旋挖钻是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工工艺．广泛用于市政建设、公路桥梁、高层建筑等地基础施工工程，配合不同钻具，适应于干式（短螺旋），或湿式（回转斗）及岩层（岩心钻）的成孔作业，旋挖钻机具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活，施工效率高及多功能特点。旋挖钻机适应我国大部分地区的土壤地质条件，使用范围广，基本可满足桥梁建设，高层建筑地基础等工程的使用．目前，旋挖钻机已被广泛推广于各种钻孔灌注桩工程。因此对旋挖钻机的施工准备与常用清水施工工艺进行技术上探讨有着十分重要的意义。

　　施工准备

　　１、资料准备

　　（１）开工前应具备场地工程地质资料和必要的水文地质资料，桩基工程施工图及图纸会审纪要。

　　（２）场地和邻近区域内的地下管线（管道、电缆）、地下构筑物、危险建筑、精密仪器车间等的调查资料。

　　（３）主要施工机械及其配套设备的技术性能资料，所需材料的检验和配合比试验，对所需的材料必需作材料的物理性能试验，并委托有资历的试验室根据所用的原材料作好混凝土的配合比试验。

　　（４）具有有效的桩基工程的施工组织设计或施工方案，有关载荷、施工工艺的试验参考资料。

　　２、施工机械与设备

　　用的测量仪器，如、经纬仪、水准仪、钢卷尺、旋挖钻孔机、电焊机等机械设备须有出厂合格证。

　　３、中小型机具的要求

　　（１）搅拌机

　　机体安装坚实平稳、搭有防雨操作棚；各类离合器、制动器、钢丝绳、防护罩必须安全、可靠有效；操作手应持证上岗；必须有良好的单独接地。

　　（２）手持电动工具

　　必须单独安装漏电保护器；防护罩安全有效；外壳必须有接地或接零；橡皮线不准破损。

　　（３）电焊机

　　有可靠的防雨措施；有良好的接地或接零保护；一、二次线接线处应有齐全的防护罩；二次线应使用线鼻子；配线不许乱搭、乱拉，焊把绝缘良好；焊工持证上岗。

　　（４）气瓶

　　各类气瓶有明显的色标和防震圈，不准在露天曝晒；乙炔气和氧气瓶距离应大于５ｍ；乙炔气瓶在使用时必须装回火防止器；皮管应用夹头紧固；操作人员必须持证上岗。

　　４、安装钻具

　　钻具具有一定的刚度，在钻进中或其他操作时，不产生移动和摇晃，钻具的安装应符合生产厂家的标准。施工时可配用短螺旋钻头、回转斗，岩心钻头，岩心回转钻头等各种规格的钻头。施工时，根据不同的土壤、地质条件按下列规定选择不同的旋挖钻孔机的钻头：短螺旋钻具，适用于地下水位以上的粘性土、粉土、填土，中等密实以上的砂土，风化岩层。螺旋回转头，采用泥浆护壁，适用于地下水位以上的粘性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层。岩心螺旋钻头，适用于碎石土、中等硬度的岩石及风化岩层。岩心钻头，适用于风化岩层及有裂纹的岩石。钻头规格由用户据实际工程的情况选购选配。

　　５、常用清水施工工艺

　　钻孔机的旋挖钻进成孔工艺：旋挖成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻头内，然后再由钻孔机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。对粘结性好的岩土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，必须采用静态泥浆护壁钻进工艺，向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。以下仅对旋挖干取土成孔法施工工艺进行探讨。

　　（１）清水施工工艺的成孔工艺流程：

　　在成孔过程中不需泥浆护壁，而是钻头在慢速旋挖过程中自造的泥浆对孔壁起到一定稳定作用，在旋挖钻进过程中，钻头往返于孔底与地表之间，所形成的孔壁比较粗糙。旋挖钻孔灌注桩的桩土之间的咬合作用较强，能较好地反映出混凝土桩体与黄土及粉质粘土之间的相互作用效应。

　　（２）场地布置原则

　　根据设计要求合理布置施工场地，先平整场地、清除杂物、换除软土、夯打密实。在进行场地整平后，组织有资格的测量放样人员，将所有桩位放出，钉好十字保护桩，做好测量复核，并记录放样数据备案；规划行车路线时，使便道与钻孔位置保持一定的距离；以免影响孔壁稳定；施工场地为旱地而且在施工期间地下水位在原地面以下时，将场地平整夯实，清除杂物；场地位于浅水时，采用筑岛后在顶面安装钻孔机，筑岛顶面高出施工水位１．０ｍ左右；钻孔机底盘不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷；钻孔机的安放位置应考虑钻孔施工中孔口出土清运的方便。

　　（３）桩位放样

　　桩位放样，按“从整体到局部的原则”进行桩基的位置放样，进行钻孔的标高放样时，应及时对放样的标高进行复核。采用全站仪准确放样各桩点的位置，使其误差在规范要求内。

　　（４）钻孔机就位

　　钻孔机就位时，要事先检查钻孔机的性能状态是否良好。保证钻孔机工作正常。

　　（５）埋设钢护筒

　　（６）在准确放样的前提下埋设护筒，埋设护筒的方法和要求，应符合ＪＴＪ０４１－８９（以下简称《规范》）的规定。如果钻孔是在陆地上进行的，则一般采用挖坑法，比较简单易行。

　　（７）钢护筒埋设工作是旋挖钻孔机施工的开端，钢护筒平面位置与垂直度应准确，钢护筒周围和护筒底脚应紧密，不透水。

　　（８）埋设钢护筒时应通过定位的控制桩放样，把钻孔机钻孔的位置标于坑底。再把钢护筒吊放进坑内，找出钢护筒的圆心位置，用十字线在钢护筒顶部或底部，然后移动钢护筒，使钢护筒中心与钻孔机钻孔中心位置重合。同时用水平尺或垂球检查，使钢护筒坚直。此后即在钢护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的粘土，要分层夯实，达到最佳密实度。以保证其垂直度及防止泥浆流失及位移、掉落，如果护筒底土层不是粘性土，应挖深或换土，在坑底回填夯实３００－５００ｍｍ厚度的粘土后，再安放护筒，以免护筒底口处渗漏塌方，夯填时要防止钢护筒偏斜。护筒上口应绑扎木方对称吊紧，防止下窜。

　　（９）钢护筒的制作及埋设的原则

　　长度４ｍ以内的钢护筒，采用厚４—６ｍｍ的钢板制作，长度大于４ｍ的钢护筒，采用厚６～８ｍｍ钢板制作；钢护筒埋置较深时，采用多节钢护筒连接使用，连接形式采用焊接，焊接时保证接头圆顺，同时满足刚度、强度及防漏的要求；钢护筒的内径应大于钻头直径，具体尺寸按设计要求选用；钢护筒埋设深度应满足设计及有关规范要求。若桩孔在河流中，应将钢护筒埋置至较坚硬密实的土层中深０．５ｍ以上；钢护筒顶高出施工水位或地下水位１．５－２．０ｍ，并高出施工地面０．３ｍ；钢护筒埋设前，先准确测量放样，保证钢护筒顶面位置偏差不大于５ｃｍ，埋设中保证钢护筒斜度不大于１％；埋设钢护筒前，采用较大口径的钻头先预钻至护筒底的标高位置后，提出钻斗且用钻斗将钢护筒压入到预定位置。用粗颗粒土回填护筒外侧周围，回填密实。

　　地质情况记录按相应的地质的相关的表记录；旋挖钻孔机钻进施工时及时填写《钻孔记录表》，主要填写内容为：工作项目，钻进深度，钻进速度，及孔底标高；《钻孔记录表》由专人负责填写，交接班时应有交接记录；根据旋挖钻孔机钻孔钻进速度的变化和土层取样认真做好地质情况记录，绘制孔桩地质剖面图，每处孔桩必须备有土层地质样品盒，在盒内标明各样品在孔桩所处的位置和取样时间；旋挖钻孔机孔桩地质剖面图与设计不符时及时报请监理现场确认，由设计单位确定是否进行变更设计；钻孔时要及时清运孔口出渣，避免妨碍钻孔施工、污染环境；钻孔达到预定钻孔深度后，提起钻杆，用测量孔深及虚土厚度（虚土厚度等于钻深与孔深的差值）。

　　（10）成孔检查

　　成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、孔壁、垂直度等进行检查，不合格时采取措施处理。成孔检查方法根据孔径的情况来定，当钻孔为干孔时，可用重锤将孔内的虚土夯实，采用直接用测绳及测孔器测，若孔内存在地下水，可采用泵吸反循环抽浆的方法清孔，则采用水下灌注混凝土施工的方法进行钻孔的测孔工作，清孔时合理控制泥浆的粘度与含砂率；经质量检查合格的桩孔，及时灌注混凝土。

　　（11）清孔

　　清孔是孔桩施工，保证成桩质量的重要一环，通过清孔确保桩孔的质量指标、孔底沉渣厚度、循环液中含钻渣量和孔壁泥垢等符合桩孔质量要求，采用正循环回转钻进技术的清孔方法为：桩孔终孔后，将钻具提高20～50CM，采用大泵量泵入性能指标符合要求的新泥浆，并维持正循环30min以上，直到清除孔底沉渣且使孔壁泥质、泥浆含砂量小于4%为止。工程桩孔因有较厚的松散易坍土层，清孔后不能立即终孔，而在孔内下入钢筋笼，安装好灌浆导管后施行二次清孔作业，以使砼灌注前孔底沉渣厚度符合要求，保证砼成柱质量。

　　旋挖钻钻头的选配与使用

　　1、目前常见旋挖钻头的分类

　　常见的旋挖钻头有螺旋钻头、旋挖斗、筒式取芯钻头、扩底钻头、冲击钻头、冲抓锥钻头和液压抓斗，下面逐类简单介绍。

　　1、1螺旋钻头

　　（1）锥形：双头双螺，适用于坚硬基岩。双头单螺，适用于风化基岩、卵石、含冰冻土等。以上钻头配装各种截齿，通过齿型、螺距、螺旋升角的变化又可派生出很多类型的钻头。

　　（2）直螺旋钻头：

　　a、斗齿直螺

　　双头双螺，适用于砂土，胶结差的小直径砾石层；双头单螺，适用于砂土、土层；单头单螺，适用于胶结差的大直径卵石，粘性土及硬胶泥。

　　b、截齿直螺：有双螺、三螺和四螺，适用于是硬基岩或卵砾石。

　　1、2旋挖钻斗

　　按所装齿可分为截齿钻斗和斗齿钻斗；按底板数量可分为双层底斗和单层底斗；按开门数量可分为双开门斗和单开门斗；按桶的锥度可分为锥桶钻斗和直桶钻斗；按低板形状可分为锅底钻斗和平底钻斗。以上结构形式相互组合，再加上是否带通气孔、开门机构的变化，可以组合出几十种旋挖钻斗。一般来说双层底钻斗适用地层范围较宽，单层底的只适用于粘性较强的土层，双门钻斗适用地层范围较宽，单门钻斗只是用于大直径的卵石及硬胶泥。

　　1、3筒式取芯钻头

　　目前常见的有两种：截齿筒钻（适用于中硬基岩和卵砾石），牙轮筒钻（适用于坚硬基岩和大漂石）。在筒式取芯钻的两大类钻头中，又带取芯装置和不带取芯装置之分，主要取决于取芯的难度。因为牙轮取芯钻头主要用于硬岩钻进，且钻取的环状面积大，如果有条件的还可以通在在钻头部分加装反循环钻进，以提高钻进效率。

　　1、4扩底钻头

　　在桩径不增大桩深不增加的基础上，为了提高单桩的承载力，设计部门往往通过扩底桩来实现，旋挖钻机施工扩底是无需任何改动就可施工，只需选用扩底钻头即可。扩底钻头常用的以机械式为主，这种钻头使用和维护都比较简单，有上开式和下开式的，张开机构一般为四连杆的，用于土层、强风、中风化地层甚至坚硬基岩。由于旋挖钻进是非循环钻进，扩底完成后用清渣桶清渣即可。

　　1、5冲击钻头、冲抓锥钻头

　　在钻进大直径卵石、大漂石和坚硬基岩，使用冲击钻头、冲抓锥钻头配合旋挖钻进特别有效，这类钻头的使用是通过旋挖机副钩吊挂来作业，因为要有冲击作用，所以要求副钩具有自由放绳功能效果才能更好。

　　1、6液压抓斗

　　目前连续墙和防渗墙的施工工程日趋见多，如果对旋挖钻机稍作改动就可作业，液压抓斗的开闭是通过液压来驱动的，液压抓斗上只有一根油缸，所以只需进出两个油管，一个控制阀即可。

　　2、根据地质情况选用钻头

　　旋挖钻机主要的功能是在地表形成孔槽，工作对象是岩石，由于所施工的桩孔深度较浅，岩石经过构造运动、自然界的机械和化学的作用，结构、粒度、孔隙率、胶结状况、产状、抗压强度等发生了复杂的变化，加上我国幅原辽阔，所以旋挖钻机工作的对象是特别复杂的。归纳起来有以下几类。

　　按岩性分（常见）为泥页岩、砂岩、灰岩、花岗岩等；按成因分岩浆岩、沉积岩、变质岩；按力学特性分为坚固、塑性和松散。那么如何根据地层情况来选用钻头呢？下面分类介绍。

　　（1）粘土：选用单层底的旋挖钻斗，如果直径偏小可采用两瓣斗或带卸土板的钻斗。

　　（2）淤泥、粘性不强土层、砂土、胶结较差粒径较小的卵石层，可配用双层底的钻挖钻斗。

　　（3）硬胶泥：选用单进土口的（单双底皆可）旋挖钻斗，或斗齿直螺。

　　（4）冻土层：含冰量少的可用斗齿直形螺钻斗和旋挖钻斗，含冰量大的可用锥形螺旋钻头，需要说明的是，螺旋钻头用于土层（除淤泥外）皆有效，但一定有在没有地下水的情况下使用，以免产生抽吸作用造成卡死。

　　（5）胶结好的卵砾石和强风化岩石：需要配备锥形螺旋钻头和双层底的旋挖钻斗（粒径较大的用单口，粒径小的用双口）

　　（6）中风基岩：配备截齿筒式取心钻头--锥形螺旋钻头--双层底的旋挖钻斗，或者截齿直形螺旋钻头--双层底的旋挖钻斗。

　　（7）微风化基岩：配备牙轮筒式取心钻头--锥形螺旋钻头--双层底的旋挖钻斗如果直径偏大还要采取分级钻进工艺。

　　3、根据旋挖钻机的功能来选择钻头

　　如果旋挖钻机具有做连续的功能，可以选配液抓斗或双轮铣进行连续施工。如果副卷扬有自动放绳功能，可选择冲击钻头和冲抓钻头钻进大直径卵石或漂石。如果配备有气室和水龙头可进行气液钻进。如果配备有双动力头或搓管机的可进套管钻进，这是解决流砂、破碎卵砾石、淤泥层的有效工法。

　　4、根据其他一些因素选用钻头

　　如果沉碴厚度要求比较严格或在进行扩底钻进时，需要配备专门的清碴斗。在进管套钻进时，钻头与套管的间隙小，为了防止钻头挂碰套管和减少抽吸作用，选配钻头时应带有通气孔，钻头上配带有导向装置，开合装置尽量靠近钻头中心，最好是机手一体的。还可以通过选用组合形式的钻头来解决这一特殊问题。