旋挖钻机施工工法及技术

工法的定义及作用

工法含义是指利用旋挖钻机完成桩孔施工的方法。其作用包括作用： ①充分发挥钻机潜能

②实现高效施工

③实现高质量施工

④实现安全施工

工法四要素

①静浆护壁施工工艺

钻进成孔过程中，遇到地下水位埋深较浅或遇到易坍塌、缩颈、扩径地层时，为了保护孔壁的稳定性、避免在施工时出现钻孔坍塌和缩颈的现象，而在钻孔过程中向孔内注入泥浆，利用静态泥浆液柱压力来保持孔壁稳定，实施钻孔的一种成孔工艺。

施工工艺

安装护筒与检测复核

作用：①固定桩孔位置②保护孔口，防止塌落③保证孔内液位以保证静水压，维护孔壁稳定。 直径：大于钻孔直径100～300mm，视地质而定。

护筒埋深：根据土质和地下水位而定，一般下入稳定土层，上高出地表300～500mm。 埋设方法：①挖孔埋设②旋压③用振动锤振动下沉④河上钻孔下护筒要有导向架。

固定：①填粘土夯实②用沙袋挤实③用低标号水泥浇注固定④焊在施工平台上。

检测复核：护筒顶平面位置偏差不大于10mm。

施工过程尽量避免撞击护筒。

泥浆配置

作用：①护壁－液体支撑与泥皮②冷却机具与清渣③润滑④软化土质。

成分：泥浆一般用优质粘土或膨润土配制。

配比：

水：膨润土（质量比）=100：8；（造浆用水为当地淡水。

若遇海水，则需软化（加纯碱Na2CO3） ）

水：CMC（质量比）=1000：1～1.5；

少量腐殖酸族分解剂(木质素族分解剂)；

流塑层加少量重晶石；

粗砂及砂、卵石层加少量纸浆、棉子、锯木屑等。

泥浆指标：

 相对密度：1.05～1.5；(通常泥浆密度在1.1～1.2，密实碎石孔可选1.5，泥浆密度过小则水压不足，易塌孔，密度大则失水量大，地层遇水松散、剥落)

 粘度：18～22s；

 静切力：1.0～2.5Pa；

 含砂率：＜4％；

 胶体率：＞90％；

 30分钟失水率：14～20ml；

 30分钟泥皮厚度：＜2mm；

 PH值：8～10。（PH值大于11，泥浆会产生分层，失去护壁作用）

钻进质量检查

成孔过程中要进行钻进质量检查。

①观察护筒周边回填土是否发生松动，护筒是否在原位，如发生变化要及时处理，不然会造成漏浆。

②观察机座支撑是否发生塌陷，如发生变化要及时调整水平仪，以保证钻孔不倾斜。

③保证钻杆中心、护筒中心在桩心上，否则会造成扩孔（灌注超方）与刮碰塌孔。

④软硬互层要选用平头对称布刀钻具，操作上要轻压慢转，以免发生钻孔导向倾斜。

清 孔

当钻孔测深显示钻深到位后，用钻机复测钻深，注意测深基准必须一致。用双底清渣钻斗将孔底沉渣清理干净，有些地层清孔前要先扫孔，以便刮削缩径。当泥浆比重大于1.2时，须置换泥浆，使比重小于1.2，若比重变化太大，要将护筒中泥浆位提高，以防压力不足塌孔。清孔后用测绳复测孔深，以防提钻刮碰塌孔和提钻速度过高塌孔。吊放钢筋笼灌注混凝土前用探笼复测沉渣厚度和成孔直径，若沉渣太厚要重清孔，直到符合灌注要求。成孔待灌注时间一般不超过8小时，但有些土质要到23～25小时，以使缺陷充分显现而不被带入成桩。

双层底板主要用于含水较高的砂土、淤泥、粘土、淤泥质亚粘土、砂砾层、卵石层和风化软基岩等地层。可根据旋挖斗直径和钻机类型及所钻地层选用直筒或锥筒，根据地层情况制定斗齿或截齿焊接角度。旋挖斗底板一般采用高强度锰板制作，切削具为适合钻进软至中软土层、粘土层、泥质地层的耐磨合金钢铲式斗齿、适合钻进卵石层及硬质土层的截齿及适合钻进软硬互层及胶结性强的卵砾石层钻进的斗齿与子弹头截齿混装三种类型。

单层底板适合钻进粘性地层及胶结性强的地层；双层底板适合钻进砂土层及胶结性差的卵砾石层。进土口分为单开门及双开门：单开门钻头由于开口大，适合于钻进粒径较大的砾石层及大的卵石层、漂石层等；双开门钻头适合钻进一般砂土层及小直径砾石层。

操作规程及使用注意事项：

 当单开门钻斗进土量为斗容积的5/6，双开门钻头进土量为斗容积的2/3~4/5时即可提钻，提

钻之前要给压反转1～2圈待斗门关闭后再提钻。

 斗门打开后如砂土不能自卸，机动时操作手要反复正反转动钻具，直至把土卸完，严禁上下提

升或左右摆动撞击其它固定物来卸土。

 提钻时如遇卡阻，要在遇卡处上下移动钻具并慢速回转，待解卡后再提钻，切不可强行提钻。  发现钻齿已磨损严重或损坏要及时更换同一规格齿。

 孔内发现异物严禁下钻或把钻具充当事故处理工具处理事故。

岩石螺旋钻头

岩石螺旋钻头切削具为尖部镶焊有钨钴硬质合金截齿。主要用于风化基岩、胶结较好的卵砾石地层及各种土质的永冻土层。

 锥螺岩石钻头

用于比较坚硬的基岩、胶结较好的卵砾石地层及硬永冻土层。其中单螺钻头钻进速度快，清渣容易，回转阻力小。双螺钻头导向性能好，携土能力强。锥螺一般可分为180、270和360度三种，岩石越硬头部锥度设置越大。

 直螺岩石钻头

分单头单螺、双头单螺和双头双螺。用于中硬至硬风化地层及冻土层钻进。较之于锥螺导向性好，携土能力强，但回转阻力较大。单螺钻头钻进速度快，清渣容易，回转阻力小。双螺钻头导向性能好，携土能力强，但回转阻力大。

土层螺旋钻头

切削具为铲形耐磨合金斗齿或斗齿加截齿。主要用于地下水位以上的土层、砂土层、含少量粘土的密实砂层以及粒径不大的砾石层。分单头单螺、双头单螺和双头双螺。单螺钻头由于清渣容易，回转阻力小，适合钻进卵砾石层及胶结性好的粘土层；双螺钻头携土能力强，导正性能好，适合钻进松散地层及软硬互层地层。

操作规程及使用注意事项

新钻具下孔前首先检查钻齿是否齐全及连接牢固，操作时轻压慢钻。

因该类钻头钻取地层较硬，钻进时一定不能大钻压和高转速钻进，遇到大块漂石时钻进困难要提起一段钻具再轻压钻进，反复几次即可。

一般给压钻进2～3个螺距长度即可提钻，提钻时一定要慢速防止钻头与孔壁碰撞造成取土脱漏及孔内机械事故。

提钻时如遇卡阻，要在遇卡处上下移动钻具并慢速回转，待解卡后再提钻，切不可强行提钻。 卸土时反转钻具，严禁上下提升或左右摆动撞击其它固定物来卸土。

发现钻齿已磨损严重或损坏要及时更换同一规格齿。

孔内发现异物严禁下钻或把钻具充当事故处理工具处理事故。

对于比较硬的基岩地层、大的漂石层及硬质永冻土层直接用螺旋钻头或旋挖钻头钻进比较困难，需要筒式环状钻头配合螺旋钻头及捞砂钻头钻进。

分为取心环状筒式钻头和不取心环状筒式钻头。根据所钻地层不同又分为可用于风化基岩及永冻土层钻进的截齿式环状钻头及用于硬质基岩钻进的牙轮环状筒式钻头。

取心环状筒式钻头结构特征及原理：斗体分内管和外管两层，外管上焊接主切削齿，内管上焊接副切削齿，内管下端装有承托岩心的合页片。钻进时岩心将合页片顶开进入管内，提钻时合页片靠自重处于水平位置将岩心封堵在内管内，将岩心带出孔内。

不取心环状筒式钻头结构特征及工作原理：在钻头筒体下部直接焊接切削齿，钻进时筒式钻头先将地层环状钻进成圆柱状，然后再下入螺旋钻头将圆状岩心破碎成碎块，再用捞砂斗将碎块捞出。

操作注意事项：

钻满时即可提钻，提钻时一定要慢速，因该钻头有内出刃，不取心钻头也有可能取出岩心或大漂石，如取不出也属正常，因它主要是形成一切削自由面，以便再下捞砂斗或螺旋钻头钻取。

钻杆

钻杆分为摩擦式钻杆和机锁式钻杆。

当需要长期在地层σ0＞350KPa的土层、各种岩层和卵、碎石含量大于50%地层钻孔时，建议选用机锁式钻杆。

当需要长期在地层σ0≤350KPa的土层钻孔时，建议选用摩擦式钻杆。

当然机锁式钻杆受到制作材料的限制，目前最大钻深能达54m。摩擦杆最大钻深为90m。

地质和机具的选择

钻压、钻速、转速控制

钻压过高会造成托底、托后角，功率浪费而打滑；钻压过低就无法钻进。钻速（每转钻进深度）＜0.7L，L为钻齿和导板长度。转速（最外齿线速度）v＜0.9m/s。

提放钻操作

钻机提放钻速度:

易坍塌土质速度要放慢。在砂、石质松散土质为减少泥浆对孔壁的扰动，钻斗在出泥浆2/3后要稍作停留。

提放钻操作还包括直接提放和旋转提放，旋转提放的作用有 ①防止机锁杆自锁；②扫孔以减小吸钻和成桩缩径。

钻孔灌注桩施工事故及预防



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 塌孔 吸钻 钻孔倾斜 缩径 超方 卡钻 钻不进 断钻杆

塌 孔

泥浆塌孔：⑴泥浆比重过低，孔壁支撑压不足塌孔⑵泥浆比重过大，扩散速度快，地层遇水松散、剥落塌孔⑶泥浆PH值大于11，泥浆胶体变为悬浮液而分层起不到护壁作用塌孔⑷泥浆位偏低塌孔⑸泥浆材料不对塌孔⑹护筒周边土松动漏浆塌孔⑺地下洞穴造成漏浆塌孔⑻地层漏浆严重而塌孔⑼泥浆补充不及时塌孔

涌水塌孔：⑴承压水压力被释放而造成涌水塌孔⑵涨潮造成涌水塌孔

支撑破坏塌孔：⑴墓穴朽木折断支撑破坏塌孔⑵孔壁大块石、漂石被刮下支撑破坏塌孔

地下河冲塌孔壁

大型机械对有振动流动性地层的振动造成塌孔

操作塌孔：⑴提放钻速度过快塌孔⑵钻进速度过快塌孔⑶钻机转速过高塌孔⑷泥浆扰动塌孔⑸冒钻塌孔⑹形成抽吸活塞塌孔⑺对不准孔心撞击塌孔

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 正确选择泥浆比重。 正确选用泥浆PH值。 预测并保证泥浆位。 预测并观察漏浆，及时补充泥浆。

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 针对性选择不同层深的护壁方法。 预测承压水和涨潮，采取合理的钻进工艺。 预测朽木和漂石，采取相应的钻具和钻进速度。 有地下河时选好钻进工艺。 避开与大型机械同时作业，钻孔灌注后桩孔5米内8小时内不准大型机械通过。 针对土质选择合理的操作方法。

吸 钻

吸钻的种类

①流塑粘土吸钻。②膨胀土吸钻。③钻孔冒钻吸钻。④钻斗在粘土中静止时间太长吸钻。⑤钻具结构不合理吸钻。

预防措施

①选好或改造钻具。②扫孔。③不准冒钻，不准在粘土中停留时间过长。④有流塑粘土和膨胀土时，提钻速度不宜过快。

钻孔倾斜

产生原因

①钻桅竖直度不够。②软硬互层钻具选择不合理。③没有预测和处理地下洞穴。④没有清除孔壁探头石或僵核。

预防措施

①常常观察水平仪，纠正钻桅倾斜。②在软硬互层选择平头钻具、双进土口钻斗，避免产生钻孔导向倾斜。③有地下溶洞时要采取填充溶洞或加设护筒等防止钻孔倾斜的措施。④有探头石或僵核要采取两步钻进法，即先松动后取土。

缩 径

产生原因

①在流塑粘土层钻孔未采取相应的措施。

②在膨胀土层钻进未采取相应的措施。

预防措施

①扫孔。

②不要提钻过快。

③预防吸钻。

④保证钻具流水畅通。

超 方

产生原因

①主机晃动严重。②钻具选用不合理。③泥浆配比与土质不符造成孔壁泥皮脱落。④泥浆比重过大造成局部塌孔。⑤操作原因：⑴提放钻速度过快水流冲掉泥皮。⑵钻速过快，破坏了泥皮与孔壁土的结合而脱落。⑶没有采取减少泥浆对孔壁扰动的措施而使泥皮脱落。能造成超方的原因都能造成塌孔。

预防措施

①选择稳定的主机。②在砂性大的土质，钻杆要用动力头和随动架来导向。③在砂性大的土质，要增加泥皮强度和粘度。④操作方式要因土质而异。

卡 钻

产生原因

①石子或砂子卡在岩石和钻筒中间。

②钻齿嵌入岩缝。

预防措施

①选择合理钻具结构。②在钻经砂质土层进入岩层时要采取相应措施，特别是套管或旋压护筒钻经此处必须采取措施。③在钻进泥质胶结强风化硬岩时，不要采用长钻齿，为不堵塞后角可在齿与钻底间加导板。

钻不进

种类

①粘土硬钻不进。②粘土打滑钻不进。③松散土质滑钻不进。④各种岩层钻不进。

产生原因

①钻压不足。②钻具选择不合理。③打滑。④钻压过大。⑤中心钻选择不合理。

预防措施

①合理选择掘进角。②调整刀头覆盖率。③根据土质选择钻齿。④根据土质粒径选择钻具进土口大小。⑤钻进粘土时用破坏再生粘土粘性的方法处理打滑，钻进岩层时要通过选择钻齿改变钻压等方式处理打滑。⑥在松软土质钻压过大会造成钻斗托底而钻不进。⑦钻进能力差的中心钻顶到其不能钻进地层会造成钻不进。 断钻杆

产生原因

①钻杆与主机扭矩不匹配。②在松散漂石、块石层钻进方法不得当。③卸土方法不得当。④使用小扭矩钻杆钻进时转速过高。

预防措施

①注意钻杆与主机扭矩匹配。②注意钻杆与主机转速匹配。③钻进松散漂石、块石层时要两步进行，先用螺旋钻松动漂石、块石，再用钻斗取土。④甩土时要先开底甩土再合底甩土再开底甩土。⑤使用小扭矩钻杆时钻进转速不可过高。