旋挖钻机工艺在建筑桩基施工及效益分析

'旋挖钻机工艺在建筑桩基施工及效益分析摘要:桩基工程是现代建筑工程的基础，保证其施工质量具有重要意义。旋挖钻机是近几年来建筑桩基施工中较先进的一种施工方法，具有质量好、速度快的特点。本文结合工程实例，介绍了旋挖钻机成孔工艺、施工要点及常见问题及处理措施，实践表明，旋挖钻机是一种理想的施工工艺。关键词:建筑工程；旋挖钻机；施工工艺；施工要点；问题；效益分析随着建筑行业的发展，在建筑工程中，桩基工程是建筑工程的基础，其施工质量非常重要。旋挖钻机由于成孔作业速度快、质量好、效率高、泥浆污染少等优点，目前在建筑桩基础施工中得到越来越广泛的应用。特别是在工期紧、工程量大的工程施工中，其特点更为明显。木文就结合建筑工程实例，对其进行探讨。1工程概况某建筑工程，建筑总面积34242m2,地下2层、地上21层框架剪力墙结构,基础形式为混凝土灌注桩，桩径800mm〜1200mm,单桩设计最大承载力91OOkN,共设计桥110根，包括桩径1200mm桩10根；1000mm桩71根；800mm桩29根。桩身混凝土强度等级为C30,端承桩，以⑧层中风化泥岩为持力层，且要求进入持力层大于1.5倍桩径。根据地质报告桩底标高约为一34.00m37.00m。根据地质工程勘察院提供的岩土勘察报告，场地各地基土层自上而下的分布情况摘耍如下:朵填土:厚度2.60m〜4.10m。粘土:厚度2.30m〜7.30m；粉土:厚度1.00m〜8.60m；粉土:厚度0.60m〜8・40m；H1砂:厚度1.30m~6.80m；圆砾:厚度4.30m〜13.30m；粉砂质泥岩:厚度2.00m〜4.50m；粉砂质泥岩:该层揭露最大厚度为5.00mo2旋挖钻机成孔工艺2」施工设备ZR-220A旋挖钻机、泥浆泵（排污）、砂石泵（清孔）＞12m3/min空压机（二次清孔）、混凝土输送泵、反铲挖掘机（装运泥渣及场地清理）、运浆车（泥浆外运）、25t吊车（吊钢筋笼、协助浇筑混凝土）、导管、护筒等。2.2施工工艺（1）桩基定位后，根据桩定位点拉十字线钉放四个控制桩，以四个控制桩为基准埋设钢护套筒，筒高2im为保护孔壁，露出地面0.3mo（2）成孔钻机就位后，利用口动控制系统调整其垂直度，注入稳定液后，进行钻孔，该钻机成孔时采用旋挖筒式钻头将地层中泥渣载入钻斗挖出，口动显示 筒满后，捉升将土卸于一侧，继续开挖，边挖边补充稳定液，保证在捉钻后液而始终高于护筒底面。成孔深度由钻机自动显示。(3)成孔深度达到设计要求后，进行清孔换浆工作。边注边抽，保证在孔底500mm内，稳定液比重小于1・20,粘液不大于28s,砂率不大于4%时，才可以提钻传到下一桩孔成孔(4)安放钢筋笼。为防止笼变形，将制作好的钢筋笼绑上杉木杆，再将预制的混凝土滚轴式定位轮绑于钢筋笼上，控制保护层，最后将压浆管固定上，利用吊车将其吊入孔内。为防钢筋上浮，将钢筋笼与护筒焊牢。(5)安装导管。利用吊车将导管放入，导管直径、氏度应与孔深配套，管距孔底0.3m,初灌量应保证混凝土扩散后，导管埋入深度不小于ln),为防止混凝土与稳定液混合，在灌注混凝土前，用充气球胆浮于管内。待浇筑混凝土后上提导管的同时，球胆浮于管外，取出重复使用。(6)二次清孔。采用气举反循环法。气举反循环清孔是利用空压机的压缩空气，通过风管(水管)送至孔内气浆混合器，高压气与泥浆混合，在导管内形成一种密度小于泥浆的浆气混合物，浆气混合物因其比重小而上升，在导管内混合器底端形成负压，下面的泥浆在负压的作用下上升，并在压气动量的联合作用下不断补浆，上升至混合器的泥浆与气体形成气浆混合物后继续上升，从而形成流动,因为导管的内断面积大大小于导管外壁与桩壁间的环状断面积，便形成了流速、流量极大的反循环，携带沉渣从导管内反出，从而起到极好的清孔效果。(7)水下浇筑混凝土。每注入一管混凝土，利用吊车向上拔管，每提0.3m反插一半，保证混凝土的扩散和密实。如此循环，直至顶而。3施工要点(1)护筒埋设。护筒既保护孔口壁，又是钻孔的导向，所以护筒的垂直度一定要保证。为防止后压浆时跑浆，护筒周围土要夯实，最好粘土封口。(2)对稳定液(泥浆)要求。控制泥浆的比重在1.05〜1.10之间，粘度在18s〜25s,含砂率小于6%,本工程采用重量配合比为:膨润土：火碱：水=(6〜8)：(0.5〜0.7):100o定期测试稳定液的各项技术指标，出现问题及时解决。(3)孔底沉淤控制。旋挖钻斗的切削、提升上屑的机理与常见冋转钻进的正、反循环成孔的切削、提升形式完全不同。前者是通过钻斗把孔底原状土切削成条状载入钻斗提升出土，后者是通过钻头把孔底原状土打碎曲泥浆循环带出土面。前者底部面缓，钻至设计标高对土的扰动很小，没有聚淤漏斗，所以耍加强稳定液的管理，控制固体含量，捉高粘度，防止快速沉淀；还要控制终孔前两钻斗的旋挖量。(4)复测孔深及稳定液比重。为保证灌注桩质量，浇筑混凝土而，一要检查孔底泥浆的比重是否小于1・20,否则采取换浆处理；二要检查孔的深度，判断是否有 孔壁坍塌现彖，若有用旋钻机清孔，达到设计深度后方可安装导管。(1)对导管的要求。导管在使用前必须作密封性检查，接头严密，不漏水、不漏浆。导管上料斗的体积，由桩径、桩长和导管埋入混凝土中的深度來确定，料斗体积应大些为好，首批浇筑混凝土的量不小于1.6m3o(2)浇筑混凝土的要求。混凝土应连续浇筑，屮间不得停顿。由于桩内混凝土不能振捣，主要靠混凝土的自重压密和混凝土的流动成型，必须控制好配合比、浇筑速度，以确保混凝土的质量。随时检查混凝土的坍落度，坍落度应控制在16cm~20cm之J"可。(3)由于混凝土浇筑到顶吋残留泥浆会与混凝土混合，则实际桩顶标高至少应比设计标高高0.5m(浮浆层)，最后机械破桩头处理。4常见质量问题处理4.1塌孔①主要原因由于旋挖钻孔不存在泥浆循环，护壁较薄，加之泥浆比重不稳定，添加稳定液的塑料管口直接对着土层冲刷。②处理措施严格控制稳定液的重量配合比，确保计量准确，误差在规定范围内。改正添加稳定液的方法，使其管口直对护筒壁添加。4.2钢筋笼变形①主要原因钢筋笼较细长，钢筋塑性变形所致。②处理措施利用①48脚手架钢管加固。4.3桩基位移①主要原因采用直角坐标，两个经纬仪同时测量误弟比较大；夜间挖土，能见度低。 ②处理措施改进测量方法，用全站仪的极坐标方法测量；加强照明度。5旋挖钻机实际施工效益分析5.1施工效果根据旋挖钻机实际完成的钻孔桩，可统计出以卜•数据：(1)混凝土充盈系数:1.12〜1.25,平均充盈系数1.18；(2)成孔效率:孔深27.5m〜32・5m,平均成孔时间(包括洗孔)约4.lh/桩孔,每天可完成4根〜5根桩孔作业；(3)成桩质量:本工程抽取3根桩进行自平衡测法检查单桩承载力试验，全数进行低应变动测法来检查成桩质量。检测结果:桩的完整性、承载力、孔底沉渣均满足设计要求。从充盈系数及沉渣情况可知旋挖钻机钻孔的孔壁是稳定的，本工程施工难点孔壁稳定性问题得到了有效解决，同时施工工效和质量也得到了有效解决。5.2成木比较用旋挖钻机和目前最常用的GPF-200型反循环成孔钻机来做比较。据统计,GPF-200型钻机平均成孔时间(包括洗孔)约40h/桩孔〜45h/桩孔，平均充盈系数为1.23o表1是两种成孔工艺的成孔成本情况，从表1可知，旋挖钻机成孔成本仅比GPF-200型钻机高5%左右，但其成孔效率是GPF-200型钻机的10倍以上。表1旋挖钻机成孔GPF-200型钻机成孔比较表6结语实践表明，该工程应用旋挖钻机施工技术，确保了工程进度和质量，且桩基检测全部达到优良，取得了很好的施工效益。充分体现了旋挖钻机施工质量可靠、施工效率高、环保等优点。随着我国建筑事业的发展，旋挖钻机在建筑桩基工程施工屮的推广和广泛运用势在必行。参考文献 ［1］余龙，旋挖钻机施工桩基础的施工工艺［J］徽水利水电职业技术学院学报，2010.02［2］武强，旋挖钻机基桩施工技术方案［J］山四建筑，2008.17注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。'