旋挖钻机成孔塌孔抑制方法

浅述旋挖钻机成孔塌孔抑制方法
摘要：旋挖钻机在灌注桩的施工过程中，塌孔现象成为成孔工序中最大的障碍。

笔者通过技术攻关及工程实践，采用人工浇筑形成护壁法、混凝土回填护壁法来抑制塌孔现象的发生。

关键词：旋挖钻机塌孔抑制
0 引言
随着我国基本建设尤其是城市建设的迅速发展，高层、超高层建筑桩基应用广泛，旋挖钻机成孔灌注桩以其安全、环保、快速、高效的特点倍受青睐。

但新设备、新技术的推广都伴随着改进与完善的过程，施工单位在引进旋挖钻机并投入使用后，塌孔现象成为旋挖钻机成孔工序中最大的障碍。

通过技术攻关及工程实践，人工浇筑形成护壁法、混凝土回填护壁法逐步成为抑制塌孔的首选。

1 适用范围
通过抑制旋挖钻机成孔塌孔方法的应用实例，证明其适用于旋挖钻机成孔施工中因卵石、流沙、涌水产生的严重塌孔处理，比较泥浆护壁、回填粘性土、预注浆等处理方案更具有针对性、可行性。

2 工艺原理
该方法的工艺原理为针对旋挖钻机成孔因卵石、流沙、涌水产生的严重塌孔，采取混凝土回填形成护壁、人工浇筑形成护壁抑制塌孔。

塌孔部位在浅部，可先采用人工挖孔浇筑混凝土护壁，然后进行旋挖钻机成孔；塌孔部位在深部，则可采用旋挖机迅速清理轻微塌孔泥沙，及时浇筑低标号混凝土填充，48小时后再用旋挖机成孔。

2.1 人工浇筑形成护壁法
根据《地勘报告》和已施工桩孔地质情况，分析因卵石、流沙、涌水引起的塌孔的部位，若塌孔部位位于桩孔浅部，先采用人工挖孔作业，挖至塌孔部位底部，随着人工挖孔浇筑混凝土护壁，混凝土护壁达到强度后，对塌孔部位土体起到支护作用，然后再采用旋挖钻机作业挖至设计孔深。

2.2 混凝土回填形成护壁法
旋挖钻机成孔遇卵石、流沙、涌水引起塌孔，且塌孔部位位于桩孔中、底部，先采用旋挖钻机挖至塌孔部位，迅速清除已轻微塌孔的泥沙，及时采用水下灌注c15混凝土，回填至塌孔顶部，待48
小时后钻机继续作业，此时混凝土已填充塌孔部分，旋挖机掏出其中间部分，剩余部分将形成混凝土护壁阻止塌孔的加剧。

若塌孔较为严重，表现为塌孔泥沙清理不净、桩孔进尺反弹现象；则需要分层进行c15混凝土灌注、钻进，直至处理到塌孔底部。

3 施工工艺流程及操作要点
3.1 施工工艺流程
3.1.1 人工浇注形成护壁法
放线定桩位及高程——挖第一节桩孔土方——支模浇灌第一节
混凝土护壁——在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线——安装
起吊架、通风、照明设施等——第二节桩身挖土——清理桩孔四壁、校核桩孔垂直度和直径——拆上节模板、支第二节模板、浇灌第二节混凝土护壁——重复人工挖孔工序至塌孔部位底部——拆除护
壁模板、起吊架、通风、照明设施——旋挖钻机就位——旋挖钻机钻进至设计孔深。

3.1.2 混凝土回填形成护壁法
旋挖钻机就位——钻头对准桩位中心——钻孔——埋设钢护筒——旋挖钻机钻至易塌孔部位底部——安装导管、漏斗——水下浇注c15混凝土——旋挖钻机继续钻进至设计孔深。

3.2 操作要点
3.2.1 人工浇筑形成护壁法
根据《地勘报告》和已施工桩孔地质情况，分析因卵石、流沙、涌水引起的塌孔的部位。

挖出的土石要及时运离孔口2m以外，机动车通行要离孔口3m以外，不得对井壁的安全构成影响。

向孔内运送钢筋、模板、砼以及其它工具时，一定要绑扎牢固、可靠，并与孔内人员提前呼应。

孔内照明必须采用变压器将220v降至36v以下的安全电压，电气必须严格接地、接零和使用漏电保护器。

各孔用电必须分闸，严禁一闸多用。

孔上电缆必须架空2m以上。

孔口设多层板制作的盖板，并设专人看护，在吊出土方后和施工间歇时盖板盖严孔口。

3.2.2 混凝土回填形成护壁法
钻机就位时，必须保持平稳，不发生倾斜、位移，为准确控制钻孔深度，要在机架上或机管上作出控制的标尺，以便在施工中进行
观测、记录。

护筒位置要埋设正确和稳定，护筒与孔壁之间要用粘土填实，护筒中心与桩孔中心线偏差不大于50mm。

钻进速度要根据土层情况、孔深、钻机负荷以及成孔质量等具体情况确定，尤其是钻至水位以下，要“轻压、轻钻、慢上下”，防止动作剧烈引起水流，冲击卵石、流沙等土质造成严重塌孔。

事先量测塌孔底部标高，按照导管底部距孔底≤600mm计算所需导管长度，在挖机转场后立即下入导管，接好漏斗，进行c15混凝土浇筑。

c15混凝土适合混凝土泵车泵送浇筑，适宜坍落度为160～190mm。

浇筑必须一次完成，高度控制在肉眼观察塌孔上口线位置，若塌孔位置匿于水面以下，高度应控制在原水面位置。

4 质量控制
4.1 保证龄期、提高护壁质量
混凝土回填形成护壁法、人工浇筑形成护壁法均采用混凝土浇筑形成护壁，浇筑后混凝土必须达到一定强度才允许拆模或进行下道工序；倘若早拆、强拆，混凝土护壁会因松软、强度低而塌陷，势必造成返工；因此针对护壁混凝土强度要求，人工浇筑形成护壁法中采用硫铝酸盐快硬水泥，养护至少12h以上再拆模，混凝土回填形成护壁法中c15混凝土必须自然养护48h以上，再进行旋挖机钻进。

4.2 防止孔斜、保证桩孔垂直度
孔斜产生的原因是钻进松散地层中遇到较大圆滑孤石或探头石，将钻具挤离孔轴线，钻具由软地层进入硬地层或粒径差别太大的砂砾层，钻头所受阻力不均，导致钻具倾斜，造成孔斜。

或者钻机位置发生串动，或底座产生局部下沉使钻孔倾斜。

预防的措施是：放慢钻进速度，加固钻机底座，提高地耐力，采用导向性好，桅杆刚性强的旋挖钻机进行施工。

4.3 质量检测手段
①桩位偏移用直尺进行测量。

②桩的成孔深度用测绳测量。

③桩的垂直度用检孔器测量。

④泥浆比重用比重计测定，泥浆稠度用漏斗粘度计测定，含砂量用含砂计量器测定，沉渣厚度用测绳来相对测定。

⑤桩身完整性和桩基砼质量采用探测器超声波检测。

5 安全措施
5.1 强安全生产教育和安全交底工作，进入工地必须戴安全帽、穿工作服、防滑鞋、戴防护手套。

5.2 钻机钻进时，孔口人员应集中精力，钻具需要立悬或摆放时，必须牢固垫稳，操纵岗位不得离人。

5.3 在危及人身安全设备旁设立醒目警示标志，严禁人员靠近跨越。

5.4 非电工不准随意拆卸或修理电器设备，对过路电缆应深埋或架空。

5.5 搬运钻杆或抬导管应由专人统一指挥。

5.6 成孔后的孔口要设盖，成桩后的负孔要及时回填，防止人、
物掉入孔中。

6 环保原理
因旋挖钻机属低噪音、无振动环保型钻机，在钻进过程中噪音在65分贝以内；采用针对性处理，混凝土护壁施工，避免了泥浆制备、排放污染；如果挖掘的原始土含水率太大或呈流塑状态，如果再配有现场流塑土减水固化处理装置，对挖上来的流塑土进行减水固化处理后变成干土，然后通过自卸车进行装运，满足了城市环保要求。

7 结论
采用抑制旋挖钻机成孔塌孔方法具有施工功效高、质量可靠、成孔速度快、成孔率高、适应性强、废浆少、低噪音、污染小等特点。

克服了旋挖钻机成孔时塌孔、泥浆排放、工期长等缺点，极大地提高了施工质量。

参考文献：
[1]《建筑安装工程资料管理规程》.dbj01-51-2003.
[2]《建筑工程施工质量验收统一标准》.gb50300-2001.
[3]王晓亮.《2010年山西省省级工法》.
[4]陈和义.机械冲孔灌注桩在岩溶地区成孔施工技术措施[j].
山西建筑.
[5]牟桂杰等.浅析机械成孔灌注桩施工方法在土建施工中的应
用[j].科技风.。