不利地质下的旋挖成孔率控制分析

不利地质下的旋挖成孔率控制分析

王林

中建四局第三建筑工程有限公司贵州贵阳550081

摘要：不利地质条件下的旋挖钻孔已然成为建筑行业的一个通病和痛点。孔桩成孔率和孔桩质量在如今的建筑行业当中已经成为质量安全生产的重中之重和企业竞争的兵家必争之地。本文结合美的遵义公园天下项目一期二标工程的孔桩施工现状与地质情况，重点强调和分析在不利地质条件下旋挖钻孔成孔率、质量保证率与机械操作、材料使用、施工方法、现场管理等之间的联系和处理方式。这对于项目、公司孔桩专项技术质量生产管理水平的提高具有重要意义。

关键词：旋挖成孔；机械操作；材料使用；施工方法；成孔率；不利地质

引言：

旋挖钻孔以其快速高效、安全可靠、造价相对合理等优点在建筑行业譬如桥梁桩基、立交桩基、商住楼桩基等方面广泛应用。但是相对于人工挖孔桩和冲击钻等成孔形式，如遇到不良地质则会显得比较乏力，如在工程施工过程中遇到比较棘手的地质条件导致成孔难度大，质量难以保证等问题，旋挖成孔就显得比较弱势，若在此已施工阶段更换孔桩成孔方式，必然会对工期，造价等造成无比巨大的损失。所以本文针对旋挖成孔遇不良地质情况所发生的一系列质量、安全生产通病和痛点作详细的控制分析并给出相应的解决措施，将不利影响将至最低，以求克服旋挖成孔的弱势点，提升工程的起步速度，占据工程企业竞争的领跑线。

1.旋挖钻孔在回填区钻孔桩施工中的应用

建设单位建设用地受地形影响势必会有一定的回填以满足建筑标高设计的要求。旋挖机在回填区域的作业施工在全国各地的各个建筑领域应该都是普遍性的。

但是旋挖成孔的通病问题：缩孔塌孔。这也恰好容易出现在这种地质情况下，且一个工程的孔桩基础施工为了人、材、机、工期的综合考虑，一般不会为了一块回填区域单独设计定夺另外的挖孔作业方式。而且在招投标的条约款项当中业主方基本都会把不利地质下的孔桩缩孔塌孔的费用承担推卸给施工方，所以这就给施工单位在不利地质情况下的孔桩施工增加了很大的安全、质量、经济风险，以美的遵义公园天下项目一期二标工程为列，该工程的12#楼与16#楼坐落于高回填区域，在合同条约款项当中就明确规定了工程孔桩施工的塌孔缩孔均由施工方自行承担。

2.旋挖机如何在高回填区域施工

回填土层的分布在我国建筑工地分布十分广泛，尤其在西南地区，由于山区地表崎岖，空旷空间有限，在一些洼地沟壑地势，必定要进行回填以达到设计场地标高，而且回填土从几米到几十米不等。回填年限，从建设单位征地用地、场地平整，施工单位进场施工这个周期来看少则一个月以内，多则几月或者几年，对于一些低回填区域，处理方式都较为简单有效，不会太繁琐；但是对于一些高回填区域，且回填物的种类繁杂，各项性质特性悬殊会很大。

在西南地区的回填土主要采用有杂填土和素填土，部分采用场地自有碎石回填。杂填土主要由一些建筑垃圾等杂物组成。素填土主要有粘性土、砂砾碎石组成。且在土方回填时，回填土的质量也是人为难以做到高质量控制的。

这一类的回填区域孔桩施工已经不适合传统的人工挖孔桩，因为这种地质条件采用人工挖孔桩对于安全生产会产生很大的障碍，各层回填土的性质不稳定。所以遇这类地质条件基本都由旋挖机和冲击钻来成孔。

由于厚回填土层的稳定性质很差，且由于有的土方单位在回填时不一定严格按照规范回填，且回填土质量大部分均不符合要求。所以在旋挖机钻孔施工中，很容易出现塌孔缩孔等问题。而且在回填土层，土的排布不规则，成分复杂，所以对经验不足的旋挖机操作手来说，极易发生卡钻埋钻、塌孔缩孔等情况。

3.案例分析

美的遵义公园天下项目一期二标工程位于遵义市新浦区新龙大道旁，其中12#楼、16#楼为高回填区域，回填土层深度有15米至35米不等，土层性质极不稳定，根据成孔出土情况，可分为杂填土层、建筑垃圾回填层、素填土层、黏土回填层、积水层、淤泥层等，据现场实际情况反应，出土当中还夹杂相当一部分岩块，且岩块块径大小不一，且根据调查，该区域原为沟壑溪流与废弃荒田，回填土层含水量很大。

在该区域采用SR360型入岩旋挖钻机作业，在钻孔过程当中，由于以上条件因素，钻进与提取十分困难，导致成孔率极低，不足5%，不同程度的缩孔、塌孔，以及卡钻。

4.解决措施

钻机机械操作及管理人员须知SR360型旋挖机一般分为三种模式和多个档位，会根据不同的土层以及操作方式采取不同的模式配合不同的档位综合使用。

1、首先旋挖钻机从开挖标高利用钻杆自重自然切土，然后正转进尺，一般情况下，上表面回填土层3~5米利用钻杆自重正转均可以正常进尺，不需加压钻进。但针对美的遵义公园天下项目一期二标工程在表层3~5米范围内采取常规作业方式就无法成孔，塌孔十分严重。针对已描述的美的遵义公园天下项目一期二标工程地质情况，需采取旋挖机械先上作业层进行3至5次的土层压实行驶，然后根据点位机械就位，常规表面土层采取自重切土钻进，若常规加压会导致孔周边虚土层破坏以及加压钻进导致密实度不够的表层土层钻进过快造成塌孔。所以在该种特殊土层当中，需采取钻杆自重配合微加压正反式钻进。先使用正转10次左右，然后采取反转8次左右交替钻进，在钻进过程当中需严格控制匀速旋转，严禁变速钻进。钻速保持在30~40r/min，视土层情况可适当提高。不超过60r/min。

2、并且在提斗过程当中需快拔匀速勿扰动，出土堆放需置于离孔口3至5米以外，不得使用回转斗猛砸地面卸土，提斗出土控制在2分钟以内，不得中途停止成孔作业，该类成孔不得放置分段成孔，需一气呵成成孔验收浇筑。在出土后回孔再次钻进当中需严格校正钻头进入孔位的位置，保证孔径与孔的垂直度。

3、当进入中段土层钻进时，若为淤泥层需采取正转方式钻进，严禁使用正反钻进，避免破坏淤泥自成护壁。钻速宜控制在60~65r/min。不得过快过慢。且不得加压钻进，因加压钻进会导致淤泥被向上挤压至钻斗上方，在淤泥挤压上浮过程当中，会导致周围孔壁被淤泥挤压进入空隙，形成密闭膜层，造成负压，从而在淤泥层卡钻。且出土提升过程当中会破坏已成淤泥护壁。造成塌孔。（注：淤泥护壁的形成利用孔壁周围空气空隙被淤泥挤压填入，以淤泥自身粘接力与毛细原理的负压吸力形成护壁从而起到防止塌孔缩孔）

4、在淤泥层中的出斗时，需先微提升10~15cm然后不进不退快速正转30次之后匀速提升钻斗出土，目的是为了让钻头在这30次的快速旋转当中释放负压，进入空气，避免软管活塞运动造成在提升过程当中负压造成缩孔。

5、若钻进积水层，不宜采取就在积水层抽水排水，当在积水层抽水排水后，水压力的缺失，无法抵消部分土压力时，则会造成塌孔与缩孔。处理方式需用C15水下混凝土进行回灌，水量较多时需用混凝土将水提升至上一土层的底部时采取抽水排水方式处理。水下混凝土的浇筑需满足规范要求。

5.解决效果

针对美的遵义公园天下项目一期二标工程使用该套施工工艺后，将这类不利地质情况下的成孔率提升至85%以上，平均单次钻进约55cm，平均单次钻进时间为8~10分钟，在单根孔桩成孔时间上至少缩短35~40%。且缩孔和塌孔得到十分明显的改善。

6.结语

本套施工技术适用于大部分地质情况复杂的回填区域机械成孔作业，以其不增加任何成本达到降低塌孔缩孔以及埋钻率的优点，可为项目施工成本以及合同条款上的制约提供优质的规避处理方式。在此类特殊地质施工时的工期抢夺、安全生产、质量控制与成本投入带来很高的收益。

参考文献：

[1]宋刚.旋挖工艺在复杂地层中应用的难点及解决措施[J].探矿工程（岩土钻掘），2005（12）：19~21

[2]DGJ08-61-97，基坑工程设计规范[S].

[3]DGJ08-11-99，地基基础设计规范[S].

[4]GB/T25695-2010，建筑视功能机械与设备旋挖钻机成孔施工通用规程.