重慶地區(qū)旋挖成孔施工質(zhì)量問題分析

（重慶建工住宅建設有限公司，重慶400015）

重慶地區(qū)旋挖成孔施工質(zhì)量問題分析

顏旭東，熊桂芳，余志賢，張璐

（重慶建工住宅建設有限公司，重慶400015）

旋挖鉆機作為一種高效新型的成孔設備在樁基礎施工中逐漸得到廣泛應用。雖然旋挖鉆機較傳統(tǒng)的成孔設備有較多優(yōu)點，但仍會出現(xiàn)孔壁坍塌、鉆頭掉落及樁端沉渣過厚等技術問題。該文通過對旋挖鉆機成孔過程中存在的施工質(zhì)量問題進行分析，并提出了一些質(zhì)量控制措施。

重慶地區(qū)；旋挖成孔；質(zhì)量問題；控制措施；孔壁坍塌；鉆頭掉落；鉆頭底板脫落

旋挖鉆機是基礎工程施工成孔機械，具有機動靈活、軸向壓力大、裝機功率大、適用范圍廣、施工效率高等特點。成孔施工以其成孔快、質(zhì)量高、污染少等優(yōu)點被廣泛用于市政建設、公路橋梁、高層建筑等地基施工工程中。

對于重慶地區(qū)而言，人工挖孔樁存在施工過程中人員安全得不到有效保障和施工效率低下等弊端，已被限制淘汰，而機械成孔樁將成為今后樁基的主要類型[1]。鑒于重慶地區(qū)塊碎石高填方的山地地質(zhì)條件，旋挖鉆機成孔成為機械成孔方式的首選[2]。

1 旋挖鉆機成孔施工技術中常見質(zhì)量問題分析

1.1 孔壁坍塌

（1）存在淤泥、軟土、砂、砂土、雜填土、卵石等較松散的地質(zhì)層及卵石、砂礫石等強透水地層，回填土地層、回填碾壓不到位、回填土顆粒較大、回填時間較短等。

（2）孔內(nèi)水位不夠。

（3）成孔速度過快，水流快速向鉆孔空隙流過沖刷孔壁；上提鉆斗時產(chǎn)生負壓。

（4）地面上重型機械重力和作業(yè)振動，土層自重影響。

（5）泥漿的配合比和性能不能滿足施工要求。

（6）鋼筋籠安放時使泥膜和孔壁破壞。

1.2 鉆頭掉落、鉆頭底板脫落

（1）鉆進時孔壁坍塌或進尺太長。

（2）機械操作失誤或孔口塌陷使鉆頭掉入。

（3）施工中鋼絲繩拉斷或提鉆時受阻。

（4）鉆進扭矩過大，造成鉆桿斷裂，提引器或連接銷損壞。

1.3 不進尺

其原因可能為鉆進過程中遇到堅硬的卵石層、漂石、基巖或鉆頭被粘土粘滿打滑等。

1.4 孔底沉渣過多

（1）清孔不徹底，工序質(zhì)量控制不到位。

（2）鋼筋籠吊放碰刮孔壁，泥石坍落孔底。

（3）待灌時間過長，造成泥石沉底而未采取再清孔措施。

（4）測量沉渣厚度的孔底標高不統(tǒng)一。

1.5 孔垂直度偏差

（1）旋挖鉆機作業(yè)時穩(wěn)定性差。

（2）地面軟硬不均或軟弱。

（3）土層中夾有大的孤石等硬物，土層呈斜狀分布等情形。

2 旋挖鉆機成孔施工技術控制措施

2.1 孔壁控制措施

（1）對松散易塌土層設置適當埋深的護筒。

對于重慶地區(qū)地表存在松散的地層或卵石層，可采用2節(jié)或3節(jié)護筒連接在一起。旋挖鉆機靜漿護壁鉆孔工藝中，護筒直徑一般為100～300cm，護筒長度由施工地質(zhì)和所用泥漿確定。當護筒長度較大時，護筒直徑為100cm，此時整孔防塌孔任務主要由護筒完成。當有不密實的沙層、砂卵石層需要泥漿保護孔壁時，護筒直徑為300cm，其主要目的是減小液面變化，從而減少壓力變化對孔壁的擾動。護筒必須不易撕裂、變形和不漏水，長度較長和直徑大的護筒壁厚較厚；長度小于2m（含2m）、直徑小于1.2m（含1.2m）護筒管壁可以稍薄。

此外，護筒在進行現(xiàn)場設置時，應根據(jù)施工圖上的樁位坐標和現(xiàn)場測量控制點，測放出樁位并作明顯標記，在樁位中心拉十字線拴樁固定。將鉆頭中心對準樁位中心旋轉(zhuǎn)鉆進。鉆進到與護筒長度相同的深度時，將護筒吊入孔內(nèi)，用十字線校正中心，四周用黏土填平夯實。護筒埋設固定后，由測量人員復測護筒中心和護筒頂標高，符合精度后方可成孔鉆進。

（2）及時補充護壁泥漿使孔內(nèi)水位始終高出護筒底1～2m。

泥漿的主要成分：水、膨潤土、堿、羧甲基纖維素（CMC）、水解聚丙烯酰胺(PHP)、鐵鉻木質(zhì)素磺酸鈉鹽（FCLS）、重晶石、堵漏劑等。膨潤土為泥漿膠體的主要成分，它具有密度低、粘度好、失水量少、泥皮薄、穩(wěn)定性強、固壁能力高、潤滑效果好、造漿性能好等優(yōu)點，其摻量為用水量的6%～8%。

對于施工場地地下水位高的情況，應采用靜態(tài)泥漿護壁的方法來施工。泥漿密度對護壁效果很關鍵，施工中必須根據(jù)工程地質(zhì)情況合理選取泥漿的技術指標。泥漿的性能指標如表1所示。

表1 泥漿性能指標

（3）控制鉆頭升降速度。一次鉆進深度不宜太大，也應保持較慢的速度，同時提鉆時應該做到緩慢、均勻，以免產(chǎn)生負壓。鉆頭提升速度宜控制在0.6m/s以內(nèi)，下降速度宜控制在0.8m/s以內(nèi)[3]。

（4）其他重型機械盡量避免在施工區(qū)附近行走，廢渣及時清運。

（5）將低標號混凝土回填灌注，待混凝土初凝后再次鉆進成孔。

（6）鋼筋籠搬運和吊裝時應防止變形，下放過程中避免碰撞孔壁。

（7）盡量縮短待灌和灌注時長。

2.2 鉆頭掉落和鉆頭底板脫落的防治措施

（1）回填土旋挖鉆進。根據(jù)回填土組成顆粒和塊徑的大小可分為兩類，第一類為粘性土，同時含有砂和碎石（粒徑小于20mm）；第二類是大塊石、大混凝土塊、磚塊和瓦片等建筑垃圾，其中含有一些粘性土、碎石等。

第一類回填土鉆進中要求鉆齒能快速有效地嵌入碎石土縫隙，同時使用“犁耙”的鉆進方式把碎石土掃進筒內(nèi)。鉆進時要低轉(zhuǎn)速、大扭矩，防止泥漿高速沖刷孔壁。嚴格控制單斗進尺深度，嚴禁冒鉆現(xiàn)象發(fā)生。提放鉆頭盡量緩慢勻速，防止鉆頭刮碰孔壁，保護泥皮，避免塌孔。鉆進過程中要密切關注樁孔周圍地表，注意周圍是否發(fā)生松動或塌陷。

第二類回填土大塊石、大混凝土塊、磚塊和瓦片等建筑垃圾棱角分明，容易和鉆具的筒壁建立一定的摩擦力；粘土也有一定的粘性和膠結(jié)性，最適合使用截齒筒鉆鉆進，如圖1所示。此類回填土，骨架顆粒含量大且交錯排列，呈密集連續(xù)接觸，導致鉆齒無法切入到石塊的孔隙中，易出現(xiàn)打滑或鉆桿跳動現(xiàn)象。要慢轉(zhuǎn)速鉆進，用主卷揚鋼絲繩吊著鉆桿，用齒具撥動塊石。

圖1 筒鉆撈取塊石

（2）泥巖地層的旋挖鉆進。泥巖是由粒度＜0.005mm的陸源碎屑和巖土礦物組成的巖石。此類巖石強度較高，適合用壓入破碎的鉆進方式。目前常用的破碎式鉆齒只有B47H齒，如果泥巖脆性大強度高，可直接使用B47H齒，但最好的方法是把B47H齒焊接在齒上，如圖2所示。

（3）卵石地層的旋挖鉆進。重慶地區(qū)地處長江和嘉陵江交匯處，很多地方都分布著卵石地層。卵石的粒徑大于20mm小于200mm，其充填物一般為無膠結(jié)性質(zhì)的細砂、粗砂等。此類卵石層和上述第一類回填土的鉆進方法相同，護壁需要使用高粘度、高比重泥漿加粘土護壁，如圖3所示。

圖2 斗齒下方加焊截齒鉆進

圖3 卵石地層施工

（4）淤泥地層的旋挖鉆進。淤泥地層表現(xiàn)出的流塑狀態(tài)導致旋挖鉆機在該地層施工的時候非常容易出現(xiàn)縮頸、吸鉆、塌孔的現(xiàn)象。對于中大直徑的樁孔，鉆頭選用土層雙底撈砂斗；對于直徑小的孔可采用單開門雙底土層撈砂斗；鉆進具有一定粘性的淤泥質(zhì)土也可選擇帶有流水孔的直螺旋鉆頭。不論選擇何種鉆具在淤泥層施工，都應該盡量增加或加大鉆頭的流水孔，以防止鉆進過程中由于鉆頭上、下液面不流通而導致鉆底負壓過大形成吸鉆。

（5）將鉆頭及廢渣遠離孔口放置。

（6）提鉆時注意卷揚壓力表，發(fā)現(xiàn)壓力突變時及時調(diào)整方向。

2.3 不進尺情況的控制

打滑不進尺時，調(diào)整斗齒角度為60°，可采取往孔內(nèi)投入石塊、更換截齒鉆頭或螺旋鉆頭等處理辦法。如遇堅硬卵石層、基巖、漂石等情況可更換或改造鉆頭，可改用全截齒旋挖鉆斗，并重新安排刀具角度、形狀、排列方向。

2.4 孔底沉渣控制

（1）選擇合適的旋挖鉆孔機型及鉆具。先對將要工作的樁類型、樁身長度、口徑大小及數(shù)量有充分了解。一般來說，旋挖鉆機機型的選擇和樁身長度和樁徑大小有必然的關系，可依照表2對鉆機機型進行選擇。在多款機型都能滿足工程使用要求時，盡量選擇輸出扭矩低的機型。

表2 旋挖鉆機常用機型

圖4 鉆具選擇與鉆具現(xiàn)場改造

鉆桿的選擇要依照施工地質(zhì)情況進行分析，鉆桿按加壓方式主要分成三種：摩擦鉆桿、機鎖鉆桿和機鎖摩擦混合鉆桿。鉆具種類很多，而對于不同的地質(zhì)，有些還得根據(jù)施工工藝現(xiàn)場改造。在黏土層中施工時，可采用摩擦加壓式鉆桿+雙底撈砂鉆斗；黏土質(zhì)礫層中施工時，可采用機鎖加壓式鉆桿+雙底入巖鉆斗。

（2）泥漿循環(huán)清孔時間不少于30min。

（3）用清底鉆頭進行第一次處理，并測定成孔深度。二次清孔可采用泵升法，利用灌注導管接上專用接頭，然后用抽水泵進行反循環(huán)排渣。

（4）垂直緩放鋼筋籠，沉渣與孔深量測部位要一致，一般是孔中心。

（5）加大混凝土的初次灌注量，以提高對孔底的沖擊力，但其作用有局限性。混凝土澆筑前，采用泵升法進行排渣；若沉渣厚度小于50cm，可采用水泵進行濁水循環(huán)，使沉渣浮起達到規(guī)范要求，隨即澆筑混凝土[4]。

（6）成孔后盡量縮短下鋼筋籠的時間，以防孔底沉渣太多。

2.5 孔垂直度控制

（1）施工現(xiàn)場應夯實平整。

（2）遇到孤石地層、硬層及不均勻地層成孔時應鉆速放慢。

（3）鉆孔垂直度偏斜時可提鉆上下反復掃鉆；如糾正無效應局部回填粘土至偏孔處0.5 m以上重新鉆進。

3 結(jié)論

大規(guī)模建設工程的持續(xù)增長，是促使旋挖鉆機在重慶地區(qū)的建設工程中得以大規(guī)模應用的前提。同時，旋挖鉆機也將向著智能化、模塊化、環(huán)保節(jié)能、高可靠性、高效性等方面發(fā)展，故必須深化加強重慶地區(qū)旋挖鉆機成孔施工成套技術的研究，以保證施工質(zhì)量，提高施工效率。

[1]重慶市建設領域禁止、限制使用落后技術通告（第七號）[R].重慶市城鄉(xiāng)建設委員會,2011.

[2]孔凡林,李成芳,袁由新.重慶地區(qū)旋挖樁施工質(zhì)量問題淺析及解決對策[J].重慶建筑,2013(3):21-22.

[3]熊啟東,李成芳,孔凡林.旋挖成孔灌注樁施工質(zhì)量控制技術探討[J].重慶建筑,2013(1):41-43.

[4]王欣.旋挖鉆機成孔灌注樁常見問題的分析及對策[J].吉林水利,2004(11):39-41.

Technical quality problem and control measures of rotary drilling rig into the hole in Chongqing

With the continuous expansion of construction scale in Chongqing,rotary drilling rig,a highly efficient device for hole-forming in pile foundation construction,has been widely used gradually.Although rotary drilling rig is better than traditional device in hole-forming,it still has technological problems like hole wall collapse,drill fall and sediment thickness in construction process.The existing quality problems in construction process of rotary drilling rig is analyzed with some quality control measures presented.

Chongqing;rotary drilling rig;quality problems;control measures;hole wall collapse;drill fall;drill baseboard drop

A

1671-9107（2014）07-0041-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2014.07.041

2014-03-31

顏旭東（1959-），男，重慶人，中專，工程師，主要從事建筑施工管理工作。