旋挖钻机钻孔施工工艺及常见问题处理方法浅析

刘建呈 付强

【摘要】旋挖钻机是一种多功能、高效率的灌注桩桩孔的成孔设备，熟练掌握其施工工艺并灵活处置施工中常发生的问题，可提高桩基础施工进度，大幅度缩短工期。

【关键词】桥梁；桩基础；旋挖钻

Drilling construction technology of rotary drilling rig and analysis of treatment methods of common problems

Liu Jian-cheng1，Fu Qiang2

（1.Xiashan district roads authorityWeifangShandong262115；

2.Binhai district roads authorityWeifangShandong261041）

【Abstract】Rotary drilling rig is a versatile， highly efficient perfusion pile pore forming equipment， master the construction technology and flexible disposal construction， enhancing the ability of pile foundation construction schedule， greatly shorten the construction time.

【Key words】Bridge；Pile foundation；Rotary drill

1. 概述

旋挖钻机是一种多功能、高效率的灌注桩桩孔的成孔设备，可以实现桅杆垂直的自动调节和钻孔深度的计量；旋挖钻孔施工是利用钻杆和钻头的旋转，以钻头自重并加液压作为钻进压力，使渣土装满钻斗后提升钻斗出土石。通过钻斗的旋转、钻进、提升、卸渣，反复循环而成孔。其特点是工作效率高、施工质量好、尘土污染少。旋挖钻机依靠钻杆和钻头自重及钻杆旋转时斗齿切入土石层，斜向斗齿在钻头回转时切下土石块并向斗内推进而完成钻取土。若遇岩石可通过加压油缸对钻杆加压，强行将斗齿切入岩石中，将岩石击碎。钻斗装满后，由起重机提升钻杆及钻斗至地面，钻斗内的渣土在旋转摆动钻斗时排出钻斗。钻杆向下放关好斗门，再回转到孔内进行下一循环作业。

2. 施工工艺

2.1旋挖钻机施工工艺流程。

钻机进场通道及作业平台处理→孔桩定位放线→钻机入场就位→钻机开挖→继续钻进、排渣、成孔→清孔→成孔检验

2.2旋挖钻机施工操作步骤。

2.2.1钻机进场通道及钻机作业场地平整。先平整场地、清除杂物、换出软土、夯打密实，钻机底座不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷。确保3m 宽进出通道，用于运输进出及架安吊车。

2.2.2钻孔定位。首先对设计图纸提供的坐标、高程等有关数据进行认真复核，确认无误后采用全站仪进行桩位放样，桩中心放样完毕后，沿桩中心拉十字线至1.5m 以外并作好桩标记。

2.2.3开孔。钻机设备就位、升举钻杆、安装钻斗、调整钻杆垂直度、对准桩孔中心，然后开机进行旋挖取土石开孔。土层第一节孔桩开孔大小为设计桩径+60mm ， 深度2.5m 左右。

2.2.4高程标注。第一节钢护筒安装完成后用测量水平仪测出护筒顶面高程并予以标注，用于钻孔深度及混凝土浇筑高度的辅助测定。

2.2.5旋挖钻进成孔。旋挖钻机配备有电子控制系统显示并调整钻杆的垂直度，同时在钻杆的两个侧面均设有垂直度仪，在钻进过程中，驾驶员随时调整钻杆垂直度，从而保证了成孔的质量。

2.2.6钻斗选择。旋挖钻进成孔施工的钻斗因土质地层和岩质地层选择钻头。

2.2.7钻进取土。将钻机钻杆回转到桩孔位置后将钻斗垂直放下并开始转动取土石，依据钻杆下降高度及检验判断钻斗装满土石多少，起斗卸土前应先反向旋转2 周利用摩擦将活动底板关闭进料口，之后方可缓缓将钻斗提升并移出护筒卸土。升降速度不宜太快，应保持在0.4m / S 左右。当旋挖钻机周边堆土达到一定量后，挖机及时配合清渣，并外运至甲方指定的地方。

2.2.8终孔及清底。该设备具有先进的电脑控制系统，能精确定位钻孔、自动校正钻孔垂直度和自动量测钻孔深度。当确定孔桩深度达到要求后，将钻斗更换成清孔斗并下降到底部，固定钻杆升降作水平旋转数周后反向旋转2 周将孔底松散土体收入斗中。

3. 常见问题（主要是护筒下沉、孔底沉渣过多、缩颈等）处理方法

3.1护筒下沉。

3.1.1护筒下沉原因一般是：

3.1.1.1埋设护筒时回填土不密实。

3.1.1.2护筒水位差太大。

3.1.1.3钻头起落时碰撞到护筒。

3.1.2防止下沉的措施有三种方法：

3.1.2.1埋设护筒时坑底与四周要选用最佳含水量的粘土分层夯实。

3.1.2.2在护筒适当高度开孔，使护筒内保持有1～1.5米水头高度。

3.1.2.3提升下落旋挖钻机钻头时，操作工要集中注意力，放慢速度，避免钻头碰撞护筒。

3.2沉渣过多。

3.2.1出现孔底沉渣过多的原因有：

3.2.1.1清孔不干净；

3.2.1.2清孔泥浆比重过小或清水换置；

3.2.1.3钢筋笼吊放时未垂直对中；

3.2.1.4碰刮孔壁泥土塌落孔底；

3.2.1.5清孔后待灌时间太长，泥浆沉淀，沉渣厚度测量参照面不一致。

3.2.2防治措施：

3.2.2.1打好最后一斗土后，用钻头挤压孔底使其密实。

3.2.2.2清孔采用优质泥浆，控制泥浆比重和粘度不要直接用清水置换。

3.2.2.3钢筋笼放入空中要垂直居中，尽量避免碰到孔壁。

3.2.2.4减少等待时间，并尽可能加快灌注速度缩短灌注时间。

3.2.2.5选择同等参照面进行测量。

3.2.3处理措施。

3.2.3.1采用导管二次清孔，循环时间以导管内测量的孔底沉渣厚度达到规范要求为准。

3.2.3.2提高混凝土初灌时对孔底的冲击力。

3.2.3.3导管底端距孔底控制在30到40厘米。

3.3缩颈。旋挖钻施工时，由于地形不同，工况条件不同，可能会出现钻桩直径小于设计直径的现象，给施工带来困难，遇到这种情况，笔者建议大家仔细排查下面几个方面。

3.3.1原因分析。

3.3.1.1泥浆性能欠佳，失水量大，引起塑性土层吸水膨胀，或形成疏松蜂窝状厚层泥皮。

3.3.1.2邻桩施工间距不当，土层中应力尚未消散，新孔孔壁软土流失。

3.3.1.3钻头直径磨损过大。

3.3.2预防和处理办法有：

3.3.2.1采用优质泥浆，控制泥浆比重和粘度，降低失水量。

3.3.2.2当设计桩距小时，应跳隔1～2根桩施工，新桩尽可能在邻桩成桩36小时后开钻。

3.3.2.3钻头磨损过大的补足钻头直径，施工时检查钻头是否有磨损。

3.3.2.4当出现桩径变小时，用泥浆和足尺寸钻头扫孔，扫通后尽快灌注砼。

4. 结语

百年大计，质量第一；又好又快的干好公路桥梁工程，是我们的本分、我们的职责，每当车辆安全通过自己参与修建的桥梁，是一件自豪的事。

[作者简介] 刘建呈，男，汉族，职称：助理工程师，2008年7月毕业于青岛理工大学机电学院。

付强，男，汉族，职称：助理工程师，2007年7月毕业于山东建筑大学机电学院。