旋挖桩干式成孔施工工艺的探讨

摘要：随着社会的进步，旋挖桩工艺得到越来越多的应用，在我国，旋挖桩工艺是近几年才引进的一种先进的桩基施工工艺，其被广泛的用于公路、铁路、桥梁和大型建筑的施工中。本文首先简单阐述了旋挖桩干式成孔相关概念的定义，旋挖钻孔的优点以及工作原理，然后详细描述了旋挖钻机的施工工艺流程和要点，最后简单介绍了施工过程中的质量保证措施，以期为实践操作提供参考。

关键词：旋挖桩，干式成孔，旋挖钻机 ， 施工工艺 ， 质量控制

Abstract: along with the progress of the society, and the digging pile process get more and more application, in our country, and the process is digging pile in recent years that it has introduced a kind of advanced pile foundation construction technology, it is widely used in highway, railway, bridge and large building construction. This paper first briefly elaborated the spin dry hole digging pile into relevant definition of the concept, the advantages of digging holes and working principle, then describes the detailed the rotating drill construction process and the key points, and finally briefly introduces the construction process of the quality assurance measures, so as to provide a reference for practical operation.

Keywords: spin digging pile, dry type into the hole, the rotating drill, the construction technology and quality control

　　旋挖桩是一种工程术语，一般是指由旋挖钻机施工的桩型，全称叫旋挖钻孔灌注桩，简称旋挖桩。旋挖钻机的适用范围非常广，适用于我国大部分地区的土壤地质条件，可以满足很多大型建筑物的施工要求，同时也有多种成孔作业方式，如湿式（回转斗）、岩层（岩心钻）等，干式（短螺旋）成孔作业也是其中的一种。如湿式（回转斗）成孔作业、岩层（岩心钻）成孔作业、干式（短螺旋钻）成孔作业等，其实质为程控作业中根据作业环境不同更换相应钻头。旋挖桩施工具有高效节能环保、适用范围广、施工工期短、功效高、施工技术先进、成本低等优点，下面就首先简单介绍旋挖钻机成孔的优点。

旋挖钻机成孔的优点

1.1适用范围广

传统的钻机的自重有限，所以在硬质土地上施工时，钻头因为无法承受更大的施工压力而给施工现场造成了不便。但是旋挖钻机很好的弥补了传统钻机的缺点，其采用的是动力头装置，具有很强的钻进能力，所以，无论任何地质，旋挖钻机都能很好的适应工程需要。

1.2高效节能环保

旋挖桩施工具有突出的节能特点，其噪音低、无污染，主要原因是因为旋挖钻机采用的是动力钻头，通过短螺旋钻头或旋挖斗可以迅速的钻入土内进行旋转挖掘，同时迅速的提出孔外，在这过程中，不需要传统的使用泥浆控制的方式就可以达到干法施工的效果，这就大大的减少了污染源，改善了施工环境。

1.3承载能力强，运作效率高

旋挖钻机的钻头采用动力钻头，在做机械运动时可多次上下往复运作，使孔壁粗糙，增加承受压力，提高负荷率。此外，旋挖钻机的成孔速度非常快，最快能达到1m/min，大大的提高了施工效率；同时，旋挖钻机的移位也非常方便灵活，现场适应能力非常强，从而加快了施工速度，缩短工期，提高运作效率。

旋挖钻机成孔的工艺原理

旋挖钻机的成孔工艺原理与传统钻机工艺不同，传统钻机在钻进过程中多采用泥浆循环方式，在施工现场需要设置泥浆池，但是旋挖钻机在钻进时采用的是静态泥浆护壁钻斗取土的，根据现场施工地质条件不同，也可以采用干土直接取土工艺，这是一种无冲洗介质的循环钻进方式，在钻进时为了维护孔壁的稳定性和承载能力，孔内会注满稳定液来进行防护。对于粘结性好的岩土层，则无需泥浆护壁，这种施工工艺就叫做干式成孔工艺。

旋挖钻机工作时将整体自重放在可自动运行的履带式底盘上，通过发动机输出动力来提供施工现场所需的输出功率，利用斗齿在液压油缸的压力下进行钻土，出孔后快速回转再倒土。具体描述即旋挖钻机钻孔时，通过液压系统加压钻进岩土层，斜置斗齿在土层中回转切下土块完成挖土动作，钻斗装满土后，由起重机提起钻斗，并拉动钻斗上的开关打开斗门，快速倒土，完成倒土动作后，钻杆向下关闭斗门，然后再回转进行下一次的钻孔，如此循环往复，最终完成整个钻孔作业。

3、旋挖桩干式成孔施工工艺流程及操作要点

3.1干式成孔施工工艺流程

旋挖桩干式成孔的施工工艺流程为平整场地→测量桩位→准备钻机→挖埋护筒（前期要制作护筒）→钻进（钻渣弃运）→清孔→成孔检查（次步由监理工程师检查，若不合格，则返回钻进操作步骤，直至合格为止；若合格，则进入下一步骤）→下放钢筋笼（前期要进行钢筋笼的制作）→二次清孔（操作步骤同第一次相同）→灌注混凝土（前期准备好混凝土设备病制作混凝土试件）→凿柱头→成桩检测。

3.2操作要点

3.2.1施工准备

施工前要有必要的准备工作，首先是资料的准备，如必要的场地工程地质资料和桩基工程施工图及图纸会审纪要，对施工现场周围的建筑等的调查资料，相关施工工艺的参考资料等等；其次是施工机械及设备的准备，如测量仪器、旋挖钻孔机、电焊机等等；另外，对各中小型机械的参数要求要符合施工规范，搅拌机、电焊机、气瓶等机具要保证其能正常安全运作。

3.2.2平整场地，测量桩位

根据设计要求合理布置施工场地是施工能够顺利开展的前提，首先要清除现场杂物、平整场地，对岩土进行疏松软土措施。平整好场地之后，组织专业工作人员进行桩位的测量，在没有桩位的地方放出施工道路的位置，测量好车辆行车路线，确保行车通道同施工现场保持一定距离，制造一个良好安全的施工现场。

3.2.3挖埋护筒

埋设护筒之前，首先要保证护筒符合要求。护筒选用整体式全钢筒，钢护筒的内径要大于钻头的直径，壁厚根据长度的不同选用5mm到20mm不等，同时在护筒上加上钢板套圈，这样可防止在周转使用时发生变形。埋设护筒前，用全站仪放出桩位中心，然后根据十字交叉法延伸出四个保护桩，方便在钻进过程中可以准确校对钻孔中心位置。用旋挖钻机钻斗上的扩孔刀扩口， 待到深度合适、大孔和小孔中心一致后，用吊车放下护筒，最后在护筒周围用粘土夯实，然后用水准仪测量相应数据，以作参考依据。护筒埋置的深度1.2米到1.5米松土时，应该埋置到深度为原关土为止。

埋设护筒时，严格按交底要求操作，对护筒直径外60cm范围内的杂填土进行换填，换填深度至原状土层下10～20cm。换填采用粘土，每20cm一层，采用气夯进行分层夯实，夯填的密实度要求同台背填土的要求一致。夯填时，应在护筒四周对称均衡地进行，防止护筒变形或位移，夯填应密实不渗水。

3.2.4钻进

钻机准确就位后，就开始进行钻进。钻进时按顺时针方向进行旋转钻孔，刚开始要放慢旋挖速度，要稳要慢，在旋挖过程中要通过控制盘来监测垂直度，发现偏差立即校正。当钻斗充满钻渣后，再按逆时针方向旋转钻斗，而后上提钻斗。与此同时，钻渣弃运也要同时进行，当钻机自身旋转到翻斗车处，将底盖打开，卸掉钻渣。

3.2.5清孔

在旋挖桩干式成孔的施工中，钻孔达到规定的深度后，清孔是非常重要的一个环节，通过对以往的案例进行分析发现，很多桩基混凝土灌注正常的情况下，桩基混凝土边缘部位有缺陷，导致这种现象的原因就是清孔的环节没有做好，钻孔底部的砂砾等沉淀物堆积较厚。

目前我国对于旋挖桩干式成孔的清孔基本都采用反循环清孔进行，反循环清孔通常有两种方式，一种就是泵吸反循环，另一种是气举反循环，泵吸反循环就是通过砂石泵的抽吸，在钻杆的内腔形成一个负压，然后在孔内液体和大气压的共同作用下，孔壁和环状空间的泥浆流向孔底，把钻孔内的砂石等残渣吸入到钻杆的内腔中，然后在砂石泵的抽吸作用下，带到地面上的沉淀池中，这些砂石等残渣沉淀后，泥浆流向孔内，这样就形成了一个反循环，目前我国的旋挖桩干式成孔施工在清孔时，如果采用泵吸反循环法进行清孔，通常使用4BS砂石泵额定排量为200m3/h，如果清孔时采用φ0.3m的导管，那么该砂石泵满负荷时泥浆上返流速可以达到1.58m/s，这样的速度基本可以达到工程对清孔的要求。

气举反循环法就是通过压缩空气，利用风管向排渣管进行送风，风管内的泥浆和空气的混合物的密度比排渣管内泥沙的密度小，这样就会形成一个负压区，然后在大气的作用下，排渣管内的空气和泥浆的混合物就被排出管外，由于排渣管内出现了负压区，孔底的砂石等沉淀物就会补充到排渣管中，这样慢慢的就会把孔底的沉淀物等带到地面上，使孔内清理干净。无论是气举反循环还是泵吸反循环法，都能满足孔底沉淀厚度小于5厘米的施工要求，而且施工的速度也比较快，一般清孔50分钟左右就可以达到施工的要求。

对于清孔后残渣深度的判定可以通过测量钻孔后的孔深和钻孔之前的孔深，两次测量的孔深要选择同一个基准点，通常都会选择靠近孔壁的位置，由于钻孔的中心位置比较深，而且钻头在转动的时候很容易带动钻头周围的泥土，把钻尖的位置填平，因此，在测量时可以选用一些测陀，测陀通常都是钢板焊接而成的三角锥形状的，地板是一个平面，这样在保证足够接触面积不容易下沉的同时，还能保证足够的自重。

3.2.6下放钢筋笼

在下钢筋笼之前，首先应该完成钢筋笼的制作，制作时根据具体项目的不同可设计不同尺寸的钢筋笼。在制作钢筋笼时，使用的钢筋材料一定要符合设计要求，保证材料质量合格，同时，钢筋笼的钢筋笼的连接及箍筋电焊也要符合相关规定标准。钢筋笼制作完成之后应将钢筋笼放在钻孔内准确的位置上并固定，防止在灌注混凝土时发生位移偏差。钢筋笼的保护层通常会根据施工设计的不同而有所变化，一般对主钢筋保护层为50毫米，钻机吊起时，吊钩和钢筋笼应该避免直接接触，钢筋笼在每节焊接完成后都要进行质量的检查，合格后才能下放导管，在导管下放的过程中应该注意密封措施，防止导管漏水。

4、质量监控

在进行整个旋挖桩干式成孔施工过程中，保证每一步施工步骤都能保质保量的进行是十分重要的。在对旋挖桩干式成孔施工过程中,主要的质量控制重点和难点有以下四点：

①成孔质量的控制：主要对桩位、成孔的深度及沉渣厚度进行监控。

②钢筋笼的制作和吊放的控制：对钢筋笼的制作、钢筋笼的规格、混凝土保护层、钢筋笼的吊放过程、钢筋笼的搭接进行监控。

③混凝土的浇筑控制：主要对导管是否进水、是否卡管进行监控。

④成桩质量的控制：对混凝土的原材料、混凝土的离析现象、断桩、夹泥、堵管、混凝土面高度、导管的埋入深度、施工工艺进行监控。

结语

干式成孔具有很多优越性和先进性，其使用成本低，实施效率高，施工环境好，是非常适用的钻孔方式。只要能够按照设计规范和要求准确的进行施工操作，旋挖桩干式成孔施工会创造良好的经济效益和社会效益，为建筑项目工程的实施提供便利。

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