重庆地区旋挖成孔施工质量问题分析

（重庆建工住宅建设有限公司，重庆400015）

重庆地区旋挖成孔施工质量问题分析

颜旭东，熊桂芳，余志贤，张璐

（重庆建工住宅建设有限公司，重庆400015）

旋挖钻机作为一种高效新型的成孔设备在桩基础施工中逐渐得到广泛应用。虽然旋挖钻机较传统的成孔设备有较多优点，但仍会出现孔壁坍塌、钻头掉落及桩端沉渣过厚等技术问题。该文通过对旋挖钻机成孔过程中存在的施工质量问题进行分析，并提出了一些质量控制措施。

重庆地区；旋挖成孔；质量问题；控制措施；孔壁坍塌；钻头掉落；钻头底板脱落

旋挖钻机是基础工程施工成孔机械，具有机动灵活、轴向压力大、装机功率大、适用范围广、施工效率高等特点。成孔施工以其成孔快、质量高、污染少等优点被广泛用于市政建设、公路桥梁、高层建筑等地基施工工程中。

对于重庆地区而言，人工挖孔桩存在施工过程中人员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，而机械成孔桩将成为今后桩基的主要类型[1]。鉴于重庆地区块碎石高填方的山地地质条件，旋挖钻机成孔成为机械成孔方式的首选[2]。

1 旋挖钻机成孔施工技术中常见质量问题分析

1.1 孔壁坍塌

（1）存在淤泥、软土、砂、砂土、杂填土、卵石等较松散的地质层及卵石、砂砾石等强透水地层，回填土地层、回填碾压不到位、回填土颗粒较大、回填时间较短等。

（2）孔内水位不够。

（3）成孔速度过快，水流快速向钻孔空隙流过冲刷孔壁；上提钻斗时产生负压。

（4）地面上重型机械重力和作业振动，土层自重影响。

（5）泥浆的配合比和性能不能满足施工要求。

（6）钢筋笼安放时使泥膜和孔壁破坏。

1.2 钻头掉落、钻头底板脱落

（1）钻进时孔壁坍塌或进尺太长。

（2）机械操作失误或孔口塌陷使钻头掉入。

（3）施工中钢丝绳拉断或提钻时受阻。

（4）钻进扭矩过大，造成钻杆断裂，提引器或连接销损坏。

1.3 不进尺

其原因可能为钻进过程中遇到坚硬的卵石层、漂石、基岩或钻头被粘土粘满打滑等。

1.4 孔底沉渣过多

（1）清孔不彻底，工序质量控制不到位。

（2）钢筋笼吊放碰刮孔壁，泥石坍落孔底。

（3）待灌时间过长，造成泥石沉底而未采取再清孔措施。

（4）测量沉渣厚度的孔底标高不统一。

1.5 孔垂直度偏差

（1）旋挖钻机作业时稳定性差。

（2）地面软硬不均或软弱。

（3）土层中夹有大的孤石等硬物，土层呈斜状分布等情形。

2 旋挖钻机成孔施工技术控制措施

2.1 孔壁控制措施

（1）对松散易塌土层设置适当埋深的护筒。

对于重庆地区地表存在松散的地层或卵石层，可采用2节或3节护筒连接在一起。旋挖钻机静浆护壁钻孔工艺中，护筒直径一般为100～300cm，护筒长度由施工地质和所用泥浆确定。当护筒长度较大时，护筒直径为100cm，此时整孔防塌孔任务主要由护筒完成。当有不密实的沙层、砂卵石层需要泥浆保护孔壁时，护筒直径为300cm，其主要目的是减小液面变化，从而减少压力变化对孔壁的扰动。护筒必须不易撕裂、变形和不漏水，长度较长和直径大的护筒壁厚较厚；长度小于2m（含2m）、直径小于1.2m（含1.2m）护筒管壁可以稍薄。

此外，护筒在进行现场设置时，应根据施工图上的桩位坐标和现场测量控制点，测放出桩位并作明显标记，在桩位中心拉十字线拴桩固定。将钻头中心对准桩位中心旋转钻进。钻进到与护筒长度相同的深度时，将护筒吊入孔内，用十字线校正中心，四周用黏土填平夯实。护筒埋设固定后，由测量人员复测护筒中心和护筒顶标高，符合精度后方可成孔钻进。

（2）及时补充护壁泥浆使孔内水位始终高出护筒底1～2m。

泥浆的主要成分：水、膨润土、碱、羧甲基纤维素（CMC）、水解聚丙烯酰胺(PHP)、铁铬木质素磺酸钠盐（FCLS）、重晶石、堵漏剂等。膨润土为泥浆胶体的主要成分，它具有密度低、粘度好、失水量少、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、润滑效果好、造浆性能好等优点，其掺量为用水量的6%～8%。

对于施工场地地下水位高的情况，应采用静态泥浆护壁的方法来施工。泥浆密度对护壁效果很关键，施工中必须根据工程地质情况合理选取泥浆的技术指标。泥浆的性能指标如表1所示。

表1 泥浆性能指标

（3）控制钻头升降速度。一次钻进深度不宜太大，也应保持较慢的速度，同时提钻时应该做到缓慢、均匀，以免产生负压。钻头提升速度宜控制在0.6m/s以内，下降速度宜控制在0.8m/s以内[3]。

（4）其他重型机械尽量避免在施工区附近行走，废渣及时清运。

（5）将低标号混凝土回填灌注，待混凝土初凝后再次钻进成孔。

（6）钢筋笼搬运和吊装时应防止变形，下放过程中避免碰撞孔壁。

（7）尽量缩短待灌和灌注时长。

2.2 钻头掉落和钻头底板脱落的防治措施

（1）回填土旋挖钻进。根据回填土组成颗粒和块径的大小可分为两类，第一类为粘性土，同时含有砂和碎石（粒径小于20mm）；第二类是大块石、大混凝土块、砖块和瓦片等建筑垃圾，其中含有一些粘性土、碎石等。

第一类回填土钻进中要求钻齿能快速有效地嵌入碎石土缝隙，同时使用“犁耙”的钻进方式把碎石土扫进筒内。钻进时要低转速、大扭矩，防止泥浆高速冲刷孔壁。严格控制单斗进尺深度，严禁冒钻现象发生。提放钻头尽量缓慢匀速，防止钻头刮碰孔壁，保护泥皮，避免塌孔。钻进过程中要密切关注桩孔周围地表，注意周围是否发生松动或塌陷。

第二类回填土大块石、大混凝土块、砖块和瓦片等建筑垃圾棱角分明，容易和钻具的筒壁建立一定的摩擦力；粘土也有一定的粘性和胶结性，最适合使用截齿筒钻钻进，如图1所示。此类回填土，骨架颗粒含量大且交错排列，呈密集连续接触，导致钻齿无法切入到石块的孔隙中，易出现打滑或钻杆跳动现象。要慢转速钻进，用主卷扬钢丝绳吊着钻杆，用齿具拨动块石。

图1 筒钻捞取块石

（2）泥岩地层的旋挖钻进。泥岩是由粒度＜0.005mm的陆源碎屑和岩土矿物组成的岩石。此类岩石强度较高，适合用压入破碎的钻进方式。目前常用的破碎式钻齿只有B47H齿，如果泥岩脆性大强度高，可直接使用B47H齿，但最好的方法是把B47H齿焊接在齿上，如图2所示。

（3）卵石地层的旋挖钻进。重庆地区地处长江和嘉陵江交汇处，很多地方都分布着卵石地层。卵石的粒径大于20mm小于200mm，其充填物一般为无胶结性质的细砂、粗砂等。此类卵石层和上述第一类回填土的钻进方法相同，护壁需要使用高粘度、高比重泥浆加粘土护壁，如图3所示。

图2 斗齿下方加焊截齿钻进

图3 卵石地层施工

（4）淤泥地层的旋挖钻进。淤泥地层表现出的流塑状态导致旋挖钻机在该地层施工的时候非常容易出现缩颈、吸钻、塌孔的现象。对于中大直径的桩孔，钻头选用土层双底捞砂斗；对于直径小的孔可采用单开门双底土层捞砂斗；钻进具有一定粘性的淤泥质土也可选择带有流水孔的直螺旋钻头。不论选择何种钻具在淤泥层施工，都应该尽量增加或加大钻头的流水孔，以防止钻进过程中由于钻头上、下液面不流通而导致钻底负压过大形成吸钻。

（5）将钻头及废渣远离孔口放置。

（6）提钻时注意卷扬压力表，发现压力突变时及时调整方向。

2.3 不进尺情况的控制

打滑不进尺时，调整斗齿角度为60°，可采取往孔内投入石块、更换截齿钻头或螺旋钻头等处理办法。如遇坚硬卵石层、基岩、漂石等情况可更换或改造钻头，可改用全截齿旋挖钻斗，并重新安排刀具角度、形状、排列方向。

2.4 孔底沉渣控制

（1）选择合适的旋挖钻孔机型及钻具。先对将要工作的桩类型、桩身长度、口径大小及数量有充分了解。一般来说，旋挖钻机机型的选择和桩身长度和桩径大小有必然的关系，可依照表2对钻机机型进行选择。在多款机型都能满足工程使用要求时，尽量选择输出扭矩低的机型。

表2 旋挖钻机常用机型

图4 钻具选择与钻具现场改造

钻杆的选择要依照施工地质情况进行分析，钻杆按加压方式主要分成三种：摩擦钻杆、机锁钻杆和机锁摩擦混合钻杆。钻具种类很多，而对于不同的地质，有些还得根据施工工艺现场改造。在黏土层中施工时，可采用摩擦加压式钻杆+双底捞砂钻斗；黏土质砾层中施工时，可采用机锁加压式钻杆+双底入岩钻斗。

（2）泥浆循环清孔时间不少于30min。

（3）用清底钻头进行第一次处理，并测定成孔深度。二次清孔可采用泵升法，利用灌注导管接上专用接头，然后用抽水泵进行反循环排渣。

（4）垂直缓放钢筋笼，沉渣与孔深量测部位要一致，一般是孔中心。

（5）加大混凝土的初次灌注量，以提高对孔底的冲击力，但其作用有局限性。混凝土浇筑前，采用泵升法进行排渣；若沉渣厚度小于50cm，可采用水泵进行浊水循环，使沉渣浮起达到规范要求，随即浇筑混凝土[4]。

（6）成孔后尽量缩短下钢筋笼的时间，以防孔底沉渣太多。

2.5 孔垂直度控制

（1）施工现场应夯实平整。

（2）遇到孤石地层、硬层及不均匀地层成孔时应钻速放慢。

（3）钻孔垂直度偏斜时可提钻上下反复扫钻；如纠正无效应局部回填粘土至偏孔处0.5 m以上重新钻进。

3 结论

大规模建设工程的持续增长，是促使旋挖钻机在重庆地区的建设工程中得以大规模应用的前提。同时，旋挖钻机也将向着智能化、模块化、环保节能、高可靠性、高效性等方面发展，故必须深化加强重庆地区旋挖钻机成孔施工成套技术的研究，以保证施工质量，提高施工效率。

[1]重庆市建设领域禁止、限制使用落后技术通告（第七号）[R].重庆市城乡建设委员会,2011.

[2]孔凡林,李成芳,袁由新.重庆地区旋挖桩施工质量问题浅析及解决对策[J].重庆建筑,2013(3):21-22.

[3]熊启东,李成芳,孔凡林.旋挖成孔灌注桩施工质量控制技术探讨[J].重庆建筑,2013(1):41-43.

[4]王欣.旋挖钻机成孔灌注桩常见问题的分析及对策[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

颜旭东（1959-），男，重庆人，中专，工程师，主要从事建筑施工管理工作。