旋挖钻护筒钻孔施工工艺特点及原理介绍

摘要：旋挖钻全跟进式护筒钻孔施工工艺是一种克服旋挖钻软土钻进过程中孔壁缩径问题，施工速度快，能够在施工过程中保证桩基顺直，平顺的施工工艺。旋挖钻全跟进式护筒钻孔施工工艺适用于软弱地基桩基施工、场地狭小且施工工期短。特别是地质情况较为复杂、地表水系发达的地质。

关键词：旋挖钻；全跟进式；护筒钻孔施工

1工法特点

①克服旋挖钻软土钻进过程中孔壁缩径问题，软土中孔内容易产生负压。旋挖桩机钻筒与土体接触面比较大,在软土中如果钻进进尺大，钻斗提升过程容易产生负压，在增大旋挖桩机体上拔负重的同时对孔壁稳定性有不利影响，容易形成孔壁缩径。由于护筒采用全跟进式护筒进行护壁，避免孔壁缩径情况。②全跟进护筒旋挖钻相比其他钻机施工速度快。由于旋挖桩机施工靠底部带有活门的筒式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内提升运至地面，无需将岩土搅碎靠泥浆返出孔外，平均每分钟进尺可达50cm左右。施工效率在适合的地层同比钻、冲孔桩机可提高5～6倍。③旋挖钻在钻机过程中，护筒中心与钻机钻孔中心位置重合。同时用水平尺或垂球检查，使钢护筒垂直。保证桩基顺直，平顺。相比冲击钻、正反循环旋转钻形成桩基垂直度得到有效控制。

2适用范围

本工法适用于软弱地基桩基施工、场地狭小且施工工期短。特别是地质情况较为复杂、地表水系发达地质时采用本工法更为适合。

3工艺原理

护筒全跟进是根据藉河特大桥地勘资料分析及图纸设计桩长采用的施工工艺。钢护筒（防止孔口土层和颗粒坍塌、坠落的筒状设施）一般作用有三种：①桩中心与护筒中心定位，钻进过程中保证；②表层地质多为易塌孔地层，起护壁作用；③标高控制，根据测量人员对护筒标高测定对孔深进行控制。泥浆是黏土分散在水中的悬浮液体，用于钻孔时的护壁、冷却钻具的冲洗液。泥浆根据各种钻机采用不同泥浆比重及粘度要求，造浆材料如果在黏土稀缺地区造价昂贵，与施工盈利目标背道而驰。全跟进式护筒替代泥浆起到护壁效果。且由于藉河特大桥处于藉河地段，根据地勘资料地表水系发达。普通冲击钻、正（反）循环旋转钻等钻机在钻机过程中地表水封堵不住无法满足泥浆护壁效果，易造成扩孔、塌孔现象。由于场地狭小，且施工工期紧张，其他钻机不予进行考虑。①为确保机械作业平台的完整牢固，应当对工地现场实施整平作业。桩孔主要依托液压旋挖机形成，且依托双壁钢护筒确保桩孔的稳固与地点的准确。②首节护筒下端安装有筒靴和以环形排序的切削齿，便于护筒可以迅速、简单的放入紧实度较高的混凝土和地层中。③护筒与全护筒钻机的护筒推动器连在一起，钻机操控人员把首节双壁钢护筒置入导墙中精准地点。④在运用钻机的动力头转动压进双壁式护筒之前，运用液泡水准仪检测，并对护筒的纵向位置加以调节。在护筒被压进地面几米之后，运用水准仪再一次检测护筒的垂直水平，护筒的横向中心轴与纵向中心地点每一次检测均需校验，护筒垂直度的偏差准许区间依照有关规定和实际情况确定。

4施工工艺

4.1施工工艺流程。场地布置→施工测量→钢护筒埋设→钻机就位→挖土成孔→成孔→检查及允许偏差→清孔→钢筋笼的安装→二次清孔→水下混凝土浇注→导管拆除→混凝土灌注标高的确定。4.2施工方法。4.2.1测量放样、钢护筒埋设。在项目部测量班放出桩位后，工班立即埋十字护桩，护桩离桩位3m，定出桩位中心点。控制定位后埋设钢护筒并固定，以双向十字线控制桩中心并与测量放桩中心进行校正钢护筒是否偏位。当挖埋时，护筒与坑壁之间用粘土填实，不漏水。平面位置偏差小于50mm，倾斜度偏差小于1%，护筒中心与桩位中心线偏差≤50mm。4.2.2钻机就位、挖土成孔。钻机按测量事先在平台上放出的桩位线就位。钻机就位时底座要平稳、牢固。在钻进过程中钻机不得产生位移和沉陷。成孔过程中须及时填写施工记录，在土层变化处捞取渣样，判明土层，以便与地质剖面图核对，达到设计面后，及时取样鉴定；渣样每2m取一次，遇到地质变化时取一次渣样，每个承台下桩基取一次渣样，地质变化密集或者与设计不符时，每0.5m取一次，每次用密封袋收集，摆放整齐在渣样盒中，标明部位、桩号、钻进米数等信息。图1成孔时要依据土层情况，控制进尺速度，为确保孔的垂直度符合设计要求，须保持桩机平整、加强检查、勤检勤纠。4.2.3检查及允许偏差。、清孔、钢筋笼的安装、二次清孔钻机移开后，用笼式检孔器对孔径、孔斜、孔深进行检测，笼式检孔器外径应与设计桩径相同，笼式检孔器长度宜为4~5倍设计桩径，且不宜小于6m，两端制成锥形，锥形高度不宜小于检孔器半径。桩径偏差±50mm、桩位允许偏差不大于100mm，垂直度允许偏差小于1%，合格后方可进入下一工序。旋挖钻清孔方式采用掏渣法、换浆法。严禁采用超钻代替清孔。钢筋笼按照竖向每隔2m设一道保护垫块，每一道沿圆周布置4个，钢筋保护层厚度为80mm；钢筋笼安装过程中必须保证钢筋笼中心与桩位中心偏差不得大于20mm。第二节钢筋笼主筋与第一节钢筋笼主筋对齐并点焊，然后采用单面搭接焊接主筋，焊接长度10D。每一截面上接头数量不超过50%。导管下放完成后，再次对孔的深度和孔底沉渣厚度进行检测，如果沉渣厚度超标，应当运用掏渣法对孔再次进行清理，一直后达标为止（10cm以下）。4.2.4水下混凝土浇灌、导管拆卸、混凝土灌注高度的确立。水下混凝土浇灌之前应当进行下述准备：①应检测沉渣厚度、泥浆功能指标、导管底口高程、成孔孔底高程。②应查看施工机械情况，了解作业人员情况，作业机械与人员应达到最高灌注量标准。③以水将混凝土运输管道与料斗喷湿，然不可有明显的积水。④查看砍球设备存在异常与否。水下混凝土浇灌所用的物料储存斗应当选择钢材料的，应当与浇灌过程的实际需求相符，架构尺寸科学恰当，利于吊装。水下混凝土浇灌所需要用到的储料斗和导管应当依托卡扣相连，运用法兰相连时连接应当稳固，形状保持不变，运用承插相连的时候应当设立防抱死装置。水下混凝土浇灌所要用到的储料斗规格应当对于混凝土储存需求相一致。水下混凝土导管在平面上的布置数量与两根导管之间的距离，应当依据各根导管的功能与桩底的大小确定。导管里侧应当保持光滑，内径相同，接口严丝合缝；直径可运用20到30cm，中间节长度应当保持在2m，最下面的一节可将长度确定为4m；漏斗下面可以使用长度为1m的导管。运用之前应当对压力进行检测，保证不存在漏水问题，且从下到上对尺度进行标记；导管安装之后轴线偏差应当≤孔深度的0.5%，同时≤10cm；组装过程中，和螺栓相连的螺帽应当位于上部；试压时应当将压力数值确定为孔底静水压的150%。导管的长度可依据孔的深度和孔口作业平台高度等要素明确，漏斗底部和钻孔口的距离应当比1节中间导管长。导管应当处于钻孔中心位置，在浇灌混凝土之前应当先实施升降实验，导管吊装升降设施性能应当和所有导管灌满混凝土之后的总量以及摩阻力相一致，且做好安全工作。为保证砼灌注连续作业，砼作业之前一定要有充足的砼罐车，而且确保搅拌站不会由于任一要素而中断作业。水下混凝土所使用的拌合料应当达到相关标准。混凝土的配制比、凝结时长可采用试验的方式明确。混凝土的和易性能、坍落程度、硬度应当与浇筑桩要求相符。第一批水下混凝土浇灌之后，导管埋深应当≥1m，而且应当≤3m。导管升高过程中，应当保证轴线竖直，处于中心位置，缓慢升高，避免导管连接位置对钢筋笼产生影响。水下混凝土浇灌期间，应当保持速度均匀，应当全程校对混凝土的浇灌数量，从而让混凝土的浇灌高度始终与设计相符。浇灌期间当导管中并未全部灌满混凝土的时候，后面应当着重管控混凝土浇灌速率，防止导管中压力过大从而致使导管毁坏，甚至对人造成伤害，混凝土浇灌期间应当常常检测混凝土面高程，随时对导管所埋深度进行调节。导管埋深应当管控在2到6m之间，任一时刻均要保持最小埋深≥1m。当浇灌速率比较快、导管比较稳固且具备起重性能时，可以恰当增大埋深，然而应当管控在8m以下。混凝土浇灌运用传统的导管提拔法进行浇灌。导管拆卸的间断时长应当尽可能减短，一根桩的浇灌时长不应当太长，应当在混凝土初凝时间内全部浇灌完毕。为了保证桩头的混凝土质量，桩顶混凝土多浇灌1m，水下混凝土浇灌期间，尤其是有涨落潮的区域及有承压地下水的地区，应当注重维持孔中水的高度。在浇灌临界完结时，应当校对混凝土的浇灌数量，从而明确所检测的混凝土的浇筑高度准确与否。

5结语

全护筒灌注桩在作业方面有成孔速度快、成孔品质优良、作业时间短、投入成本低等优势，在藉河特大桥桩基施工中的应用有效的避免了不良地质带来的麻烦，如缩径、塌孔等，加快了施工的进度，同时以“技术可行、经济合理、安全可靠”原则确保了桩基质量，为类似钻孔灌注桩在相同地质条件的处理方法提供了参考与借鉴。