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旋挖鉆灌注樁施工工藝及常見事故預防，講得很清楚！

來源：筑龍論壇

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旋挖鉆灌注樁施工概述

旋挖鉆機：是利用伸縮鉆桿傳遞扭矩并帶動回轉鉆斗、短螺旋鉆頭或其他作業(yè)裝置進行干、濕鉆進、逐次取土（巖屑）、反復循環(huán)作業(yè)成孔的一種專用機械設備。

旋挖鉆機主要由主機、鉆桿和鉆頭三部分組成。

主機：主要有履帶式、步履式、汽車式等，目前常見的是履帶式主機。

鉆桿：旋挖鉆機鉆進時，為了使鉆具擺脫拆卸和擰接的麻煩而采用伸縮式鉆桿，其斷面有方形和圓形兩種。伸縮式鉆桿可以分為摩擦式鉆桿（在鉆進過程中利用鉆桿內(nèi)、外節(jié)間的摩擦鍵之間的摩擦來傳遞鉆進壓力的一種鉆桿）和機鎖式鉆桿（在鉆進過程中利用鉆桿上的機鎖點和機鎖鍵之間的咬合來傳遞鉆進加壓力的一種鉆桿）兩大類，目前國內(nèi)外的旋挖鉆機一般均采用內(nèi)鎖定式伸縮鉆桿。

摩擦式鉆桿具有操作簡便，在同一主機上使用可實現(xiàn)更大鉆深（比機鎖桿層多）的優(yōu)點，但靠摩擦力向鉆具傳遞主機提供的壓力，下壓力較小，不適合鉆進硬地層。

機鎖式鉆桿抗扭能力大，向鉆具傳遞壓力大，無傳壓損失，適合鉆硬地層。

鉆頭：可分為螺旋鉆頭、直螺旋鉆頭、筒式取芯鉆頭、沖擊鉆頭、沖抓錐鉆頭、液壓抓斗和擴底鉆頭。

1、螺旋鉆頭

根據(jù)鉆進地層不同,短螺旋鉆頭分為嵌巖短螺旋鉆頭和土層短螺旋鉆頭兩類。按其頭部結構形式分，短螺旋鉆頭又可分為錐頭短螺旋鉆頭和平頭短螺旋鉆頭。一般情況，嵌巖短螺旋鉆頭多為錐頭形式，土層短螺旋鉆頭多為平頭形式。

錐頭短螺旋鉆頭根據(jù)錐頭結構形式的不同和鉆頭導程的多少又可分為單錐單螺旋鉆頭、雙錐單螺旋鉆頭以及雙錐雙螺旋鉆頭3種。嵌巖短螺旋鉆頭所用切削具為頭部鑲焊有鎢鈷硬質(zhì)合金的截齒，主要用于鉆進風化基巖、膠結性較好的卵礫石地層及永凍土層。土層短螺旋鉆頭所用切削具為耐磨合金鋼斗齒或斗齒加截齒，主要用于鉆進地下水位以上土層、砂土層和粒徑不大的礫石層。

2.旋挖鉆斗

旋挖鉆斗主要用來鉆進較軟的第四紀地層，還可用于鉆孔清渣。旋挖鉆斗根據(jù)底部結構不同可分為單底板土層鉆斗和雙底板撈砂鉆斗，進土口分為單口和雙口。根據(jù)鉆斗筒體直徑和鉆機類型及其所鉆地層鉆斗設計有直筒和錐筒，底板的開合機構可設計為公母鉤開合機構和矛頭開合機構。針對地層情況制定不同的斗齒焊接角度。鉆斗的筒體及底板均采用強度高、耐磨性能好的合金Mn板制作。根據(jù)鉆進不同地層，切削具可設計為耐磨合金鋼鏟式直斗齒和旋轉斗齒、 子彈頭截齒以及斗齒與截齒混裝3種形式。

3.筒式取芯鉆頭

常見的有兩種：截齒筒鉆（適用于中硬基巖和卵礫石），牙輪筒鉆（適用于堅硬基巖和大漂石）。在筒式取芯鉆的兩大類鉆頭中，又有帶取芯裝置和不帶取芯裝置之分，主要取決于取芯的難度。因為牙輪取芯鉆頭主要用于硬巖鉆進，且鉆取的環(huán)狀面積大，如果有條件的還可以通過在鉆頭部分加裝反循環(huán)機構進行反循環(huán)鉆進，以提高鉆進效率。

4.擴底鉆頭

常用的以機械式為主，有上開式和下開式的，張開機構一般為四連桿的，用于土層、強風化、中風化地層甚至堅硬基巖。

旋挖成孔灌注樁宜用于填土、粘性土、粉土、砂土、碎石土、軟巖及風化巖等巖土層。

旋挖鉆機常規(guī)鉆進工藝

靜漿護壁鉆孔

全護筒鉆孔

鉆干孔

造壁鉆孔（提前注漿處理孔壁）

旋挖成孔灌注樁按成孔方法可分為：

干作業(yè)旋挖成孔灌注樁；

濕作業(yè)旋挖成孔灌注樁；

套管護壁作業(yè)旋挖成孔灌注樁；

復合工藝旋挖成孔灌注樁。

干作業(yè)旋挖成孔：不使用穩(wěn)定液護壁，直接采用旋挖鉆具成孔的一種工法。

濕作業(yè)旋挖成孔：采用旋挖鉆具成孔、穩(wěn)定液（水、化學漿、膨潤土、CMC）護壁的一種工法。

套管護壁作業(yè)旋挖成孔：使用套管跟進對易坍塌、易縮徑地層進行護壁，采用旋挖鉆具成孔的一種工法。

旋挖鉆灌注樁成孔

旋挖成孔灌注樁作業(yè)地面應堅實平整,作業(yè)過程中地面不得下陷，工作坡度不得大于3.5%；地面不能滿足旋挖鉆機接地比壓要求時，應采取鋪設路基板、硬化地面等措施滿足要求。

旋挖成孔灌注樁護筒埋設應滿足要求：

護筒內(nèi)徑宜大于鉆頭直徑200mm～300mm，鋼護筒的直徑誤差應小于10mm。護筒下端宜設置刃腳。多節(jié)鋼護筒連接宜采用焊接。焊接接頭應滿足強度、剛度、及防漏的要求，必要時可焊接加肋筋。

護筒頂端高出地面不宜小于0.3m；鉆孔內(nèi)有承壓水時，護筒頂端應高出穩(wěn)定后的承壓水位1.5m。

護筒埋設時，應確定鋼護筒的中心位置。護筒的中心與樁位中心偏差不得大于50mm，護筒傾斜度不得大于1％。護筒就位后，應在四周對稱、均勻地回填粘土，并分層夯實，夯填時應防止護筒偏斜移位。

旋挖鉆機埋設鋼護筒時，應先采用稍大口徑的鉆頭鉆至預定位置，提出鉆頭后，再用鉆斗將鋼護筒壓入到預定深度。

鋼護筒驅(qū)動工法與裝備：

旋挖鉆機在鉆孔作業(yè)中一般都需要埋設鋼護筒（施工經(jīng)驗：小于1000時可不加）。國內(nèi)的方法一般是人工埋鋼護筒，即先挖坑或先鉆孔再將護筒埋入，采用這種方式，第一施工量大，需要挖掘機等施工設備；第二在鉆預埋孔時會出現(xiàn)塌孔，出現(xiàn)邊塌邊鉆，邊鉆邊塌的現(xiàn)象。

鋼護筒驅(qū)動裝備能在技術上解決此問題，這種裝備在回填土層、淺層砂卵石層、多溶洞石灰?guī)r層可發(fā)揮明顯優(yōu)勢。

作業(yè)機理：作業(yè)時動力頭通過驅(qū)動盤、連接盤、鋼護筒驅(qū)動連接器將轉矩傳遞給鋼護筒、護筒靴，使鋼護筒、護筒靴產(chǎn)生旋轉運動；同時，旋挖鉆機加壓裝置下壓動力頭并通過動力頭將下壓力傳遞給鋼護筒、護筒靴。這樣邊向下壓邊旋轉的運動使護筒鉆入地層，鋼護筒鉆入與鉆機取土交替進行，保證了在回填土層、淺層砂卵石層、多溶洞石灰?guī)r層不塌空、不漏水、不浪費混凝土情況下高效作業(yè)。

成孔時應符合下列規(guī)定：

1  鉆桿應保持垂直穩(wěn)固，位置準確（操作場地堅硬，不出現(xiàn)軟弱層，浮渣）。

2  鉆進速度應根據(jù)地層變化情況及時調(diào)整；

3  鉆進過程中，應隨時清理孔口積土，遇到地下水、塌孔、縮孔等異常情況時，應及時處理。

旋挖鉆灌注樁成孔形式：

1.干作業(yè)旋挖成孔

干作業(yè)旋挖成孔適用于地下水位以上的素填土、粘性土、粉土、砂土、碎石土及風化巖層。

干作業(yè)旋挖成孔灌注樁的施工工藝流程如下：

2.濕作業(yè)旋挖成孔

濕作業(yè)（即穩(wěn)定液護壁）旋挖成孔適用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土（人保項目）、填土、碎石土及風化巖層。

成孔鉆進注意事項

不論孔內(nèi)有無地下水和表層土質(zhì)如何，均需設置表層護筒，護筒至少需高出地面30cm。在表層護筒插入到預定深度以前，均需使用鉆頭的鉸刀。

為防止鉆斗內(nèi)的土砂掉落到孔內(nèi)而使穩(wěn)定液性質(zhì)變壞或沉淀到孔底，斗底活門在鉆進過程中始終應保持關閉狀態(tài)。

必須控制鉆斗在孔內(nèi)的升降速度。因為如果快速地上下移動鉆斗，那么水流將以較快的速度由鉆斗外側和孔壁之間的空隙中流過，導致沖刷孔壁；有時還會在上提鉆斗時在其下方產(chǎn)生負壓而導致孔壁坍塌，縮頸。

按照鉆孔阻力大小，考慮必要的扭矩，來決定鉆斗合適轉數(shù)。

在樁端持力層中鉆進時，需考慮由于鉆斗的吸引現(xiàn)象使樁端持力層松馳，為此上提鉆斗時應緩慢。如果樁端持力層傾斜時，為防止鉆斗傾斜，應稍加壓鉆進。

為防止孔壁坍塌，應確?？變?nèi)水位高出地下水位2m以上（降水井施工例子）。在鉆進或提升鉆頭過程中始終保持同一液面，特別是不應缺漿，否則將造成鉆孔坍塌的危險。旋挖鉆機泥漿補充一般采用泵送方式。

清孔。鉆斗的刀刃是傾斜的，會擾動孔底土層；鉆進時鉆渣和回落土多少會沉淀于孔底，因此清渣工作很重要。

第一次孔底處理：在鋼筋籠安放前進行，一般用撈渣鉆斗來排除沉渣；如果沉淀時間較長，則應采用水泵進行循環(huán)處理。

第二次孔底處理：在混凝土灌注前進行，通常采用泵吸或氣舉法進行。

清孔

鋼筋籠制作及安裝

混凝土制備及灌注

對于干作業(yè)成孔，灌注混凝土前應再次檢查孔底，確?？椎赘蓛魺o虛土等雜物。灌注混凝土應采用串筒或?qū)Ч?，串筒或?qū)Ч芟驴诰嗫椎撞灰舜笥?.0m；擴底樁灌注混凝土時，第一次應灌到擴底部位的頂面，隨即振搗密實；灌注樁頂以下5m范圍內(nèi)混凝土時，應隨灌注隨利用插入式振動器搗密實，每次灌注高度不得大于1.5m。樁頂宜超灌0.3m以上，確保樁頂質(zhì)量。

對于濕作業(yè)成孔，灌注混凝土前應再次檢查孔底，若沉渣厚度超標應二次清孔，合格后應立即灌注混凝土。

水下灌注混凝土應符合下列規(guī)定：

1、水下灌注混凝土配合比應通過試驗確定，混凝土必須具備良好的和易性；坍落度宜為180～220mm；水泥用量不應少于360kg/m3，當摻入粉煤灰時水泥用量可不受此限。

2、水下灌注混凝土的含砂率宜為40％～50％，并宜選用中粗砂；粗骨料可選用碎石或卵石，粗骨料的最大粒徑應小于40mm，且不得大于鋼筋間距最小凈距的1/3。

3、水下灌注混凝土宜摻緩凝劑、減水劑等外加劑。

導管使用應符合下列規(guī)定：

1、導管接頭宜采用雙螺紋方扣快速接頭，導管接頭處外徑應至少比鋼筋籠內(nèi)徑小100mm以上；對于直徑大于1.0m的樁，導管直徑不宜小于250mm；接頭導管的分節(jié)長度可視工藝要求確定，宜配備長度0.5m～1.0m短節(jié)，底管長度不宜小于4m（埋深2m-6m）。

2、整套導管在使用前應進行試壓試驗，試水壓力可取為0.6～1.0MPa。

3、導管應居中下放，兩節(jié)導管連接應安裝密封橡膠圈。

4、每次灌注后應對導管內(nèi)外清洗干凈，并宜對接頭涂抹黃油進行養(yǎng)護。

灌注水下混凝土的質(zhì)量控制應滿足下列要求：

1、開始灌注混凝土時，導管下口至孔底的距離宜為300～500mm。

2、應保證足夠的混凝土初灌量，確保導管下口一次埋入混凝土灌注面以下不應少于0.8m。

3、導管埋入混凝土深度宜為2～6m。嚴禁將導管提出混凝土灌注面，并應控制提拔導管速度，應有專人測量導管埋深及管內(nèi)外混凝土灌注面的高差，填寫水下混凝土灌注記錄。

4、灌注水下混凝土必須連續(xù)無中斷（斷樁，夾渣），每根樁的灌注時間應按初盤混凝土的初凝時間（初凝2-4小時、終凝8-12小時）控制，對灌注過程中的故障應記錄備案。

5、提出導管前應對孔內(nèi)混凝土灌注面高度進行測量，樁頂超灌高度應不小于0.8m，鑿除浮漿高度后必須保證暴露的樁頂混凝土強度達到設計強度等級。

6、混凝土試塊應現(xiàn)場留置，留置數(shù)量應符合現(xiàn)行國家標準《建筑樁基技術規(guī)范》JGJ94的要求。

鉆孔灌注樁施工事故與預防

鉆孔灌注樁施工中常遇到的事故如下：

塌孔

吸鉆

鉆孔傾斜

縮徑

超方

卡鉆

鉆不進

斷鉆桿

塌孔

1、泥漿塌孔：①泥漿比重（粘稠度）過低，孔壁支撐壓不足塌孔；②泥漿比重過大，擴散速度快，地層遇水松散、剝落塌孔；③泥漿PH值大于11，泥漿膠體變?yōu)閼腋∫憾謱悠鸩坏阶o臂作用塌孔；④泥漿位偏低塌孔；⑤泥漿材料不對塌孔；⑥護臂周邊土松動漏漿塌孔；⑦地下洞穴造成漏漿塌孔；⑧底層漏漿嚴重而塌孔；⑨泥漿補充不及時而塌孔。

2、涌水塌孔：①承壓水壓力被釋放而造成涌水塌孔；②漲潮造成涌水塌孔。

3、支撐破壞塌孔：

4、地下河沖塌孔壁

5、大型機械對有振動流動性地層的振動造成塌孔

6、操作塌孔：①提放鉆速度過快塌孔；②鉆進速度過快塌孔；③鉆機轉速過高塌孔；④泥漿擾動塌孔；⑤冒鉆塌孔；⑥形成抽吸活塞塌孔；⑦對不準孔心撞擊塌孔。

塌孔預防措施

1、正確選擇泥漿比重

2、正確選擇泥漿PH值

3、預測并保證泥漿位

4、預測并觀察漏漿，及時補充泥漿

5、針對性選擇不同層深的護壁方法

6、預測承壓水和漲潮，采取合理的鉆進工藝

7、預測朽木和漂石，采取相應的鉆具和鉆進速度

8、有地下河時選好鉆進工藝

9、避開與大型機械同時作業(yè)，鉆孔灌注后樁孔5米內(nèi)8小時內(nèi)不準大型機械通過

10、針對土質(zhì)選擇合理的操作方法

吸鉆

吸鉆的種類：①流塑粘土吸鉆；②膨脹土吸鉆；③鉆孔冒鉆吸鉆；④鉆斗在粘土中靜止時間太長吸鉆；⑤鉆具結構不合理吸鉆。

預防措施：①選好或改造鉆具；②掃孔；③不準冒鉆，不準在粘土中停留時間太長；④有流塑粘土和膨脹土時，提鉆速度不宜過快。

鉆孔傾斜

產(chǎn)生原因：①鉆桿豎直度不夠；②軟硬互層鉆具選擇不合理；③沒有預測和處理地下洞穴；④沒有清除孔壁探頭石

預防措施：①常常觀察水平儀，糾正鉆桿傾斜；②在軟硬互層選擇平頭鉆具、雙進土口鉆斗，避免產(chǎn)生鉆孔導向傾斜；③有地下溶洞時要采取填充溶洞或加設護筒等防止鉆孔傾斜的措施；④有探頭石要采取兩步鉆進法，即先松動再取土。

縮徑

產(chǎn)生原因：

①在流塑粘土層鉆孔未采取相應的措施

②在膨脹土層鉆孔未采取相應的措施

③鉆頭提升過快，產(chǎn)生負壓力

預防措施：

①掃孔

②不要提鉆過快

③預防吸鉆

④保證鉆具流水暢通

超方

產(chǎn)生原因：①主機晃動嚴重；②鉆具選用不合理；③泥漿配比與土質(zhì)不符造成孔壁泥皮脫落；④泥漿比重過大造成局部塌孔；⑤操作原因：a、提放鉆速度過快水流沖掉泥皮；b、鉆速過快，破壞了泥皮與孔壁土的結合而脫落；c、沒有采取減少泥漿對孔壁擾動的措施而使泥皮脫落。能造成超方的原因都能造成塌孔。

預防措施：①選擇穩(wěn)定的主機；②在砂性大的土質(zhì)，要增加泥皮強度和粘度；④操作方式要因土質(zhì)而異。

卡鉆

產(chǎn)生原因：

①石子或砂子卡在巖石和鉆筒中間

②鉆齒嵌入巖縫

預防措施：

①選擇合理鉆具結構

②在鉆經(jīng)砂質(zhì)土層進入巖層時要采取相應措施，特別是套管或旋壓護筒鉆經(jīng)此處必須采取相應措施

③在鉆進泥質(zhì)膠結強風化硬巖時，不要采取長鉆齒，為不堵賽后角可在齒與鉆底間加導板

鉆不進

種類：①粘土硬鉆不進；②粘土打滑鉆不進；③松散土層滑鉆不進；④各種巖層鉆不進

產(chǎn)生原因：①鉆壓不足；②鉆具選擇不合理；③打滑；④鉆壓過大；⑤中心鉆選擇不合理

預防措施：①合理選擇掘進角；②調(diào)整刀頭覆蓋率；③根據(jù)土質(zhì)選擇鉆齒；④根據(jù)土質(zhì)粒徑選擇鉆具進土口大?。虎葶@進粘土時用破壞再生粘土粘性的方法處理打滑，鉆進巖層時要通過選擇鉆齒改變鉆壓等方式處理打滑；⑥在松軟土層鉆壓過大會造成鉆斗托底而鉆不進；⑦鉆進能力差的中心鉆頂?shù)狡洳荒茔@進地層會造成鉆不進

斷鉆桿

產(chǎn)生原因：

①鉆桿與主機扭矩不匹配；②在松散漂石、塊石層鉆進方法不得當；③卸土方法不得當；④使用小扭矩鉆桿鉆進時轉速過高

預防措施：①注意鉆桿與主機扭矩匹配；②注意鉆桿與主機轉速匹配；③鉆進松散漂石、塊石層時要兩步進行，先用螺旋鉆松動漂石、塊石，再用鉆斗取土；④甩土時要先開底甩土再合底甩土再開底甩土；⑤使用小扭矩鉆桿時鉆進轉速不可過高