旋挖鉆成孔質量控制要點淺析

王朝

摘要：文章結合粉土、粉砂、粉質粘土層等地質條件下旋挖鉆成孔重點所關注的作業環境、機械狀況、垂直度控制及泥漿指標控制等幾方面要點進行列舉及分析，以期引起建設者的足夠重視和過程重點控制，從而保證了鉆孔樁的成樁質量及合格率，減少質量隱患及不必要的經濟損失，本文對此作了初步的總結探討，以期對今后類似工程施工起借鑒作用。

關鍵詞：旋挖鉆成孔質量控制

中圖分類號：O213文獻標識碼： A

Abstract: combined with silt, silty sand and silty clay layer of the geological conditions of backspin drill into the enumeration and analysis of several aspects of the hole the focus work environment and mechanical conditions, the verticality control and mud index control points, in order to cause the builders of the enough attention and process key control, so as to ensure drilling pile quality and qualified rate, reduce the quality hidden trouble and unnecessary economic loss, this paper discussed the preliminary summary, in order to offer reference for future similar engineering construction.

Keywords: rotary drill hole quality control

引言

眾所周知，鉆孔樁的施工工藝對于大家都比較熟悉，但在近年來，部分工程旋挖鉆成孔的質量較差，所引起的后續工程施工質量也難以保證，并給施工單位帶來了不必要的成本支出及經濟損失，因此成樁質量直接取決于成孔質量，本文就影響旋挖鉆成孔質量方面的幾個要點進行列舉和分析，改觀成孔質量，確保成樁合格。

1 概述

近年，每個城市都在爭先加快基礎建設，因此地鐵及高架橋建設成為了城市建設項目的首選，同時也減緩了交通的擁堵壓力，但無論是軌道交通還是高架橋建設均離不開基礎工程鉆孔樁的施工，但在地質為粉土、粉砂等地層下鉆孔樁施工，首選設備多為旋挖鉆成孔作業，如何能保證旋挖鉆作業鉆孔樁的施工質量100%合格，首先必須關注旋挖鉆的成孔作業環境、機械狀況、垂直度控制及泥漿指標控制四個要點。

2 要點列舉及分析

2.1 作業環境

（1）作業環境即鉆機作業時履帶下方所站立的地面是否堅實且平整度能否滿足鉆孔要求的平臺，在履帶式旋挖鉆作業過程中，對于作業平臺的要求相對較低，因此這也成為成孔質量難以保證的關鍵，地鐵圍護結構及高架橋均對成孔的垂直度要求較高（≯3‰），因此旋挖鉆作業前首先將作業區域進行砼硬化或制作砼導墻（見圖2.1-1），以滿足鉆機底盤作業平穩，避免鉆機作業過程中，基底軟弱，造成孔壁傾斜。由于地鐵車站主體或城市高架橋一般均設置在城市的主干道上，因此，鉆機的作業可借助原狀瀝青道路開槽施工，但地鐵風亭、出入口等附屬結構大多位于十字口道路的四個象限區域，表層多為松散的雜填土，因此必須對作業平臺進行硬化或其他特殊處理。

圖2.1-1 砼導墻效果圖

（2）地鐵車站主體圍護樁一般處于城市的主干道上，雖然鉆機處于堅實的瀝青或砼路面上，但還應注意路拱橫向的設計坡度1.5%，旋挖鉆就位前，必須根據路拱的坡度首先進行換算，然后按照角度將主控盤調平，使得鉆桿軸線與鉆孔的軸線重合（見圖2.1-2）。從而保證旋挖鉆機的鉆孔姿態正確。

圖2.1-2 套管鉆機道路施工示意圖

2.2 機械狀況

在鉆孔樁施工中，旋挖鉆機的性能及完好狀態對于成孔的質量影響同樣很大，旋挖鉆機智能化程度較高，則成孔的誤差范圍越小，同樣施工精度也相對較高。一般，近年來出場的旋挖鉆機智能化程度相對較高，在鉆機定位、自動安平、垂直度自動校核、旋轉底盤自動歸位等方面均有良好的表現，這樣可以大大的減少人工操作及校準的難度和提高工作效率，從而保證了鉆孔樁成孔的質量。同時，在鉆機進場前，必須了解預進場鉆機的完好狀態、新舊程度及近期是否有過良好鉆孔經歷，各方面指標均滿足連續作業要求后，再允許進場，這樣從設備進場前就為鉆孔樁的施工提供有利的保障，避免鉆機進場后，設備陳舊，運轉不連續，間斷性停機，造成軟土地層下鉆孔中途間斷，孔內塌方、擴（縮）徑現象，給后續的鋼筋籠下放及成樁質量帶來較大隱患。

2.3 垂直度控制

地鐵車站主體圍護結構多由一根根幾十米長的獨立樁連成一排樁墻結構，最終形成平面“口”字形封閉圍護結構，在基坑土方開挖及結構施工過程中起到支撐樁外土體和間接防水作用，因此在鉆孔樁施工過程中，首先必須確保每一根鉆孔樁的垂直度滿足設計及規范要求，這樣才能保證基坑開挖后樁體靠基坑內側才不侵限，以便于后續工程的施工。因此鉆孔樁雖然作業工序相對簡單，但在成孔過程中對于垂直度的控制卻比較困難，有些已進場設備的自動化程度相對較低，或自動化主控平臺損壞（失靈），垂直度控制就更加困難，怎樣能控制好旋挖鉆機作業過程中的成孔垂直度，列舉兩例以供參考。

（1）套管鉆機成孔的垂直度校正方法

套管鉆機適用于為粉土、粉砂地層下且地下水較為豐富，管涌相對頻繁情況下的一種鉆孔樁施工工藝，利用VLM2000型磨樁機先將25～35m的鋼護筒在旋挖鉆及筒內掏土的情況下將護筒下壓至樁底以下，從而保證孔壁在鉆孔取土的情況下，不發生坍塌和管涌現象。因此對于此類方式作業的鉆孔樁只要控制好護筒的下壓垂直度，即可確保鉆孔孔壁垂直。

在護筒下壓過程中，在鉆機前進的方向及垂直鉆機前進方向15～20m各設置一根線錘，將線錘浸于盛滿液態桶狀的容器內，減緩風吹動的情況下搖擺，然后由工序主管工程師不時的利用線錘與15～20m外的鉆機護筒外壁進行上下比對，護筒下壓過程中發生偏離及時提醒鉆機工利用磨樁機調整護筒，知道錘線與護筒外壁重合即可進行下壓作業。（見圖2.3-1、2.3-2）

（2）旋挖鉆機單機成孔垂直度校正方法

旋挖鉆機單機作業時，由于鉆孔多為泥漿護壁成孔，因此在成孔過程中，控制垂直度的最直接方法就是控制鉆桿垂直度，在鉆進前，首先將鉆機調平，然后根據鉆頭中心定位孔位，將鉆頭中心與孔位中心對應，采用智能化平臺將鉆桿調直，與第（1）節方法相似在鉆機前進方向及垂直鉆機前進方向15～20m各設置一根線錘，利用錘線與鉆機鉆桿外壁進行上下比對間接進行校正鉆機作業過程中的孔壁的垂直度，以確保成孔垂直度控制在設計及規范范圍之內。（見圖2.3-3）

圖2.3-1 套管鉆機成孔垂直度控制平面圖

圖2.3-2 套管鉆機成孔垂直度控制立面圖

圖2.3-3 旋挖鉆機成孔垂直度控制

2.4泥漿指標控制

泥漿可以作機具的潤滑劑，同時也可以冷卻機具，防止孔壁坍塌或剝落，旋挖鉆鉆孔過程中，由于鉆機速度及對孔壁的擾動較大，因此泥漿指標控制成為關鍵，在一些粉土、粉砂地層或粉砂、粉土交替出現的地層下，對于泥漿的指標控制及土料選擇尤為重要。

土料必須選擇空隙比較小，韌性較好的優質粘土或膨潤土加添加劑組成護壁泥漿，且采用循環泥漿作業。在粉土、粉砂及塌孔回填后層鉆孔作業，孔內泥漿的比重配置較高一些，控制在1.3～1.5之內，在砂土及較厚夾砂層中成孔，泥漿比重控制在1.1～1.3之間，其泥漿粘度≥17s。泥漿配置時應注意控制以下幾個方面：

（1） 控制泥漿液面：要控制護筒內液面標高高于地下水頭高度1m以上，必要時由專人檢查孔內泥漿的液面高度，以保證足夠水頭壓力，維持下部孔壁安全。

（2） 控制泥漿比重：泥漿比重過大，失水量大，孔壁易剝落、崩解的可能性就大。泥漿比重過小，孔內水壓力就小，易造成坍孔。泥漿比重控制在1.1～1.5之間。

（3） 控制泥漿粘度：粘度過高會使泵壓升高，排量顯著減少，鉆速下降，排渣困難，壓力增長，泥漿粘度控制在18～22s，一般為20s。

（4）控制泥漿PH值：泥漿PH值的大小，表示了泥漿酸堿性的強弱。PH<7時，泥漿為酸性，PH值越小，酸性越強；PH>7為堿性PH值越大，堿性越強；PH=7時，泥漿為中性。如果PH值大于11，則泥漿會產生分層現象，失去護壁作用。

3 結語

通過旋挖鉆的成孔作業環境、機械狀況、垂直度及泥漿指標幾方面指標的控制，能夠徹底的改善，在旋挖鉆成孔過程中的施工質量，同時也能避免不合格樁體出現后給后續工程造成的很大影響和不必要的經濟損失。

參考文獻：

［1］《地下鐵道工程承施工及驗收規范》（GB 50299-1999） 2011版 第9～13頁

［2］《公路路基設計規范》（JTG D30-2004），第15頁