旋挖機施工方案和關鍵工序的技術措施

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旋挖鑽孔灌注樁施工方法

某項目部拟投入先進的鑽孔樁施工設備“旋挖鑽機”。該旋挖鑽機設備具有“高效（是普通鑽機的十幾倍）、低噪聲、少泥漿、成孔事故率低、不用電”等優點。其高效的特點可以解決本工程工期短、場地狹窄、施工用電不足、可容納的施工設備數量有限的矛盾，大大減少了現場施工設備數量，降低了施工管理難度、提高了施工效率，而且工程質量和工期更有保證。

旋挖機的主要技要點

旋挖機，适用于城市高層建築、鐵路、公路、橋梁等樁（中大型樁）基礎工程施工；的超強輸出扭矩，确保在不同地質狀況下完成施工；電噴渦輪增壓中冷柴油發動機；電腦感應負載變化，并相應調整輸出功率；柴油機具有自動加速/降速功能，使燃油耗費下降5－10%；發動機噪音低、振動小、環保節能，廢氣排放符合歐EPACⅡ标準；液壓系統主控回路、先導控制回路，可使流量按需分配到系統工作裝置的各執行部件，實現各工況負荷下的最佳匹配；系統獨立散熱。液壓泵、液壓馬達、液壓閥，實現了系統的高可靠性；采用先進的手動與自動相互切換的電子調平裝置，對桅杆進行實時監控，保持桅杆在施工作業中的鉛垂狀态，有效地确保了樁孔垂直度要求。

一、施工藝流程

為确保旋挖鑽孔灌注樁施工質量，使施工按規定程序有序地進行作業，編制旋挖鑽孔灌注樁施工流程圖。

二、施工要點

（1）樁位測放及标高控制

根據設計圖紙，由專業測量人員制作施工平面控制網，校測場地基準線和基準點、測量軸線、樁的位置及樁的地面标高。采用極坐标法對每根樁孔進行放樣。為保證放樣準确無誤，對每根樁必須進行三次定位。定位和标高測定後會同有關部門和人員，對軸線、樁位、标高進行複核，并作記錄，符合設計、規範要求後方可進行施工。

（2）泥漿制備、使用與管理

① 泥漿制備

由于本工程施工地質條件較好，主要地層為粉質粘土層和強風化泥質砂岩層，是很好的造漿地層，所以本工程在鑽孔樁施工過程中采取原土造漿的方法制備泥漿。配比及性能指标詳見表。

② 泥漿使用

a、對于正循環鑽進，在一般土層中成孔時泥漿密度宜為1.3～1.40，粘度宜為16～28s，含砂率4～8%，膠體化率大于96% 。在軟土層中鑽進時，泥漿密度宜為1.3～1.5，粘度宜為19～28s，含砂率4～8%，膠體化率大于96% 。開孔鑽進時，泥漿應适當加稠,密度宜為1.3～1.50。

b、清孔後泥漿性能指标宜為：泥漿密度宜為1.15～1.25，粘度宜為17～22s，含砂率小于8%，膠體化率大于95% 。

③ 泥漿管理

施工過程中應做好泥漿的日常維護管理，廢棄的泥漿與渣應按環境保護的有關規定進行處理。

（3）成孔

1. 機械就位、護筒埋設

施工場地平整處理，保證旋挖鑽機底座場地應平整、夯實，避免在鑽進過程中鑽機産生沉陷。樁位确定後，利用十字線放出四個控制樁位，并以四個控制樁為基準進行埋設護筒。

護筒埋設：護筒由厚度4－6mm鋼闆制成，護筒直徑比樁基孔徑大100－150mm，每節護筒長度1.5-3.0m，護筒至少高出地面30cm。以防止雜物、泥水流入孔内。

旋挖鑽機在埋設護筒時，應由人工進行輔助配合，護筒埋設利用旋挖機的鑽鬥擠壓作用做相應的調整。

2. 泥漿調制

因鑽機施工中泥漿可以防止孔壁坍塌、抑制地下水、懸浮鑽渣等作用，為此泥漿是保證孔壁穩定的重要因素。由于地基岩土中又夾有粉砂土層、亞砂層，地面水位較高的特點，調制出良好泥漿的各項性能指标尤為重要。

泥漿相對密度：1.02－1.10，粘度：18－22s，砂率≤4％，泥皮厚度：＜2mm，PH值：大于7。

施工過程中随時檢測清孔後灌注砼時泥漿的各項性能指标，确保泥漿對孔壁的撐護作用，避免發生施工事故。

3. 鑽孔施工

旋挖鑽機在土層采用筒式鑽鬥。鑽機就位後，調整鑽杆垂直度，注入調制好的泥漿，然後進行鑽孔。當鑽頭下降到預定深度後，旋轉鑽鬥并施加壓力，将土擠入鑽鬥内，儀表自動顯示筒滿時，鑽鬥底部關閉，提升鑽鬥将土卸于堆放地點。鑽機施工過程中保證泥漿面始終不得低于護筒底部，保證孔壁穩定性。通過鑽鬥的旋轉、削土、提升、卸土和泥漿撐護孔壁，反複循環直至成孔。具體操作如下：

①按既定的施工順序進行樁孔的施鑽工作，未經同意不可擅自改變施工順序而随意進行樁孔的施鑽。

②啟動旋挖鑽機進行鑽杆起立、安裝鑽頭及調垂工作，旋挖鑽機進入工作狀态，檢查各項儀表和顯示器的工作畫面，确保旋挖鑽機的工作狀态正常。

③移動旋挖鑽機使鑽頭中心與樁位中心對中，對中通過鑽頭底部中心鑽齒的尖部與護樁交出的樁位中心進行控制，樁位中心通過“十”字護樁拉線交出，兩點處于同一鉛垂線上的偏差在驗收标準允許偏差範圍内即為對中完成，對中完成後設置鑽機的平面位置記憶系統記住工作位置保證工作中自動對中歸位，同時采用鋼闆尺進行複測，做好鑽機就位的偏差記錄。

④開孔時，将鑽頭慢慢下落到地表高程時，通過電腦控制按鈕将深度顯示儀調整為零，以便鑽進過程中跟蹤鑽孔深度。然後再将鑽頭放入護筒（護壁）内，正向旋轉開始鑽進。

⑤選用鬥筒式鑽頭鑽進時，當鑽頭提出孔外移至機側以後，繼續緩慢上提鑽頭，利用動力頭下的擋闆将鑽頭上的頂壓闆的頂壓杆下壓，通過與頂壓杆相連的連接杆件将鑽頭的底蓋打開卸落鑽渣，鑽渣卸落完成後，再将鑽頭下落至地面關閉底蓋。

⑥遇有堅硬地層，鬥筒式鑽頭鑽進困難時，換用錐形螺旋鑽先将土層松散，再換用鬥筒式鑽頭進行掏渣，如此往複，直至通過堅硬地層。

⑦施工過程中應通過鑽機本身的三向控制系統反複檢查成孔的豎直度，确保成孔質量。鑽孔過程中，應經常觀察主機在地面和支腿支撐處地面變化情況，發現下沉現象應及時停機處理，保證旋挖鑽機始終處于自動調垂的工作狀态。

⑧鑽孔過程中随着孔深的增加向孔内應及時、連續地補漿，維持護筒内應有的水頭；高于護筒底腳0.5cm以上或底下水位以上1.5～2.0cm，保持足夠的泥漿壓力，防止孔壁坍塌。還要随時注意地質變化，準确判斷地層情況，防止對地層的誤判導緻坍孔等事故的發生，并根據地質情況的變化随時調整泥漿的性能指标和鑽進工藝，以保證成孔質量。

⑨鑽孔應連續進行，因故停鑽時，應注意保持孔内泥漿比重，經常檢查樁孔周圍地表土的變化情況，防止孔壁坍塌。鑽孔完成後，應盡快澆築混凝土。

⑩鑽孔過程中應做好各種記錄。

旋挖鑽機鑽進施工時及時填寫《鑽孔記錄表》，主要填寫内容為：工作項目，鑽進深度、孔底标高、地質描述、淨鑽孔時間及停鑽原因等；《鑽孔記錄表》由專人負責填寫，交接班時應有交接記錄。鑽孔達到預定鑽孔深度後，提起鑽杆，及時測量孔深及沉渣厚度。

4. 控制鑽鬥鑽進、提升速度

(1)旋挖鑽機鑽機過程中應嚴格控制鑽進速度，避免鑽進尺度較大，造成埋鑽事故。

(2)若鑽機升降鑽鬥時速度過快，鑽鬥外壁和孔壁之間的泥漿沖刷孔壁，再加上鑽鬥下部産生較大負壓作用，造成孔壁頸縮、坍塌現象。所以鑽鬥提升時應嚴格控制其速度，經現場實踐得知，鑽鬥升降速度保持在0.75－0.80m/s。當鑽鬥粉砂層或亞砂土層時，其升降速度應更加緩慢。

（3）清孔

①清孔的目的。清孔的目的是清除孔内鑽渣，盡量減少孔底沉澱厚度，防止樁底存留過厚沉澱砂土而降低樁的承載力，确保灌注混凝土的質量。

②清孔的質量要求。清孔的質量要求是應清除孔底沉渣不大于50mm，泥漿性能指标：含砂率為6%。比重小于1.20，漏鬥粘度不大于25s。

③清孔方法和步驟：

首先，鑽孔達到設計的鑽深後，必須核實地質情況，同時應将孔底松散的鑽渣清除幹淨，即将鑽頭放至孔底後進行原位空轉後，提起鑽杆卸落鑽渣終孔。終孔時須提前通知現場主管技術人員以便終孔時立即進行測量孔深，該孔深為無沉渣的實際鑽深。

其次，沉澱一段時間後在吊裝鋼筋籠之前采用掏渣法進行清孔，采用旋挖鑽機将筒式鑽頭下至孔底進行掏渣，掏渣至終孔時的孔深時鑽頭進行空轉清除孔底散落松渣。清孔應達到以下标準：孔内排出或抽出的泥漿手摸無2～3cm顆粒，泥漿比重不大于1.1-1.2，含砂率小于6%，粘度17～25s；澆注砼前孔底沉渣厚度不大于5cm。

清孔完成後進行成孔檢測，對樁孔平面位置通過護樁拉線進行複測，對孔徑、孔深、沉渣厚度進行檢測，确保成孔質量達到驗收标準的要求。

（4）鋼筋籠制作與安裝

① 一般要求

a、鋼筋的種類、鋼号、直徑應符合設計要求。鋼筋的材質應進行物理力學性能或化學成分的分析試驗。

b、制作前應除鏽、調直（螺旋筋除外）。主筋應盡量用整根鋼筋。如需接長，采用焊接接長，接頭面積百分率不宜大于50%。焊接的鋼材，應作可焊性和焊接質量的試驗。

（5）水下混凝土灌注

混凝土灌注是鑽孔灌注樁的重要工序，應予特别注意。孔底應經過質量檢驗合格後，才能進行灌注工作。

在水下砼灌注過程中應嚴格按照《建築地基基礎工程施工質量驗收規範》(GB50202-2002)及設計要求施工，各個施工環節互相配合，技術人員層層把關，砼灌注前應會同甲方、監理對該樁孔進行隐蔽驗收、簽字，合格後方可灌注。水下砼灌注采用豎向活節導管密封拉闆法進行，具體要求如下：

①把好商品砼的質量關，經常檢查砼的質量，坍落度控制在18～22cm内。

②導管制作與安裝。灌注導管要便于安拆，并有足夠的強度和剛度。導管用鋼管制作，導管壁厚不宜小于3mm，直徑為250mm。每節導管長度，導管下部第一根為4500mm，導管中部為1500mm，導管上部為300～500mm。導管的駁接口必須加上止水密封膠圈，确保接頭密封良好。密封形式采用橡膠圈或橡膠皮墊。

灌注前對灌漿設備進行嚴格檢查導管要求内管光滑。下入導管一定要準确，導管底距孔底控制在0.3～0.5m。

③導管頂部應安裝漏鬥和貯料鬥。漏鬥安裝高度應适應操作的需要，在灌注到最後階段時，能滿足對導管内混凝土柱高度的需要，以保證上部樁身的灌注質量。混凝土柱的高度，一般在樁底低于樁孔中水面時，應比水面至少高出2m。漏鬥與貯料鬥應有足夠的容量來貯存混凝土，以保證首批灌入的混凝土量能達到0.8m以上的埋管高度。

④隔闆：采用預制鋼闆，開灌前用鐵線固定在導管内臨近泥漿面處。

⑤灌注順序:灌注前，應再次測定孔底沉渣厚度。如厚度超過規定，應再次進行清孔。當下導管時，導管底部與孔底的距離以能放出混凝土為原則，一般為30～50cm。

a、首批混凝土連續不斷地灌注後，應有專人測量孔内混凝土面高明度，并計算導管埋置深度，一般控制在2～6m，不得少于1m或大于6m。嚴禁導管提出混凝土面。應及時填寫水下混凝土灌注記錄。如發現導管内大量進水，應立即停止灌注，查明原因，處理後再灌注。

b、水下灌注必須連續進行，嚴禁中途停灌。灌注中，應注意觀察管内混凝土下降和孔内水位變化情況，及時測量孔内混凝土面上升高度和分段計算充盈系數（充盈系數應在1.05～1.2之間），不得小于1。

c、導管提升時，不得挂住鋼筋籠，可設置防護三角形加筋闆或設置錐形法蘭護罩。

d、灌注将結束時，由于導管内混凝土柱高度減小，超壓力降低，而導管外的泥漿及所含渣土稠度增加，比重增大。出現混凝土頂升困難時，可以小于300mm的幅度上下串動導管，但不許橫向擺動，确保灌注順利進行。

e、終灌時，采用撈樣筒撈取砼樣确定砼面高度。考慮到泥漿層的影響，實灌樁頂混凝土面應高于設計樁頂0.50m以上，以保證樁頂砼質量及不浪費材料。

f、施工過程中，要協調混凝土運輸和灌注各個工序的合理配合，保證灌注連續作業和灌注質量。

g、每根樁必須随機抽樣留置試塊不得少于一組，并認真做好試塊的養護，達齡期及時送檢。

（6）樁長和樁頂标高的控制

本工程樁有空灌段，施工時要嚴格控制樁長和樁頂标高，既不多灌浪費混凝土，增加成本，又不少灌影響質量。

（7）廢漿必須外運排走，不能排入市政管道。

三、常見事故處理及預防措施

本工程地質條件對鑽孔灌注樁施工有諸多不利因素，施工過程中，常見以下幾種事故。

鑽進中漏漿的處理

在成孔時遇到原有的舊基礎時，會發生漏漿現象。處理辦法可先投放泥球，及時補漿，在孔内攪拌泥漿，使稠泥漿迅速充填在孔壁塊石的間隙中，阻擋滲漏而保護孔壁穩定。漏失停止後，恢複正常鑽進。

卡埋鑽具

發生原因：卡埋鑽具是旋挖鑽進施工中最容易發生的、也是危害較大的事故，在施工過程中要采取積極主動的措施加以預防，一旦出現事故，要采取有效措施及時處理。

卡埋鑽具的預防措施如下：

①較疏松的砂卵層或流砂層，孔壁易發生大面積塌方而造成埋鑽。鑽進至砂層後，鑽機操作要慢提，輕放，不要強行加壓。

②粘泥層一次進尺太深孔壁易縮徑而造成卡鑽。所以，在這類地層鑽進要控制一次進尺量，一次鑽進深度最好不超過40cm。

③鑽頭邊齒、側齒磨損嚴重而無法保證成孔直徑，鑽筒外壁與孔壁之間無間隙，如鑽進過深，則易造成卡鑽。所以，鑽筒直徑一般應比成孔直徑小6cm以上，邊齒、側齒應加長，以占鑽頭筒長的2/3為宜，同時在使用過程中，鑽頭邊齒、側齒磨損超過15mm後要及時修複。

④因機械故障而使鑽頭在孔底停留時間過長，導緻鑽頭簡壁四周沉渣太多或孔壁縮徑而造成卡埋鑽。因此，平時要注意鑽機本身的及時保養和維修，同時要調整好泥漿的性能，使孔底在一定時間内無沉渣。

卡埋鑽具的處理措施如下：

①直接起吊法，既用吊車或液壓頂升機直接向上起吊。

②鑽頭周圍疏通法，既反旋轉或水下切消等方法，清理鑽筒四周沉渣，然後再起吊。

③高壓噴射法，即在原鑽孔兩側對稱打2個小孔（小孔中心距鑽頭邊緣0.5m左右）然後下入噴管對準被卡的鑽頭高壓噴射，直至兩孔噴穿，使原孔内沉渣落入小孔内，即可回轉提升被卡鑽頭。

④護壁開挖法，即卡鑽位置不深時，用護筒、混凝土等進行護壁，人工直接開挖清理沉渣。

坍孔

發生原因：泥漿比重太小或其它泥漿性能指标不符合要求，護筒埋設不穩固或漏水，鑽頭撞擊孔壁，孔内水頭壓力不夠或補漿時泥漿沖擊孔壁。坍孔的預防和處理措施：

①準确判斷地層情況，及時調整泥漿的性能指标。在松散的粉砂土或流砂土中鑽進時，應控制一次進尺深度并選用較大比重、粘度和膠體率的泥漿。

②護筒埋設時周圍用灰土夯填密實，确保護筒穩固和不漏水。鑽頭下放時待正确歸位後再行慢速下放，防止鑽頭撞擊孔壁。

③開孔即發生孔口坍塌時，立即拆除護筒并回填，重新換用長護筒加深埋設後再行鑽進。

④如發生孔内坍塌，應判明坍塌位置，回填砂和黏土（或砂礫和黃土）混合物到坍孔處以上1～2m再繼續施鑽，如坍孔嚴重應全部回填，待回填物沉積密實後再行鑽進。

⑤補漿時應指定專人進行，防止沖刷孔壁，保證鑽孔内必要的水頭高度和壓力。

鑽孔偏斜産生原因：

①鑽孔中遇到較大的孤石或探頭石。

②在有傾斜度的較硬地層交界處、岩石傾斜處鑽進或者粒徑大小懸殊的礫卵石層中鑽進鑽鬥受力不均。

③施工過程中鑽機底座産生不均勻沉陷沒有通過鑽機本身的三向垂直控制系統反複檢查成孔的垂直度，導緻鑽機發生傾斜。

鑽孔偏斜的預防和處理措施：

①遇有孤石或探頭石以及在有傾斜的軟硬地層鑽進時，應低速鑽進。

②鑽機就位前将場地平整壓實，鑽進過程中經常觀察鑽機底座，防止地基沉陷導緻鑽機傾斜，超出鑽機自動調垂範圍，施鑽時反複檢查成孔的豎直度，确保鑽孔的豎直性。

③發現鑽孔傾斜後，立即通過調整鑽機的垂直控制系統，上下反複掃孔，使鑽孔正直。偏斜嚴重時回填黏土到偏斜處，待沉積密實後再繼續緩慢鑽進糾偏。

孔形不規則

孔形不規則，主要表現在擴孔和縮孔，擴孔實質為孔壁坍塌未處理而造成嚴重後果的孔，應按坍孔事故預防和處理。

縮孔産生的原因：

①鬥筒在鑽孔中，鬥筒下緣的保證孔徑的凸塊補焊不及時，嚴重磨耗導緻鑽出的孔較設計樁徑稍小。

②由于地層中夾有軟塑土，遇水膨脹後孔徑縮小。

縮孔的預防和處理措施：

①經常檢查鬥筒凸塊的磨損情況，并及時進行補焊，以保證孔徑的準确性。

②用鬥筒上下反複掃孔的方法擴大孔徑，并盡可能縮短從成孔到灌注混凝土的時間。

四、施工注意事項

(1) 由于鑽機設備較重，施工場地必須平整、寬敞，并有一定硬度，避免鑽機發生沉陷。

(2) 鑽機施工中檢查鑽鬥，發現側齒磨懷，鑽鬥封閉不嚴時必須及時整修。

(3) 泥漿初次注入時，垂直向樁孔中間進行入漿，避免泥漿沿着護筒壁沖刷其底部，緻使護筒底部土質松散。

(4) 因粘土層中鑽進過深易造成頸縮現象，在鑽機施工時應嚴格一次鑽進深度。

(5) 鋼筋籠或探孔器向孔内放置時，應由吊車吊起，将其垂直、穩定放入孔内，避免碰壞孔壁，使孔壁坍塌，在砼澆築時出現廢樁事故。

五、旋挖鑽機成孔優點

(1) 因該鑽機操作由全液壓系統控制，能保證樁基垂直度、孔位、孔深、沉澱厚度等各項指标全部達到施工規範要求。

(2) 該鑽機适用不同地質情況，成孔效率高，約3h左右即可成孔，1天成孔8個，是普通回旋鑽機成孔的5-10倍，因此使用于工期要求緊的工程項目。

(3) 孔壁穩定性好，成孔後清孔徹底，施工進度快。

(4) 施工噪音低，不污染環境，使用于環境保護要求高的施工地區。

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