣装入土方车, 完毕后, 通过操作显示器上的自动回位对正按钮机器自动回到钻孔作业位置, 或通过手动操作回转操作手柄使机器手动回到钻孔作业位置。此工作状态可通过显示器的主界面中的回位标识进行监视。开孔后, 以钻头自重并加压作为钻进动力。当钻斗被挤压充满钻渣后, 将其提出地表, 装入土方车, 同时观察监视并记录钻孔地质状况。

(11) 地质情况记录。

地质情况记录按相应的地质的相关的表记录;旋挖钻机钻进施工时及时填写《钻孔记录表》, 主要填写内容为:工作项目, 钻进深度, 钻进速度, 及孔底标高;《钻孔记录表》由专人负责填写, 交接班时应有交接记录;绘制孔桩地质剖面图, 每处孔桩必须备有土层地质样品盒, 在盒内标明各样品在孔桩所处的位置和取样时间;旋挖钻机孔桩地质剖面图与设计不符时及时报请监理现场确认, 由设计单位确定是否进行变更设计;钻孔达到预定钻孔深度后, 提起钻杆, 用测量孔深及虚土厚度 (虚土厚度等于钻深与孔深的差值) 。

(12) 成孔检查。

成孔达到设计标高后, 对孔深、孔径、孔壁、垂直度等进行检查, 不合格时采取措施处理。成孔检查方法根据孔径的情况来定, 当钻孔为干孔时, 可用重锤将孔内的虚土夯实, 采用直接用测绳及测孔器测, 若孔内存在地下水, 可采用泵吸反循环抽浆的方法清孔, 则采用水下灌注混凝土施工的方法进行钻孔的测孔工作, 清孔时合理控制泥浆的粘度与含砂率;经质量检查合格的桩孔, 及时灌注混凝土。

(13) 清孔。

清孔是钻孔灌注桩施工保证成桩质量的重要一环, 通过清孔确保桩孔的质量指标、孔底沉渣厚度、循环液中含钻渣量和孔壁泥垢等符合桩孔质量要求, 采用正循环回转钻进技术的清孔方法为:桩孔终孔后, 将钻具提高20-50m, 采用大泵量泵入性能指标符合要求的新泥浆, 并维持正循环30min以上, 直到清除孔底沉渣且使孔壁泥质、泥浆含砂量小于4%为止。工程桩孔因有较厚的松散易坍土层, 清孔后不能立即终孔, 而在孔内下入钢筋笼, 安装好灌浆导管后施行二次清孔作业, 以使砼灌注前孔底沉渣厚度符合要求, 保证砼成柱质量。

(14) 结语。

通过施工实践, 得出这样一个结论, 即加强桩基工程检测是一个手段, 要保证钻孔灌注桩的施工质量, 其关键还在于人。强调现场管理人员要有高度责任心, 以防为主, 对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工, 只有这样桩基的质量控制才能得到保证。

摘要：钻孔灌注桩属于隐蔽工程, 成桩环节多, 施工过程容易出现质量事故, 施工人员必须重视施工全过程质量监控。

关键词：旋挖钻机,施工

参考文献

[1] 周红军我国旋挖钻进技术及设备的应用发展[J]探矿工程2003

[2] 王见旋挖钻施工技术[M]2005