浅谈旋挖钻灌注桩的施工技术及控制要点

1、概述

伴随我国交通建设事业的快速发展，钻孔灌注桩作为一种适应性强、成本不高、施工简便的基础形式被广泛应用于桥梁建设领域中，钻孔灌注桩有三种常见方法：冲击钻孔、冲抓钻孔和旋转钻孔;而其中的旋挖钻孔灌注桩技术，因其工作效率高、施工质量好、对环境的污染少等优点被公认为“绿色”的施工技术。旋挖钻孔灌注桩主要是应用先进的旋挖钻机，进行自动定位、垂直旋转钻孔，这种方法自动化程度相对高，成孔质量好，可以快速穿过各种复杂的地层。本文中，主要对旋挖钻孔灌注桩的施工特点，施工工艺、护壁液的制配和水下灌桩技术进行具体的分析和论述。

2、旋挖钻孔灌注桩的施工特点

2.1地层适应能力强，适应多种地质条件。比如旋挖钻机可以在水位较高的环境中施工，也适用于淤泥质土、粘土、砂土、卵石层等地层，这是正、反循环及长螺旋钻无法施工的。

2.2自动化程度高、成孔速度快、质量高，能保证工程质量和工期进度。旋挖钻机为全液压驱动，电脑控制，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，最大限度地保证钻孔质量，它的工效是循环钻机的20倍。伸缩钻杆不仅向钻头传递回转力矩和轴向压力，而且利用本身的伸缩性实现钻头的快速升降，快速卸土，以缩短钻孔辅助作业的时间，提高钻进效率。

2.3排污降低，绿色环保。旋挖钻机取土是通过钻头旋挖，再通过凯式伸缩钻杆将钻头提出孔内再卸土。旋挖钻机使用泥浆仅仅用来护壁，而不用于排碴，成孔所用泥浆基本上等于孔的体积，且泥浆经过沉淀和除砂还可以多次反复使用。使用旋挖钻机可以有效降低排污费用，并提高文明施工的水平。

2.4移动灵活方便。履带底盘承载，接地压力小，适合于各种工况，在施工场地内行走移位方便，机机动灵活，对桩孔的定位非常准确、方便。

3、旋挖钻孔灌注桩的施工工艺及控制要点

3.1施工流程

测放桩位→泥浆制备→护筒埋设→钻机就位→旋挖钻进→抽碴清孔→成孔验收→下放钢筋笼→下放导管→二次清孔→水下混凝土灌注→导管起卸→拔出护筒→桩渣运输、孔口处理→桩基检测。

3.2护壁液(泥浆)的制备

在灌注桩施工前，要根据地质情况，确定护壁液(泥浆)的配合比，在现场的护壁液池内进行制作，护壁液的作用是保护孔壁防止坍塌，并保证孔内的液体不流出孔外，孔外的水也不渗入孔内。

3.2.1传统土泥浆与新型化学泥浆护壁

传统的土泥浆护壁一般是由膨润土调和成的泥浆，但是如果施工地质层中含沙量较大，则需要消耗数十吨甚至上百吨的膨润土，在施工现场泥浆的连续拌和时，灰尘漫天，膨润土堆积如山，对环境和人都造成极大的污染和危害，不仅如此，传统护壁的效果还不理想，孔内沉渣量较大，特别是在流砂地层中沉渣更为严重，给后续的灌注成桩造成很严重的质量隐患。为保证孔壁稳定和孔底沉渣符合设计要求，需采用优质化学泥浆护壁。主要材料为水、粘土或膨润土、工业用碱、重晶石、CMC、渗水防止剂。应选用不分散、低固相、高粘度、以蒙脱石为主的优质膨润土造浆，膨润土掺量为泥浆体积的6%～10%;工业用碱的主要作用是增大PH值，使粘土颗粒分散，并增加表面负电荷，吸附带正电荷的钻屑，使泥浆悬浮钻屑效能更好，因此回流孔内泥浆中PH值应稍高一些，纯碱掺量为泥浆体积的0.3%～0.5%左右;CMC是一种重要的纤维素醚，是天然纤维经过化学改性后所获得的一种水溶性好的聚阴离子纤维素化合物，主要用来增加粘度;重晶石来增加护壁的相对密度。经实验证明，该化学泥浆护壁能有效提高护壁强度，大大减少塌孔现象，并明显提高旋挖成孔的速度。

3.2.2护壁液池的制作与施工

护壁液池大小一般为钻孔容积的1.5～2倍，要有较好的防渗能力。在沉淀池的旁边设置渣土区，沉渣采用反铲清理后放在渣土区，保证泥浆的巡回空间和存储空间。在用粘土粉造浆时一般用水力搅拌器制备泥浆，在用膨润土造浆时用泥浆搅拌机制备泥浆。

护壁液的再生处理：施工中采用重力沉降除渣法，即利用泥浆与土渣的相对密度差使土渣产生沉淀以排除土渣的方法。现场设置回收泥浆池用作回收护壁泥浆使用，泥浆经沉淀净化后，输送到储浆池中，在储浆池中进一步处理，比如加入适量纯碱和CMC改善泥浆性能，在经测试合格后重复使用。

3.3水下混凝土的灌注

水下混凝土浇筑的施工质量将严重影响灌注桩的质量，所以是一道关键性的工序，在施工中必须注意以下几点：

3.3.1灌注前首先要检查各项器械如漏斗、测试仪器、量具、隔水塞的完好情况。

3.3.2灌注时采用的商品砼强度等级要按图纸设计要求，粗骨料最大粒径不得大于25mm，坍落度控制在18～22cm之间，扩散度为34cm～45cm。

3.3.3水下混凝土必须有隔水栓封底，隔水栓应保证良好的隔水性能并能顺利排出。

3.3.4在确认混凝土存量备足后，即可开始灌注，借助砼重量排除导管内的泥浆，首次浇灌时，初灌量应将导管底端能一次埋入0.8～1.2m并且导管内存留的混凝土高度，足以抵制钻孔内的泥浆侵入导管。

3.3.5水下混凝土应连续浇筑，不得中途停止，水下混凝土浇筑面宜高出桩顶设计标高1.0m左右。灌注混凝土的时间尽量加快，以防混凝土进入钢筋笼时其流动性减小;当孔内混凝土接近钢筋笼时，应保持埋管较深，并放慢灌注进度;孔内混凝土面进入钢筋笼l～2m后，应适当提升导管，减小导管埋置深度，增大钢筋笼在下层混凝土中的埋置深度;在灌注将近结束时，由于导管内混凝土柱高度减小，压力差降低，而导管外的泥浆及所含渣土的稠度和比重增大，如出现混凝土上升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，用泥浆泵抽出部分沉淀物，使灌注工作顺利进行。

3.3.6在实际浇灌混凝土过程中，要经常检查导管埋置深度，导管埋设深度要保持在2-6m，超过6m很容易造成钢筋笼上浮，堵管、埋管、挂钢筋笼等现象发生，造成质量事故;导管严禁提出混凝土高面，起拨导管时，应先测量混凝土面高度，根据导管埋深，确定拨管节数;要勤检查，均匀拨管。拆除后的导管放入架于中并及时清洗干净;混凝土升到钢筋笼下端时，为防止钢筋笼被混凝土顶托上升，应采取以下措施：在孔口吊筋固定钢筋笼上端。

4、结语

本文主要从旋挖钻孔灌注桩的施工特点、护壁液(泥浆)的制备、水下混凝土灌注这三个方面，对施工控制要点进行论述说明，可见，旋挖钻孔灌注桩在施工质量、进度等方面是优于其他方法的，但是要保证钻孔、成桩的质量，还必须要先进的施工技术和现场管理加以配合，发挥旋挖钻机的高效作用。

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