旋挖鉆機施工技術研究

趙峰濤

摘 要：文章結合工程實例及實踐經驗，詳細提出旋挖鉆機的施工工藝標準、施工要點、施工注意事項、操作規則、各個步驟的檢驗標準和方法及鉆孔異常處理措施，并就旋挖鉆機成孔全過程的質量控制進行了詳細的技術研究與探討。

關鍵詞：旋挖鉆；施工；鉆孔；護筒；清孔；泥漿

1 工程概況

青榮城際鐵路善疃特大橋位于山東省煙臺市回里鎮善疃村，橋梁全長733.36m，基礎采用鉆孔灌注樁，樁徑分別為1.25m、1.0m，樁長13m、15m、17m、18m、22m、23m、24m、25m、26m、47m不等，數量為220根。地基巖土主要為第四系全新人工堆積層雜填土、素填土，第四系全新統沖洪積層黏性土、砂類土和碎石類土，下伏基巖為白堊系下統青山群八畝地組潛石英閃長玢巖、礫巖，斷層角礫及下元古代荊山群祿格莊組片麻巖。

2 施工準備

（1）施工前，準備好攪拌運輸設備和材料堆放場地，備足混凝土原料。

（2）根據設置的三角網及樁位坐標圖，用全站儀放出每個樁孔的中心位置，然后用鋼尺復核各樁孔之間的平面距離。定出樁位的中心位置，并在周圍做上護樁，并報監理工程師檢驗，經監理工程師檢驗樁位符合精度要求后可進行護筒的埋設。

（3）泥漿制備：漿池、沉淀池是根據2個墩位布置來設制的，連接部位采用循環膠管，泥漿選用優質鈉基膨潤土制成。

（4）根據孔深，有充足的混凝土導管，提前預拼，進行壓力測試，標示尺度，編號順序應由上而下編排。

（5）鉆孔前應設置堅固、不漏水的孔口護筒。護筒采用6～8㎜厚鋼板制作，應考慮鋼護筒不變形和起吊方便的加強設備，鋼護筒長度1.5～3.0m，護筒直徑比樁徑大20～30cm。

（6）護筒埋置應符合下列規定：

1 護筒頂面宜高出施工水位或地下水位2m，還應滿足孔內泥漿面的高度要求，在旱地或長筑島時還應高出施工地面0.5m，以防止雜物、泥水流入孔內。

2 護筒埋置深度：岸灘上，黏性土應不小于1m，砂類土應不小于2m。當表層土松軟時，宜將護筒埋置到較堅硬密實的土層中至少0.5m。岸灘上埋設護筒，應在護筒四周回填黏土并分層夯實。

3 水中筑島上，護筒宜埋入河床面以下1m；水中平臺上可按最高施工水位、流速、沖刷及地質條件等因素確定埋深，必要時打入不透水層。在水中平臺上下沉護筒，應有導向設備控制護筒位置。

4 護筒頂面中心與設計樁位偏差不得大于5cm，傾斜度不得大于1%。

5 可利用旋挖鉆機鉆頭壓力，直接將護筒埋入設計深度。也可采用人工開挖，用吊車吊運護筒就位后回填的方法埋設護筒。

3 鉆孔施工

（1）護筒頂面、原地面標高已測定，鉆機的性能狀態檢查良好的基礎上，鉆機才能就位。鉆機就位前，底架應墊平，保持穩定，不得產生位移和沉陷。鉆桿中心與護筒中心偏差不得大于5cm。

（2）鉆機定位要準確、水平、垂直、穩固，鉆機導桿中心線、回旋盤中心線、護筒中心線應保持在同一直線。用測量儀器將護樁點引到孔口的護筒壁外，形成十字交叉來進行鉆機的定位，鉆頭中心位置的偏差不大于2cm。

（3）開孔時，鉆機需輕壓慢轉，逐漸進入，等鉆頭全部進入地層后可加速，同時，為防止出現孔斜和樁位偏差，鉆頭必須要對準樁位，保證成孔壁圓順、豎直、堅實。

（4）套管跟隨鉆進時，套管底口應與鉆頭旋挖深度相適應，確保不超挖。

（5）孔內鉆頭在上升過程中，泥漿會在鉆頭和孔壁間流動，上升速度過快會增加泥漿對孔壁沖洗的速度，易引起坍塌事故，所以，需把握好鉆頭提升的速度。另外，地質環境也應考慮周全，在由硬變軟的地層鉆進時，也要適當提高鉆井速度；在由軟變硬的地層鉆進時，則要減慢速度；為提高鉆井效率，在容易縮徑的地層，要逐漸增加掃孔的次數以防止縮徑；在硬塑料層要用高速鉆井；對砂層，鉆井時，切勿用力下壓，盡量輕柔，必要時，增加泥漿密度和黏度。

（6）整個相應的旋挖鉆機輔助的電子操控體系顯示以及改變鉆桿的垂直程度，并且在鉆桿的兩邊都需要設置檢測儀器，在實施鉆井的工作中隨時進行觀察，并指揮相應人員最初適合的調整，借助人工以及電子高科技技術確保鉆桿的垂直度符合要求。

（7）鉆孔過程中，按試施工確定的參數進行施工，設專職記錄員記錄成孔過程的各種參數，如鉆進深度、地質特征、機械設備損壞、障礙物等情況，記錄必須認真、及時、準確、清晰。施工過程對鉆頭磨損超標的要及時更換，以確保鉆孔孔徑。

（8）成孔達到設計深度時，技術人員及時對孔位、孔徑、孔深、孔形及豎直度進行檢驗，孔深控制以測繩測出的周邊四點平均值為準，垂直度用驗孔器檢測為準，并及時報監理工程師驗收，合格后方可進行下道工序。

（9）為減少旋挖鉆孔對相鄰樁孔孔壁和已澆筑混凝土的擾動影響，應待鄰孔混凝土抗壓強度達到2.5MPa后方可開鉆或采取隔樁鉆孔的方式進行作業。

4 清孔

（1）鉆孔至設計高程，經對孔徑、孔深、孔位、孔型、豎直度等進行檢查確認鉆孔合格后，應立即進行清孔。將鉆斗留在原處機械旋轉數圈，將孔底沉淀物盡量裝入旋挖斗內，提鉆甩渣，清孔必須徹底，避免隔時過長以致泥漿沉淀，引起鉆孔坍塌。

（2）清孔應達到以下標準：孔內排出或抽出的泥漿手摸無2～3mm顆粒，泥漿比重不大于1.1，含砂率小于2%，黏度17～20s；澆筑水下混凝土前孔底沉渣厚度：柱樁不大于5cm，摩擦樁不大于20cm。嚴禁采用加深鉆孔深度方法代替清孔。

（3）采用鉆孔灌注樁成樁后的質量好壞，清孔工作是其中的關鍵。為保證樁孔的質量符合規定，就必須嚴格掌控清孔工作中樁孔的各項質量指標、孔底沉渣厚度、泥漿指標等。如果泥漿沉淀時間較長，應將鋼筋籠放入孔內，將灌漿導管裝置好后，利用水泵進行二次清孔作業。

5 鉆孔異常處理

（1）鉆孔中發生坍孔后，應查明原因和位置，進行分析處理。坍孔不嚴重時，可采用加大泥漿比重、加高水頭、埋深護筒等措施后繼續鉆進；坍孔嚴重時，回填重新鉆孔。

（2）鉆孔中發生縮徑時，一般可將旋挖鉆機的鉆頭，提起到縮徑處進行反復掃孔，直到鉆孔直順。

（3）旋挖鉆機施工初期，提升料筒時，發現提升力顯著增大，有孔壁徑縮現象。經過詳細分析，由于筒式鉆斗完全無護壁作用，在提升鉆斗時，其下部產生較大負壓力作用，致使產生“吸鉆”現象，從而造成孔壁徑縮現象。因此，必須對筒式鉆斗進行改進。在筒壁上加焊4塊雙曲面護壁鋼板（或增設導流槽），兩兩對稱布置，為防止升降時碰壞孔壁，鉆頭旋轉時雙曲面護壁鋼板直徑小于孔徑2cm。由施工現場實踐得知，改善后的鉆斗在提升過程中液壓系統壓力顯著減小，鉆孔徑縮現象得到改善。

（4）發生卡鉆時，不宜強提。應查明原因和鉆頭位置，采取左右晃動鉆桿或疏通鉆斗周圍法：即用水下切割或反循環等方法，清理鉆筒周圍沉渣，使鉆頭松動后再提起。

（5）發生掉鉆時，應查明情況盡快處理。

（6）發生開鉆、掉鉆時，嚴禁人員進入沒有護筒或其他防護設施的鉆孔內。必須進入有防護設施的鉆孔時，應確認鉆孔內無有害氣體和備齊防毒、防溺、防埋等保證安全措施后，方可進入，并應有專人負責現場指揮。

（7）旋挖鉆機鉆進過程中應嚴格控制鉆進速度，避免鉆進尺度較大，造成埋鉆事故。鉆斗提升時應嚴格控制其速度，經現場實踐得知，鉆斗升降速度保持在0.75～0.80m/s，當鉆斗遇砂類土、碎石類土層時，其升降速度應更加緩慢。

6 結束語

近年來，旋挖鉆機是鉆孔灌注樁施工中一種較先進的施工方法，適用于工期要求緊的工程項目。在青榮城際鐵路Ⅳ標段善疃特大橋樁基施工中發揮了充分的作用，加快了施工進度，確保了工程質量。旋挖鉆機具有很強的適應能力，雖然投資較高，但就最終經濟效益的綜合指標來說，旋挖鉆機是其他施工工藝的幾倍，所以，是值得應用并推廣的。

參考文獻

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[2]楊賡.淺談不良地質情況下旋挖鉆機施工技術[J].建材與裝飾，2013，（2）：67-68.