数控钻范文

导语：如何才能写好一篇数控钻，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：数控机床,数控改造,结构设计

小直径麻花钻（?1～3mm）的螺旋槽可在专用的磨床――磨槽机上加工，工人手工上料、夹紧、操作磨槽机，在高速钢毛坯上磨削出两条对称螺旋槽。论文参考网。其最大的缺点是生产准备繁琐，时间较长，?1～3mm小直径麻花钻规格很多，直径、螺旋槽长度、螺旋线导程、螺旋角不一。钻头规格改变时，磨槽机传动丝杠等零部件均需相应改变。劳动条件差，快节奏的单调动作、磨削时产生的巨大噪声、雾化的磨削液等都对操作工人的健康不利。为此，某厂委托我们对该磨槽机进行数控改造，实现柔性加工、提高生产率与产品质量，改善劳动条件。

国家标准对螺旋槽并未提出非常高的要求，因此决定采用开环控制。该磨槽机的动作程序为：上料→夹紧→磨一条螺旋槽→分度→磨另一条螺旋槽→下料，均由步进电机控制完成。

一、磨槽机的结构

磨槽机由工作台料斗与砂轮架两部分组成。工作台料斗结构:

图1 工作台料斗结构示意图

工作台料斗的作用是装夹毛坯和实现自动上下料，并使其形成螺旋线运动。自动上下料是设计的难点，具体结构设计时参照了加工中心自动换刀装置。结构设计示意如图1所示，主轴安放在工作台上，工作台安装在矩形贴塑导轨上。由步进电机1通过挠性膜片联轴器连接滚珠丝杠副，驱动工作台直线运动。步进电机2通过同步齿形带驱动主轴转动。步进电机1与步进电机2协调运动，可形成任意导程的螺旋线。

步进电机4与齿轮齿条（顶针）机构结合，可适应不同的钻头长度。

具体的装夹过程如下：

步进电机1工作力矩很大，带动主轴后退至固定挡块处，再继续向后，将已处于压缩状态的碟形弹簧继续压缩至适当变形，导致弹簧夹头打开。

加工第1个工件时，料斗中的毛坯在自身重力作用下，落于毛坯导管引导槽中。步进电机4通过齿轮齿条驱动顶针推动毛坯至加工位置，然后并不退回图1所示顶针位置，而是在图1所示毛坯位置。其后的装夹，顶针先将加工后的工件推出，然后退回图1所示顶针位置，再推动下一个毛坯。弹簧夹头夹紧长度为10mm。钻头直径为?1～3mm，为保证上下料动作可靠，料斗引导部分设计成可调。

主轴前移，与固定挡块脱离，碟形弹簧的弹力可使弹簧夹头夹紧毛坯，上料、夹紧动作完成。

图2 砂轮架示意图

二、砂轮架结构

砂轮架结构的作用主要是安装砂轮，实现对麻花钻螺旋槽的磨削，由异步电机、平台、砂轮支架、滚珠丝杠副等组成，其示意图见图2。

工作时，砂轮由异步电机通过V带传动，功率约1kW，靠异步电机的自重张紧V带轮。国家标准规定麻花钻的螺旋槽底在轴向有一定锥度，要求在磨削中砂轮切深要有变化，这由步进电机3通过挠性膜片联轴器连接滚珠丝杠副，使砂轮上下微动（设有平衡重，未画出）实现砂轮切深的变化。砂轮支架上的垂直导轨上贴有塑料。

如图2a所示，砂轮面与毛坯轴线有一夹角，即为钻头加工后的螺旋角b。不同规格麻花钻的螺旋角并不相同，因此，设计时，将砂轮支架以上作为砂轮架整体放置于图2所示平台上，使砂轮磨削面与毛坯轴线的夹角b可手工调节。论文参考网。

工作台料斗结构与砂轮架结构在制造时是彼此独立的，所以在装配时需仔细调整相互位置关系。

三、磨槽机的加工过程

主轴进至磨削位置，螺旋槽的根部正处于支架中心（见图1），与砂轮对齐。磨削时，应从螺旋槽的根部向麻花钻顶部磨削，使细长毛坯承受拉力。

砂轮落下，接触毛坯，开始磨削。步进电机1、2、3协调动作，步进电机1、2使毛坯向后作螺旋线运动，步进电机3控制砂轮向下微动。最终，麻花钻的1条螺旋槽磨削完毕。

砂轮抬起，主轴再次前进至磨削位置，再由步进电机2控制，转动180°，以便磨削另一螺旋槽。

重复过程2

砂轮抬起，重复前述毛坯装夹过程。论文参考网。

装夹过程与加工过程按程序交替进行，连续加工，工人无需干预。

该磨槽机为专用机床，动作简单。采用定位控制单元为控制系统（即PLC+控制器），控制步进电机动作。磨槽机由1台PLC控制多个步进电机与其他电机电气设备。其突出优点是编程简单、可靠，适应较为恶劣的车间工作环境。

篇2

【关键词】钻孔程序；作业效率；线路板

1、前言

数控机床是按照事等编制好的加工程序自动地对工件进行加工的高效自动化设备，在数控机床上加工产品时，要把加工产品的全部工艺过程、工艺参数和位移数据，以信息的形式记录在控制介质上，用控制介质上的信息来控制机床，实现产品的全部加工过程。钻头是用来加工孔的主要工具，用钻头在实体材料上加工孔叫钻孔。各种零件的孔加工，除去一部分由车、镗、铣等机床完成外，很大一部分是由钳工利用钻床和钻孔工具（钻头、扩孔钻、铰刀等）完成的。在钻床上钻孔时，一般情况下，钻头应同时完成两个运动；主运动，即钻头绕轴线的旋转运动（切削运动）；辅助运动，即钻头沿着轴线方向对着工件的直线运动（进给运动），钻孔时，主要由于钻头结构上存在的缺点，影响加工质量，加工精度一般在IT10级以下，表面粗糙度为Ra12.5μm左右、属粗加工。由此可见，钻头的设计与选择，对产品质量有很大影响，同时，钻孔参数、钻孔方法、工件状态，都是构成孔质量的状态的重要因素，所以，只要我们对这些因素进行一定的研究与分析，掌握钻屑产生的内在规律，就能掌握并控制孔的质量状态，制定不同的钻孔加工方案，真正达到优化生产、优化工艺、推动企业进步、促进行业发展的目的与效果。

2、钻屑的产生机理分析

无论是金属切削还是PCB切削，由于工件材质、切削参数、切削方式的不同，切削过程中的切屑变形情况也就不同，由此生成的切屑种类自然多种多样。根据切屑形成的机理与处理角度大体可分为带状屑、单元屑和崩碎屑等几类，如何在实际钻孔过程中避免出现长度超过20mm以上的带状屑，对PCB数控钻孔而言是保证钻孔品质、延长设备使用寿命的关键技术，因此，如何有效控制“带状屑”的长度成为研究课题。刀具缠屑主要对产品质量影响很大，刀具的几何角度设计、钻孔参数设计、辅助加工条件等几方面都是研究内容。在工件材质一定的前提下，钻头螺旋角越大、钻尖角越小，越容易形成带状屑，相反，螺旋角越小、钻尖角越大，则刀尖钻透铜箔需要的圈数越少，就越不易形成带状屑，如下图所示，图中：hD，切屑厚度；bD，切削层宽度；bD=αp/sinkr；hD=f/2*sinkr；h=αp/tankr：

钻屑的长短还与钻孔参数、铜厚有很大关系，在工件材料、刀具几何角度一定的前提下，钻孔参数对屑的影响也很大，转速越高、进给越低，钻屑就越长，转速越低、进给越高，钻屑就越短。在工件材质一定的前提下，钻头螺旋角越大、钻尖角越小，越容易形成带状屑，相反，螺旋角越小、钻尖角越大，则刀尖钻透铜箔需要的圈数越少，该技术的关键特征在于如何处理产生的过长的铜丝问题。

3、改善方案

虽然工件材料、钻头螺旋角度的设计对钻屑的形成与控制有一定的影响，但是由于受客户、制造成本、采购周期的影响，一般情况下会优先考虑从以下两方面着手进行改善：首先，适当增大刀具的几何角度，在刀具繁多的几何角度中的，属钻尖角度对钻屑状态及切削力的影响最为明显，在实际加工过程中要根据工件特点、铜箔厚度状态采取相应的措施进行调整。一般情况下，在加工铜箔较厚的生产板时，钻尖角略微往大调整些，以减小钻屑长度，减小切削力。其次，调整钻孔参数，增大切屑层厚度，减小切屑变形。一般情况下要考虑材料、铜厚、刀径、设备、叠层等条件的影响状态，要以充分保证孔质量如孔粗、钉头、灯芯、毛刺等为前提，应尽可能的提高切削速度与效率，在数控钻床最高转速一定的前提下，加工铜箔越厚的生产板，通常可将转速设置的越低、进给设置得越高，这样可有效减少铜屑长度、减少切削力；而在加工硬度较高如陶磁类材料时，通知可将进给适当下调，以减少钻削阻力、减少机械振动，降低断刀率。

4、改善效果

通过上面的理论分析与反复实践，包括对刀具、设备、材料、参数、环境、人员等的系统研究与认真分析确认，根本掌握了钻屑的变化规律与研究方向，掌握了能根据不同的同材料、客户要求设计或选择相应的刀具及方法，掌握了彻底解决刀具缠屑问题的关键技术，为产品质量及整体技术进步提供了一定的支持与保障。

5、下一步计划或方向

线路板行业发展越来越快，产品质量要求越来越严，加工难度越来越大，我们应加大对线路板制造工艺技术的深入研究与持续改善，并就这种改善方法横向推广，将好的经验与方法平面展开，为公司的发展与进步贡献更大力量。

篇3

关键词：石油钻杆；数控机；加工工艺

钻杆加工方面的技术更多是集中在对接头孔深大螺距锥螺纹方面，目前国内未有可行的工艺技术[1]。为此，找到可行性技术具有重要实践意义。

1方案制定

1.1内孔加工

当前使用刀杆的直径多为φ40～60mm，加工中产品实际尺寸在φ42～101mm范围内，生产孔深在350～550mm。在实际生产中对刀杆的钢性要求要高，在生产中也对刀杆实施了多次改进，最后采用高强度减振刀杆，实际效果都较好。

1.2数控加工内外螺纹

在进行设备选择方面，可以采用MORISEIKISL-803，MORISEIKISL-403数控车床以及双主轴车削中心（TCN12P-2T-2C）。

2石油钻杆接头工艺技术设计实施

2.1调整刀头、刀杆的位置

1）结合产品以及技术特征，需要对刀头以及刀杆方面的实际位置进行必要性调整，选择好合理的刀片以及刀杆；如：加工内孔直径φ82mm，孔深为500mm的深孔时，选择刀杆直径为φ60mm，刀杆长为520mm，选择R半径为1.2mm的刀片，并进行程序方面的优化编制，分粗车及精车，精车后使产品不易产生锥度，需要对加工后的产品产数进行检测，结合图纸设计需要，加工时间方面也应进一步缩减，从而更好提升生产效率。

2）工序实施方面也应当提升对普通车床方面的预钻，并进行程序方面的优化。同时，也需要对加工之后的产品参数进行检测。结合图纸设计需要，加工时间方面也应当进一步缩减，从而更好提升生产效率，日产可以进一步替身个，日产增加了8件[2]。

3）结合毛坯特征，规定车削工序尺寸设计方面的公差能够达到0.2mm之内，为此，生产中手动中心架无需再进行调整。可以有效提升加工效率以及加工方面的质量情况，进而提升劳动强度。

2.2车内外螺纹分析

采用成型刀片进行车内外螺纹方面的生产需要充分考虑成型刀片的角度情况。内外刀杆能够更好的为实现刀头设计以及刀杆安装提供支持。在对内孔刀杆进行设计时则需要先安装外圆螺纹刀头，这样就能够有效解决刀杆方面的安置。结合外螺纹设计当中有效长度以及紧密距等方面的要求情况，也同时为能够解决掉刀杆的碰撞。除此之外，还需要对刀具实现改进，提升进刀距离。编制更加符合实际情况的数控加工程序能够实现螺纹口尺寸以及加工螺纹之间的分开。提升螺纹加工工作效率，降低单件生产时间，同时也能够对工序进行划分实现粗加工及以精细加工两种类型之间划分，可以有效避免出现刀片磨损过重情况。针对扣头扣尾方面的修理。因为螺纹螺距实际距离比较大，而在进行收尾工序时抬刀速度较快，数控系统会出现滞后，这就必然会造成收尾呈现出直线特征[3]。此时，会造成钻杆折断情况出现，这在生产过程中是不允许的。为此，设计阶段，收尾增加螺旋抬刀，可以有效改善收尾情况，达到相关参数要求。在完成加工之后，螺纹可能会出现口头相对较尖的情况，也会产生毛刺，这样就严重影响了螺纹的外观以及使用效果。为此，可以修改一段螺纹程序，对扣尾以及之后一段程序当中的扣头部分进行重合设置，这样就能够对扣头进行修理。在校验时，可以采用螺纹牙型以及螺纹长度方面的测量工具进行校验。结合API参数指标，同时可以配备专业测量螺纹锥度等。

3结束语

本文着重分析了有关石油钻杆设计工艺以及相关装置，通过这种方式，能够更好提升钻杆产品的合格率。针对内外螺纹紧密距以及检测参数均能够达到精度要求。采用这种方式能够降低镗小孔的工作量，提升班产以及日产，并进一步扩大石油产品市场范围，为提升市场竞争力打下坚实基础。

参考文献

[1]顾震宇.全球工业机器人产业现状与趋势[J].机电一体化，2006（2）：6-10.

[2]刘永刚，林凯，胡安智，等.复杂深井钻柱安全性研究[J].石油矿场机械，2008（1）：17-20.

篇4

关键词：PLC 普车钻床 数控控制 改造

一、数控钻床设计要求

数控钻床加工控制要求：一是主运动由三相交流异步电动机带动，只需要正转，不需要变速；二是进给运动由伺服电动机带动，便于实现位置的准确控制；三是工件的转位运动由步进电动机带动，实现分度；四是工件的夹紧与放松由气动装置实现；五是所有执行元件都由PLC控制完成。运动控制系统主要由运动控制器、电气伺服机构、机械装置与检测装置、驱动器、操作面板组成。

二、钻床数控系统的设计

1.钻床系统的改造

改进后的数控钻床控制系统主要由主电动机、步进电动机、步进电动机驱动器、伺服电动机、伺服电动机驱动器以及FX2N-1PG等组成，如图1所示。利用三菱PLC及定位控制型脉冲输出模块FX2N-1PG来实现数控专用钻床的程序控制；由步进电动机来实现工件加工过程中的转位，通过专用定位脉冲输出端口向步进电动机发送控制脉冲实现分度。伺服电动机拖动滑台带动刀具的进给运动，伺服驱动器的控制由FX2N-1PG来实现，由PLC发送控制命令，控制伺服驱动系统按照一定的速度和位移量进行运动，这个运动需要原点复位。

2.数控钻床的控制程序设计思路

根据加工工艺的要求和钻床的运动需要，由PLC控制主电动机、FX2-1PG、伺服驱动器及电动机、步进驱动器及电动机以及气动系统，实现主运动、进给运动和夹具的转位分度运动。主要控制内容和流程如图2所示。

在接通电源以后，首先对FX2N-1PG的缓冲区进行参数的初始化设置，对工作参数赋予初始值，为后续的机械回零、手动调整、转位分度和自动循环做好准备。然后进行伺服系统的机械回零操作，而步进电动机实现分度运动，每次转动60°，还对夹具机构、分度机构及伺服系统进行一些手动调整操作。

确定设备正常以后，开始装夹工件，待工件夹紧以后，就可以进行自动循环加工了。刀具在伺服系统的带动下快进，快进到一定位置后，刀具转动，伺服系统变换速度进行工进，当工件加工完毕以后，刀具快退，快退到刀具距离工件孔表面的一定位置时，夹具的分度机构开始进行分度，工件转动60°后再次被夹紧，刀具再次工进后，开始加工第二个孔。如此下去，直到六个孔都加工完毕，刀具退回到原点，停止转动，操作者更换工件，进行下一个工件的加工。

3.主要设备参数设置

（1）FX2N-1PG与PLC的连接FX2N-1PG内部的缓冲寄存器必须与PLC主机的数据寄存器进行匹配，以方便写入及读出FX2N-1PG缓冲寄存器中的数据。

（2）伺服驱动器电子齿轮比通过更改脉冲的分倍频，来实现不同的脉冲当量。

（3）编码器的分辨率为131072脉冲/r；伺服电动机的额定转速为3000r/min，而FX2N-1PG提供的最高频率200kHz；滚珠丝杆的导程为5mm；控制器输出的脉冲当量为0.001mm。

（4）所选择的步进电动机为三相六拍式，步距角为0.75，细分倍数设置为32，旋转一周的脉冲数为15360，分度旋转60°，需要的脉冲数为2560。

4.伺服系统机械回零及工件转位控制

篇5

单片机 步进电机 控制程序

一、钻床数控改造总体方案设计

1.钻床的结构

以Z406钻床的为例，外形如图1所示。

2.改造总体方案

我们对它进行数控改造，主要增加一个程控的X,Y工作台和增加刀具的主轴的程控装置，使其钻孔的位置精度提高到0.01mm。

轴齿轮拆去，换上自己重新设计的轴齿轮，轴齿轮右侧有个原位控制开关，其作用是当Z向刀具主轴返回原位时，向单片机发出到达原位信号。

图1的工作台2拆下，将已设计的X Y向运动的工作台直接安装在底座上。XY工作台以底座的T型槽通过螺铨定位和固紧。XY工作台设有类似Z向刀具主轴的复位信号发生装置，向单片机发出到达原位信号。

XY工作台中X、Y方向的移动，可采用螺旋机构或齿轮条传动机构，这两种均可把旋转运动变为直线运动。

Z向的步进电机通过减速装置和联轴器控制转头上、下运动，钻头的旋转运动由原来的三相交流电机驱动，其转速可根据加工工件的材料、孔径大小、板厚等进行调整。X、Y、Z运动均选用三相反应式步进电机55BF004。

数控装置的CPU采用MCS-51系列的8031单片机，其中CPU为6兆晶振。系统的扩展I/O接口选用通用可编程并行输入/输出接口芯片8155，其PA和PB口给环形分配器输入脉冲CP、提供步进电机的方向控制信号和复位信号。选用环形分配器控制，单电压驱动电路。为防止功率放大器高压的干扰，步进电机接口与功率放大器之间采用光电隔离，光电隔离的输出端必须采用隔离电源。系统的加工程序和控制命令通过面板操作来实现，显示器设计在面板上，为防止机床各个方向的行程越界，还在机床上安装了行程开关。

进给伺服系统机械部分设计计算在机械部分讲解。

二、Z方向上步进电机的选用

选δp=0.01（mm/step），θb=1.5（°/step）

钻头到达最大行程s=65mm时，手柄转过270°，即θ=270°，手柄上的扭距M手与切削力Fz之间的关系为：

FzS=M手θ，M手=242×6.5/1.5π≈334 (N・cm)步进电机每走一步转角为1.5°，钻头移动0.01 mm，同时在手柄处转角为：

θ′=δpθ/s=0.01×270/65=0.042°

因此手轮与步进电机之间要加减速装置，其减速比：

i=1.5°/0.042°=35.7°

步进电机上的负载力距Tq为：

Tq=M手/ i=334/35.7=9.4(N・cm)

Tjm= Tq/0.866=10.68(N・cm)

选用55BF004型步进电机。

三、单片机控制系统设计

1.三相六拍环形分配器的选用

驱动器中自带有环形分配器，这种控制接口很简单，只用A输出口的两位控制一台步进电机工作。可直接选用现成的集成环形分配器。这里选用YB013环形分配器。

2.光电隔离器电路

在环形分配器和功率驱动电路之间采用光电隔离器，是为了防止功率放大器高压的干扰和隔离高电平的脉冲信号对微型计算机的干扰，同时还能实现两者不同电平的转换，光电隔离器电路见图2。

环形分配器送出的脉冲信号经过驱动电路驱动光电隔离器GO101，然后送到功率驱动电路。

3.功放电路

功放电路的功能是将环形分配器送来的弱电信号变为更强的电信号。晶体管单电压型的驱动电路具有控制方便、调试容易和线路简单等优点，所以在设计中采用。电路如图3。

经分配器送出的脉冲序列，通过光电隔离器电路送到驱动电路。脉冲高电平时，T1、T2开关导通，三相六拍步进电机绕组供电；低电平时，T1、T2开关截止。2CP23为续流二极管，通过此二极管，步进电机绕组产生反电势将维持电流继续沿原来的方向流动，另外通过二极管还能释放磁场能，以免高的反电势击穿T1、T2。

四、步进电机运行的软件控制

1.步进电机控制程序设计

控制程序的任务是：判断旋转方向，依次在两控制字中，根据运转速度实现一定的延时、判断是否结束。假设步进电机总的运行步数存放在R4，转向标志存放在程序状态寄存器的用户标志位F1（D5H）中，当F1为零时，电机正转，当F1为1时则反转。正转时P1端口的输出控制字01H，03H，02H，06H，04H，05H存放在单片机8031的片内数据存储单元20H-25H中，26H用于存放结束标志00H。在27H-2CH的存储单元内存放反转时P1端口的输出控制字01H，05H，04H，06H，02H，03H，在2DH单元内存放结束标志00H。

2.步进电机加减速程序设计

在实际生产中，如步进电机的运行频率较高，为使其不出现失步的现象，不能采用突然启动的方式，通常要有一个启动加速过程。同样当步进电机从高速运行到停止时，也要有一个减速过程，以免产生过冲的现象。微机实现加减速的控制，可采用等加减控制和按照指数曲线控制方法。上图为等加、减速方式控制的输出脉冲频率的波形。步进电机在启动过程中，进给脉冲频率随时间按线性变化，上升到一定频率fc时停止变化，改为匀速进给。在停止过程中，同样由给定fc匀减速变化直到步进电机停止运转。程序实现这种方式比较容易，即在步进电机的启动和制动的变速过程中，微机每输出一个状态控制字后的延时时间间隔按线性递减或递增变化。启动进给一定步数后达到匀速状态，此时时间保持不变。

参考文献：

[1]吴振彪.机电综合设计指导.中国人民大学出版社.

[2]马正先，李慧.钻床的数控改造设计.机械与电子，1994，（4）.

篇6

关键词:钻孔灌注桩；施工技术；质量控制；质量事故

中图分类号：O213.1文献标识码：A 文章编号：

钻孔灌注桩是目前建筑工程常用的基础形式之一，因其具有适应性强、抗震性强、所需设备简单、操作方便、施工安全等特点，得到越来越广泛的应用。虽然钻孔灌注桩技术比较成熟，然而由于钻孔灌注桩是在地下而且在水中成孔、灌注水泥混凝土、加之成孔方法各异、地质条件的各种变化、混凝土灌注时间的长短、施工技术人员水平及经验的高低等因素，钻孔灌注桩极易出现各种缺陷，因此，对水下钻孔灌注桩工程的施工质量进行控制，对确保工程的安全性和稳定性有着重要意义。

1钻孔灌注桩的施工技术

施工机械采用QY150.219型工程钻机；配用3PN泥浆泵，使用三翼单腰带刮刀钻头，拟采用反循环回转钻进成孔工艺。泥浆以采用自然造浆法为主，混凝土灌注采用导管回顶法水下混凝土灌注工艺，清孔根据需要采用反循环清孔。每道工序先自检合格后报送监理单位验收。验收合格后，方可进入下道工序。

1.1工艺流程

桩位测量放线埋设孔口护筒桩机定位开始钻孔终孔验收下钢筋笼下灌导管灌注水下混凝土。

1.2施工方法

(1)测量定位

根据甲方提供的红线区和水准点资料，由专职测量员用全站仪依照设计图纸建立轴线控制网并埋设永久性标志。控制点尽量布设在非施工区域，依据设计图纸放置桩位，用水准仪测算其标高。

(2)埋设孔口护筒

孔口地层松散、松软，成孔孔口坍塌时，应在孔口埋设钢护筒护孔壁。在护筒施工中，护筒应坚实、不漏水；护筒入土较深时，宜以压重、振动、锤击或辅以筒内除土等方法使之沉入；护筒接头处要求内部无突出物，能耐拉、耐压。护筒内径应比桩径稍大，护筒顶端至少应高出地面。护筒埋设后，四周需用黏土回填、压实，防止钻孔时浆液漏失。

(3)成孔施工

成孔质量标准见表1。成孔的操作要求：钻机就位后将机架底盘调平，机杆与面架底盘垂直；开钻时要检查钻机叶片直径。

表1成孔质量标准

(4)成孔验收

钻孔达到设计孔深后，用测深锤测量校正空深。自检质量合格无误，请现场监理验孔；经监理验收合格后，转入下道工序施工。

(5)钢筋笼制作

1)进场钢筋：凡按设计施工图所配各种受力钢筋，均应有钢材出厂合格证和质保书，且机械性能和化学成分指标符合设计要求和有关规范规定；每批都必须做物理力学性能试验，焊条的牌号要与钢筋的性能相适应。质保书复印件清晰，且应填写单位工程名称、使用部位、调拨数量及时间、经手人签字、原件存放处及中转单位盖章。进场钢筋应由质量员进行验收，确认钢筋无锈蚀、油渍等，才可入库。

2)钢筋笼的制作标准见表2。

表2钢筋笼制作标准

3)钢筋笼的制作要求：保持制作场地的平整。在钢筋笼制作之前，应清除钢筋表面的污垢和锈蚀；钢筋下料时应准确控制下料长度，钢筋笼采用环形模制作。钢筋笼焊接选用E4303焊条，焊缝宽度不应小于0.7d，厚度不小于0.3d。在钢筋笼的焊接过程中，应即时清渣；钢筋笼两端的加强箍与主筋必须全部点焊、焊接牢固，其余部分按设计要求进行焊接。钢筋笼的主筋连接应根据设计要求，采用单面焊接，焊缝长度≥10D且同一截面接头数≤50％错开。在每只钢筋笼上下各设置一道钢筋定位控制件，每道沿圆周布置3只保护层厚度为50mm。成型的钢筋笼应平卧堆放在平整干净的地面上，堆放层数不应超过2层。

(6)钢筋笼安放

钢筋笼的安放标高，可由护口管顶端处的标高来计算。安放时必须保证桩顶的设计标高允许误差为+100mm。钢筋笼下放时，应对准孔位中心，采用正、反旋转慢慢地逐步下沉，防止碰撞；放至设计标高后应立即固定。当提升导管时，必须防止钢筋笼被拔起。浇注混凝土时必须采取措施，以便观察和测量钢筋笼可能产生的移动并及时加以处理。

(7)浇注水下混凝土

采用商品混凝土泵送浇筑，按规范要求对进场商混做坍落度试验，并留置试块。

1)一般要求：采用试验室提供的混凝土配合比施工。水下混凝土用的水泥、集料、水和外掺剂，以及混凝土的配合比的设计、拌和、运输等，必须符合规范的规定。混凝土运至浇注地点时，应检查其均匀性和坍落度；如不符合要求，易造成浇灌不畅或堵管，故不得使用。水下混凝土的浇注应连续进行，单桩浇灌时间不宜超过4h。导管应采用直径不小于200mm的管节组成，接头应装卸方便、连接牢固并带有密封圈，保证不漏水、不透水，以避免水进入导管导致混凝土离析堵管。导管的支承应保证在需要减慢或停止混凝土流动时能使导管能迅速升降。导管在任何时候必须保证在无气泡和水泡的情况下充满混凝土直到漏斗底部。出料口必须埋在已浇注的混凝土中2m以上，并应不大于8m。浇注混凝土的数量应作记录；应随时测量并记录导管的埋置深度和混凝土的表面高度。浇注过程中，应将孔内溢出的泥浆引流至泥浆池处理，防止污染周围的环境。如果导管中的混凝土混入空气和水，必须立即报告监理工程师并提出补救措施.补救措施必须得到监理工程师的批准。

2)浇注方法：在混凝土灌注前、清孔完毕后，应迅速安放混凝土漏斗与隔水板，并将导管提离孔底0.5m。混凝土的初灌时必须保证能埋住导管0.8m～1.3m；初灌量选用0.6m3。每次灌注必须按规定测坍落度2次；做好试块留置.试块应标明桩号、日期并放入水中养护。灌注过程中，导管埋入深度宜保持在3m～8m之间，最小埋入深度不得小于2m(埋深过多易造成埋管事故，过少易使导管埋深无法保证)。浇灌混凝土时应随浇随提，严禁将导管提出混凝土面或埋入过深一次提拔不得超过6m。测量混凝土面上升高度由机长或班长负责。如运到现场的混凝土发现离析或属性不符合要求时，应再次进行拌制，以防堵塞导管。桩身实际浇注混凝土的数量不得小于桩身计算体积的1.05倍，不应超过计算值的1.2倍。混凝土浇灌完毕后.应及时割断吊筋,待地面以上混凝土初凝后再拔出护筒、清除孔口泥浆和混凝土残浆。导管使用后应及时清除管壁内外粘附的混凝土残浆，以防再次使用时阻塞导管。

3)钻孔桩水下混凝土的质量应符合下列要求：强度应满足设计要求：无断层或夹层，桩头凿除预留部分后,无残余松散层和薄弱混凝土层。

2钻孔灌注桩施工质量事故的原因及处理

2.1常见的钻孔(包括清孔时)质量事故原因及处理

(1)扩孔和塌孔

发生扩孔和塌孔的原因相同；轻则为扩孔，重则为塌孔。常用预防措施有：控制进尺速度、选用适用护壁泥浆，保证孔内必要水头、避免触及和冲刷孔壁等。孔内局部坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理：孔内坍塌，则回填砂和黏质土(或砂砾和黄土)混合物至拥孔处以上1m～2m；如塌孔严重则应全部回填，待回填物沉积密实后再钻。

(2)钻孔偏斜

钻孔偏斜产生的主要原因有：钻头受到侧向力；扩孔处钻头摆向一方；钻杆弯曲、接头不正；钻机底座未安置水平或位移等。钻孔偏斜后，应查明偏斜情况。一般可在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔，使钻孔正直：偏斜严重时，应回填砂秸土到偏斜处，待回填物沉积密实后再钻。

(3)钻孔漏浆

造成钻孔漏浆的原因有泥浆稀、护筒制作埋置不良、水头过高等，可查明原因对症下药。

2.2灌注水下混凝土质量事故的预防及处理

灌注水下混凝土是成桩的关键性工序。灌注过程中应分工明确、密切配合、统一指挥.做到快速、连续施工，灌注成高质量的水下混凝土，防止发生质量事故。如出现事故，应及时分析原因，采取合理的技术措施设法补救；对于确实存在缺点的钻孔桩，应尽可能设法补强，不宜轻易废弃而造成过多的损失。经过补强的桩必须经认真的检验，认为合格后方可使用。对于确实无法利用的桩用补桩或其他措施。

(1)导管进水

1)导管进水的主要原因。

①首批混凝土储量不足，或虽然混凝土储量已够，但导管底口距孔底的间距过大混凝土下落后不能埋没导管底口，以致泥水从底口进入。

②导管接头不严，接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开：或焊缝破裂，水从接头或焊缝中流入。

③导管提升过猛或测深出错、导管底口超出原混凝土面、底口涌入泥水。

2)预防和处理措施。

为避免发生导管进水，事前要采取相应措施加以预防。万一发生，要当即查明事故原因，采取以下处理措施。

①若是上述第一种原因引起的，应立即将导管提出，用反循环钻机的钻杆通过泥石泵，将散落在孔底的混凝土拌合物吸出；或者用空气吸泥机、水力吸泥机及抓斗清出。

②若是第二或第三种原因引起的，应视具体情况，拔换原管重下新管；或用原导管插入续灌，但灌注前均应将进入导管内的水和沉淀土，用吸泥和抽水的方法吸出。

③若混凝土面在水面以下不很深且尚未初凝时，可于导管底部设置防水塞(应使用混凝土特制)，将导管重新插入混凝土内。导管内装灌混凝土后稍提导管，利用新混凝土自重将底塞压出，然后继续灌注。

④若前述混凝土面在水面以下不很深但已初凝，导管不能重新插入混凝土时，可在原护筒内面加设直径稍小的钢护筒，用重压或锤击方法压入原混凝土面以下适当深度，然后将护筒内的水(泥浆)抽除，并将原混凝土顶面的泥渣和软弱层清除干净，再在护筒内灌注普通混凝土至设计桩顶。

(2)卡管

初灌时隔水栓卡管或由于混凝土本身的原因.如胡落度过小、流动性差、夹有大卵石、拌合不均匀，以及运输途中产生离析、导管接缝处漏水、雨天运送混凝土未加遮盖等.使混凝土中的水泥浆被冲走，粗集料集中而造成导管堵塞。

处理措施：可用长杆冲捣管内混凝土、用吊绳抖动导管或在导管上安装附着式振捣器等办法.使隔水栓下落。如仍不能下落时，则须将导管连同其中的混凝土提出钻孔，进行清理修整(注意切勿使导管内的混凝土落入井孔)，然后重新吊装导管和重新灌注。一旦有混凝土拌合物落入井孔，须将散落在孔底的拌合物粒料等予以清除。提管时应注意到导管上重下轻.要采取可靠措施防止翻倒伤人。

(3)塌孔

在灌注过程中如发现井孔护筒内水(泥浆)位忽然上升溢出护筒，随即骤降并冒出气泡，可用测深仪探头或测深锤探测。如测深锤原系停挂在混凝土表面上未取出的，现在被埋而不能上提；或测深仪探头测得的表面深度达不到原来的深度，相差很多。这些均可证实发生了塌孔。

塌孔原因可能是护筒底脚周围漏水，孔内水位降低；或者是在潮沙河流中涨潮时孔内水位差减小，不能保持原有静水压力，也或者是由于护筒周围堆放重物或机械振动等。

发生塌孔后，首先应查明原因并采取相应的措施，如保持或加大水头、移开重物、排除振动等，防止继续塌孔。然后用吸泥机吸出塌入孔中的泥土。如不继续塌孔，可恢复正常灌注，如塌孔仍不停止、坍塌部位较深，宜将导管拔出，将混凝土钻开抓出，同时将钢筋抓出并保存孔位，再以黏土掺砂砾回填：待回填土沉实时机成熟后，重新钻孔成桩。

(4)钢筋笼上升

钢筋笼上升，除了由于全套管上拔、导管提升钩挂所致的一些显而易见的原因外，主要的原因是由于混凝土表面接近钢筋笼底口，导管底口在钢筋笼底口以下3m至底口以上1m时，混凝土灌注的速度(m3／min)过快.使混凝土下落冲出导管底口向上反冲其顶托力大于钢筋笼的重力时所致。

具体措施为：适当减少钢筋笼下端的箍筋数量，可以减少混凝土向上的顶托力；钢筋笼上端焊固在护筒上，可以承受部分顶托力，具有防止其上升的作用：在孔底设置直径不小于主筋的1道-2道加强环形筋，并以适当数量的牵引筋牢固地焊接于钢筋笼的底部。实践证明，这些措施对于克服钢筋笼上升是行之有效的。

3 结束语

综上所述，水下混凝土灌注是钻孔灌注桩成桩的关键。为了确保水下钻孔灌注桩工程的施工质量，我们必须做好水下混凝土灌注这一项主要工程。鉴于此，我们要认真分析此类工程的事故原因，针对事故原因不断完善施工技术，减少施工事故，确保工程质量。

参考文献

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关键词：钻孔桩；检测；成孔质量；精度；检测；施工技术

中图分类号：U445文献标识码：A

一、前言

纵观可知，针对钻孔灌注桩进行质量控制时，成孔质量检测可谓是其中的关键环节，占据着十分重要的应用地位，其会对桩基础成品质量产生决定性影响。基于此，必须采取有效的施工技术切实强化提升相应的钻孔桩成孔质量检测精度，确保工程项目高质完工。

二、钻孔桩施工中影响成孔质量检测精度的因素与施工对应措施

1垂直度测量

在实际的现场施工作业实施中，会对垂直度测量精度造成影响的因素包含多方面内容，错误选择扶正圈，尚未结合具体要求选择适合的扶正圈，不能获取准确的测量数据信息，精度达不到1∶100；通用密封接头出现进水情况；操作仪器的时候未能针对扶正圈数值进行及时修正；因为时间因素的存在，施工现场操作员将垂直度测量间距大大拉开。为提高相关测量精度可采用有效技术措施为，认真完成扶正圈直径的准确计算，及时进行有效修正，参考设计孔深与孔径双项指标合理选择扶正圈，运用Ф≥D-H/50计算扶正圈，其中，Ф表示的是仪器外径，D表示被测孔设计孔径，H表示被测孔设计孔深，譬如说某桥钻孔桩桩径分别为1.5m跟2.0m，钻孔桩长度分别为67m与95m，计算使用仪器外径控制在160mm~300mm，结合仪器配备情况选用Ф420mm扶正圈，测量仪器所默认的为Ф200mm扶正圈，在测量实践中，容易出现忘记修改测量仪器默认值的情况，进而在垂直度测量中需配备专员复核检查输入的扶正圈修正数值，待确认数值正确之后方可实施测量行为。就通用密封接头定期实施检查，钻孔桩施工所处环境相对较为恶劣，测量仪器会在碱性泥浆中长期浸泡，容易损坏通用密封接头，导致实际测量精度受到消极影响，进而应定期采取有效的检查保养措施，在施工现场，每隔两个星期或者是测量孔数量超出20个之后展开集中保养检查。严格落实执行具体规程，在测量过程中运用点测方式，每隔十米距离实施一次采样操作，完成测量之后就垂直度量测点数展开复核，若低于应测量点数百分之五则需进行重新测量，开始测量前要求档位必须处于“测斜”位置，而后方可将电源接通，若档位处于“沉渣”位置时将电源接通则会因为沉渣高压电源使得测斜仪电路受到严重损坏。垂直度测量孔口校零，通常把探管下降到10m位置处之后提升至5m位置，如此一来，测量仪器得以快速稳定，保持良好垂直状态，若地下水位相对较低，则需控制起始测量深度在水位之下。

2沉渣测量

测量沉渣时，基于跳变曲线拐点就沉渣厚度实施估算行为，因为每个人所选取的沉渣曲线拐点是各不相同的，导致估算所得沉渣厚度不尽相同，工程建设针对基础沉降提出十分严格的要求，若未正确实施沉渣测量则会造成精度欠佳情况出现。就此问题进行解决可采取施工技术措施为，使用沉渣探头开始测量之前，可基于测绳设施的配合使用实施复核操作；选择多人电脑数值读取分别计算手段，充分确保测量工作拥有较强精度，通过不同的人实现取值，选取最不利值当做沉渣厚度值，旨在让沉渣厚度得以符合规范具体要求；打开测量开关之前，在井下位置安放沉渣测定仪井下仪器设施，确保微电级系部分处在水中位置；选择微机检测仪“测量转换”开关置于“沉渣”档位位置，而后将电源打开，在此应该注意的是必须先换挡之后再实施通电措施，旨在合理规避换挡开关遭受损坏情况。

3孔径以及孔深测量

在日常测量实践中，针对孔径进行测量的时候，由于不能良好把握电缆抖动的时机跟力度，不得不再次返工测量；就孔深展开测量时，因为不合理选择深度起算面，导致测量钻孔桩成孔质量精度欠佳。就上述问题进行解决可采取的有效施工技术措施包括，开始实施测量行为以前，根据翻板顶标高以及护筒顶标高、设计桩顶标高等内容完成对起算点位置的准确计算，而后正确标定；采用仪器设施进行测量之后，使用传统意义上针对孔深展开测量的测量绳复核所得结果；在具体测量孔深度时，应预防下降仪器突然出现停止行为，旨在规避测腿被张开，保障孔深测量工作落实到位，实施提缆操作时要重点关注相关动作要点内容，提升电缆行为需注意轻放猛提，保证一次性完成，保障测腿处于全面张开状态，使得孔径测量作业拥有较强精度。

4仪器标定及养护

针对钻孔桩成孔质量实施检测施工的进程当中，不难发现，每当在一段时间之后检测所得孔径值不是整体偏小就是整体偏大，表明在使用测量仪器的时候，其精度不断降低，因此必须重新标定。可采取有效施工技术措施为，把测量仪器下放至水下位置之前，对比已知护筒直径测量值跟仪器显示的测量直径，在仪器中输入已知直径，基于数据测量自动生成系统误差调整系数；运用标定仪器针对井径仪定期实施标定行为，全面掌控仪器实际工作情况，若在标定中发现不精确问题，则可基于系数修正措施实施合理修订。

三、结语

综上可知，在工程建设中，钻孔灌注桩整个施工过程拥有较强隐蔽性，若采用常规设备及传统方式进行成孔质量检测难以获取良好成效，对应测量精度相对较低。通常而言，常用检测方式均是基于理想状态，根据假设情境测量并检验数据，同时过分依赖检测员的经验感觉展开结果分析计算及判断，造成测量工作颇具较大随意主观特性。所以，相关单位部门应重点关注钻孔灌注桩成孔质量检测工作，基于先进科技，合理配备必要检测设备，避免主观测量，提高成孔质量检测精度，高质完成桩基施工，保证对应构筑物可靠安全，为企业社会经济效益获取奠定良好基础。

参考文献

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[关键词]桥梁基础施工；钻孔桩技术；质量管控

文章编号：2095-4085（2016）09-0074-02

钻孔桩施工技术具有很多优势，因此在桥梁基础施工中是广泛使用的技术。但是钻孔桩施工地点具有隐蔽性，因此容易发生事故且不易被人察觉，而且维修费用比较高。

1工程概况

本案例于2014年4月动工，工期两年。通过对该工程的地质地貌勘测得知，桥梁地下水为第四系孔隙潜水，采用侧向径流和人工开采的方式进行排泄，地质土层中包含了卵石土等土质。工程全长25km，需要钻孔桩的数量比较庞大，属于特大桥工程。

2钻孔桩基础施工程序

大跨度桥梁渗水基础，一般采用钻孔灌注群桩基础技术，分为先下钢围堰后成桩或者先成桩后下钢围堰两种。选择何种施工方案要根据基础施工的情况而定[1]。

2.1先下钢围堰施工

（1）工程流程 将钢围堰分块制作，进行定位锚锭施工，将分好块的钢围堰运送到施工现场后，首节钢围堰水下定位、着床至设计深度，清基、封底后，进行钻孔施工。

（2）钢围堰制作采用工厂加工方式，组装程序为如图1。

2.2先成桩后下钢围堰

（1）施工流程 制作钢管桩，施打钢管桩，搭设钻孔平台，钻孔桩施工，拆除，安装首节钢围堰，下沉，封底。

（2）施工方法 将钢管桩运到施工现场后，使用经纬仪或全站仪控制桩位至5cm左右，倾斜度为1%左右。将承重梁等进行路上组装后下沉到水下，下沉过程中控制贯入度，保证钻孔位置准确。平台搭设完成后，进行钻孔灌注桩施工。

3钻孔桩主要施工技术

（1）施工现场进行清理后，换填厚粘土，厚度大约为50cm左右，使用推土机进行平整压实处理后，将枕木铺设到钻孔平台上。利用桥墩台中心桩和桥梁轴线控制桩将桥墩台位中心桩进行护桩处理后，使用全站仪将钻孔孔位、孔位中心桩四角、桩位控制点和检查点等布设好。将地下管线埋设在钻孔桩周围，按照设计图纸进行管线的挖埋，发现问题及时与设计单位、监理部门沟通，商议解决方案。

（2）在钻孔等布设工作之后，进行护筒埋设工作，护筒的作用是固定桩位、导向钻头、隔离地面水等。为了将孔壁的静水压力增加，保持水位在一定高度，以防止孔壁坍塌，应将护筒厚度控制在1cm左右，使用钢板材料，用卷焊的方式制作，内径比桩径要打20cm～40cm。护筒埋设中心线与桩中心保持竖直方向的重合，误差不能超过5cm。护筒高度可以高出水面1m～2m，如果是地面，则可以高出30cm左右。埋置深度大约在2m～4m左右。土体应保持稳定，将埋设深度设置在土体稳定的要求范围内。如果是在河床上进行护筒的安设，则应将冲刷影响降低到最小。一般护筒沉入局部冲刷线应该>1m左右[2]。

（3）钻孔的泥浆组成由水、粘土和添加剂等组成，按照一定比例混合而成。钻孔泥浆的作用是保护孔壁、钻机、悬浮钻渣。在容易坍塌的土层和底层上，采用反循环钻的方法，对泥土性能指标的选择进行设定，使用冲击钻的方法进行钻孔。泥浆性能与泥土性能指标相近，均为相对密度、粘度、含沙量和胶体率。

（4）钻孔质量需要设备提供保证，成桩质量和成孔的进度需经过冲击钻的反复循环施工才能达到标准。钻机就位后将钻锥中心与吊滑轮和桩孔对准，保持在一个垂线之上，将偏差控制在1cm左右。钻孔时，慢速推进土层内。根据土层的情况调整钻孔速度，待设备全部进入土层后可以开启全速施工模式。钻孔施工应保持不间断施工。对施工中冲击出来的泥浆进行测量，根据比重调整稠度。钻机钻孔施工时要严防碰撞孔壁、护筒。两个相邻的桩在4m之内采用间隔的方法进行灌注。灌注混凝土的时间要确保在24h以上。按照设计图纸进行标高后，应对孔深、孔径等进行检查和测量，孔深、孔径都要符合设计参数。在完全达到施工要求后可以进行清孔工作，清孔和混凝土灌注时，要检查孔内泥浆和沉淀层的情况，如果厚度指标不符合要求，就要重新清孔。

（5）钢筋笼的制作在大型钻孔钢筋笼吊装施工中是按照实际要求进行分节制造的。将钢筋制作好运送至施工现场后进行统一安装。在工厂制作过程中要考虑钢筋接头数量、笼体吊点受力分布、吊点受力主筋的位置。钢筋笼的下放要注意钻孔的清洁，下放时保持骨架垂直。

（6）钻孔前的准备工作，首先要将钻孔用的设备和机具等进行仔细检查，保证设备状态良好，水、电等管件均保持正常。钻孔前应先启动并空转一会泥浆泵，等待一部分泥浆输入孔口后，就可以正式钻孔了。钻进过程中，时刻注意初成孔是否坚实，孔位是否偏心，防止孔口发生塌陷。在旋转钻机工作时，先采用低压慢速的方式钻进，到护筒下方1m左右后可以调快速度，但也要保持钻速。如果使用的是冲击钻机，速度也是由慢速向正常速度慢慢过渡。

（7）清孔是在钻孔到位后，对孔径、孔深等进行测量后进行的清理工作，其工作程序是先对孔径等进行测量，确认合格，开始清孔，使用优质泥浆将悬浮的钻渣清理干净，留下孔内1m～2m左右的水位。清孔工作清理出来的泥浆要经过检测，确保各项指标达到施工指标。将水下混凝土进行检样。在第一次清孔结束后，进行第二次清孔，采用优质泥浆进行反复循环清孔后，灌注混凝土填注孔口，防止土渣回落[3]。

（8）灌注水下混凝土的方法一般采用直升导管法，此项工作的程序分为将钢筋骨架进行垫块处理，达到外侧保护层的设置控制，分段制作的钢筋骨架按照竖向间距2m的距离进行拼接，当管径达到30cm左右时，对第一批混凝土进行灌注工作，灌注过程中，导管的深度要控制在4m左右，经受主接头抗拉试验和水密承压试验后的导管应该能够经受住孔内混凝土的压力。灌注混凝土的速度由快到慢，当混凝土面上升到骨架4m以上后，提升导管至关口2m处。水下厚粘土粗骨料采用卵石或者碎石，如果采用的是碎石，砂砾粒径不能超过4cm。混合料采用中粗砂、水泥、矿渣进行配比，水灰比为0.5～0.6之间，保持流动性。导管距离下口空地大约在25cm～40cm左右。水下混凝土灌注还要对孔内混凝土标高进行多次测量，对埋管深度进行调整，防止导管发生悬空或者超埋导致的断桩事故。

当连续进行水下混凝土灌注过程中，要将导管的间隔时间尽量缩短，这是为了防止发生坍孔、缩孔等事故发生，在接近钢筋笼骨架时要加大导管埋深，将灌注速度减慢，防止对钢筋笼冲击过大。高出设计要求的水下混凝土部分应予以造出。当灌注完成后，将钻孔使用土层回填，保证施工不出意外事故。

（9）钻机选型，根据施工现场的地质情况进行钻机的选型，对于适应不同类型地质成孔显得尤为重要。例如回旋式钻机在钻进时可以有效埋设护筒，如果钢护筒的直径较大，则采用这种回旋钻进是最佳选择。如果地质以沙层或者粘土层为主，则为了保证钻进成孔的垂直度和孔径，可以采用全护筒跟进的方法，采用气举反循环排渣的方法进行施钻工作（表1）。

4结语

总之，在施工中应密切注意各个流程中的施工质量，避免质量问题给企业带来损失。

参考文献：

[1]赵柏古拉.浅谈怀沟大桥钻孔灌注桩施工[J].卷宗，2013，（12）：301-301，302.

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关键词 灌沙；塌孔；施工技术；处理及预防

中图分类号 U445 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)072-0139-01

我公司在河茂线罗江桥桥墩加固施工中，摸索总结出了“灌沙法回填塌孔技术”，这种方法能有效的遏制塌孔现象以及其不良后果的产生。该法操作简单、易行、实用性强，其它任何钻孔施工都可以借鉴，在很大程度上加快了施工进度。

1 工程概况

河茂线罗江大桥位于米山至化州站区间，中心里程K37+975.93，桥梁全长319.20 m，其主体结构采用上乘式钢板梁，支座为弧形支座；桥墩为圆端形，桥墩基础均采用沉井基础；桥上线路为P60无缝钢轨，木枕为主。罗江河为Ⅶ级航道，通航孔设计为第五孔和第六孔，单向通航孔净宽要求为20 m，而现有第五孔通航净宽为25.45 m。但是，该桥4号和5号墩顶横向振幅超限，第5、6孔梁跨中横向自振频率不满足《铁路桥梁检定规范》的要求，与建桥时相比，位于主河槽断面内的4号～9号桥墩冲刷深度最大值约8.3 m，实际比理论高/低5 m，冲刷深度最小值为3.8 m，实际比理论高/低5 m，这种现象会导致基底扰动的产生。而钢梁中心线、桥墩中心线及钢轨中心线与理论中心线相比均向左偏移了90 mm，而且在第4～8号墩基础均存在不均匀沉降，急需进行加固处理。经调查分析，全桥需加固桥墩7个（4#-10#墩），修筑临时栈桥两段，且须分布在大桥两端，实施在既有铁路桥梁7#、8#墩之间通航；需建栈桥长度为214.00 m。

2 主要施工方法和注意事项

在钻孔施工过程中，由于袖阀管的孔径多为48 mm且套管的外径为108 mm，所呈现出的空隙比较大，钻孔直径较大，我们将出现的这种钻孔称为“塌孔”，而且塌孔的出现极容易造成坍塌现象。为了能有效控制套管在拔出时在这个空隙内形成的“塌孔”造成坍塌的现象，避免发生危险，我们必须将塌孔问题进行科学的处理。经过我们反反复复的进行科学的论证与实践，发现可以采用在拔出套管前先往孔内回填粗砂或瓜米石的办法以达到减小孔隙率的目的，预防坍塌事故的发生，我们将这种处理办法命名为“灌砂法回填塌孔技术”。但是，我们在进行“灌砂法回填塌孔技术”的具体操作时，需要注意以下几点。

2.1 回填料的选择

在塌孔回填料的选择上，我们应该选择沉降量小且透水性好的材料。经我们实验证明，可以选择粗砂或者是瓜米石进行回填。粗砂与瓜米石因其粒径较大，所以它在进行回填时，沉降量与透水性都较为理想，不会像粒径较小的细沙一样轻易从塌孔中漏出甚至出现不透水的现象，起不到施工效果。为避免在回填的过程中出现即使回填了，又因为沙的质量原因，出现回填不到位或填的过死，导致塌孔问题依旧存在，这样不仅存在潜在的安全隐患，也会使施工费用大幅度提高，增加施工费用上面的压力。在经过我们科学的试验后，其结果证明，回填料选择粒径为0.5 cm的粗砂或是瓜米石所起到的回填作用效果是最好、最理想的。

2.2 提前做好施工准备

为保障工程顺利安全的进行，必须提前将砂子（或瓜米石）运至现场，尽力缩短拔除钻具后到灌砂施工之间的工序衔接时间。因为进行回填时，若先将套管拔出在进行回填，在很大程度上会造成回填不充分的后果，为了避免这类事件，我们需要先将沙子或瓜米石提前运达现场，在拔出套管之前先将沙子回填到空隙内。

2.3 在出现淤土时的操作方法

安装袖阀管前，孔内往往会淤积有2 m左右的砂土。我们在进行实际袖阀管的安装时，应先将袖阀管下放至淤积土顶部，然后对孔内进行灌砂，当灌至设计注浆面标高（5.54 m）后，用锤击打袖阀管顶部，并利用震动使袖阀管下沉使回填砂密实。当袖阀管继续下沉50 cm后，便停止锤击，进行补砂。当灌至设计注浆面标高后，再次进行上述锤击补砂操作，直至袖阀管下至孔底。

2.4 在无淤土时的操作方法

若孔内无淤积的砂土，袖阀管就能直接下到孔底，此时，我们将袖阀管安装完毕之后，便可进行灌砂（或瓜米石），并且在回填时，我们应该一边填料，一边晃动袖阀管使填料加快下沉速度，使填料变得更加密实，直至填至设计注浆面标高。

2.5 操作不当的及时处理

在实际操作中，若因震动次数过多而导致回填料挤死套管以致其无法拔出或在拔出时将袖阀管一并带出的现象，这时我们可以采用先将袖阀管压住后再拔出套管的方法。如果这种方法仍然不能将套管拔出，那么我们就将套管及袖阀管直接全部拔出，并立即往孔内回填粗砂或瓜米石，将孔堵死。待回填料密实两天后，再重新对这个孔进行钻进施工。

2.6 操作的验收

在进行钻孔施工时，我们必须严格按照上述方法进行袖阀管的安装及套管的拔除。并在完成操作后，应由现场技术员、监理共同验收，确认填料的材质和数量均能符合技术要求，以便计量。

3 施工绩效

在施工过程中发现“灌沙法回填塌孔技术”在施工工程上明显有效的遏制了钻孔带来的塌孔引发的即有桥墩的倾斜现象，避免安全事故的发生。而且，“灌沙法回填塌孔技术”极大的加快了我施工队施工进度，缩短了施工工期，并且也大大的提高了安全生产的质量与劳动生产率，节省了我公司在施工过程中的管理费用开支。

4 结束语

通过科学试验证明，“灌沙法回填塌孔技术”的确能有效的预防及处理因为钻孔而形成的塌孔导致坍塌的现象，极大的保障了在施工过程中的安全并且缩短了施工时间，加快了施工的进度。而我们在回填砂的选择上，应该选择沉降量小且透水性好的粗砂或者是瓜米石，并且，其粒径为0.5 cm为最佳。另外，我们还要做好回填料的提前运输处理、在有无於土时以及因操作不当而出现的问题都要选择最正确最科学的方法进行处理。“灌沙法回填塌孔技术”又因其操作方法简单，效果明显且使用价值相当高，施工者又能很快有效的掌握，所以这种技术也能够被普遍的应用推广。

参考文献

[1]铁道部.铁路技术管理规程[M].2007年4月1日起实行.

[2]宋淑民,黄东亮.桥墩产生较大横向振幅的原因和相应对策[J].铁道建筑,2002,04.

[3]李峰.谈中粗砂回填构造物台背施工[J].山西建筑,2012,13.

篇10

关键词：桩基；冲击钻孔灌注桩；施工技术；质量控制

随着桩基础施工技术的不断创新，冲击钻孔灌注桩被广泛应用于基础工程施工中。冲击钻孔灌注桩施工有很多优点，它能适用于不同的复杂地质条件，在施工过程中应用泥浆护壁，防止孔内局部塌方，成桩后能形成较高的竖向承载力。但是，冲击钻孔灌注桩也有一些缺点。在施工过程中，如果不谨慎控制好质量，容易产生断桩、桩身夹泥、钢筋笼上浮、缩孔、塌孔、冲孔偏斜等质量问题。因此，对冲击钻孔灌注桩施工技术要求较高，同时在施工过程中应加强质量控制工作。

1工程概况

某桥梁工程，基础为φ1.2m和φ1.6m桩基础，上部采用装配式预应力混凝土简支梁，桥跨布置为94孔×30m每孔，共计94孔1316片梁。0号和94号墩采用φ1.2m桩基础，其余桩基础采用φ1.6m摩擦桩，桩身为C25普通硅酸盐混凝土。

2施工方案选择

结合工程具体情况，决定采用人工挖孔与冲击钻孔相结合的施工方案。即从自然地坪开始先进行人工挖孔作业（混凝土护壁），至4～5m左右（地下水位线处），然后采用冲击钻进行泥浆护壁机械成孔。桩身混凝土施工采用导管水下灌注。

3冲击钻钻孔灌注桩施工工艺

施工顺序为：初步放样人工挖孔恢复控制点护筒埋设机械钻孔成孔检测清孔下钢筋笼下导管二次清孔混凝土浇筑破除桩头成桩检测。

3.1人工挖孔

由于灌注桩的直径大，地质条件为砂卵石层，地表以下4～5m内无水，现场实际开挖与地质勘测报告相吻合，经研究决定，在桩体上部采用人工挖孔方法施工。

（1）平整场地、定桩位

施工现场的控制网及高程复测完毕后，利用各控制点首先放出桥中心线及桥中心控制桩；然后利用桥中心控制桩为控制点，用全站仪精确定出各桩位中心桩，并对已定桩位采取钉4根钢筋桩作为控制点，然后用混凝土固定的方式精心保护。

（2）安装提升系统

提升架采用小型卷扬机，将其置于桩孔之上，并将提升架的支腿埋入土中不得少于50cm，以保证在使用过程中架子不会倾覆，埋完后在支腿周围压上重物（见图1）。

图1提升架示意

（3）桩孔挖土及清底

中心桩位引护完毕后，用人工从上至下逐层开挖。如遇卵石及大量漂石时，用凿石机将其松动破碎后再挖。当挖至1m深时对桩底进行清理，将松动土全部铲起放入桶中，通过提升机将余土提出桩孔外直至清完。

（4）绑扎钢筋

孔底清理干净并将余土运出后，开始绑扎护壁钢筋。先在桩孔壁上划出加强钢筋的位置，然后打入相应数量的钢筋头，并将横向加强筋固定其上；加强筋固定后，开始绑扎竖向筋，钢筋设置为φ8@200，采用铁丝梅花绑扎法进行。

（5）支设模板

模板采用一节组合工具内定型钢模板，用500mm@900mm弧形钢模及拼装板组成，用U形卡连接，上下各设一道两半圆的[8内箍顶紧，不另设支撑，以便井下作业，拆上节支下节，如此循环。

（6）浇筑混凝土护壁

护壁厚15cm（允许误差？30mm），采用C20混凝土，混凝土护壁纵向搭接10cm。为保证接缝严密，混凝土在浇筑过程中振捣密实，上部100mm高浇灌口浇筑完毕后用混凝土堵塞，防止有地下水冲坏土壁。混凝土浇筑过程中，随时用小锤敲击模板外侧以检查混凝土是否浇筑到位。

3.2机械成孔

根据现场地质情况，为克服大粒径卵石、漂石层的钻孔困难，选用CZ-30型冲击钻机。对于φ1.6m灌注桩，采用外径1.6m十字形冲锤一次成孔，用圆形掏渣筒掏渣，并选用合理的钻进参数。钻头的选择要根据地层的具体情况。对于卵石层宜选用管锥，对坚硬的岩层宜选用实心锥。同时也要根据地层选择合适的冲程：密实砂、砂砾石、砂卵石及砾石、卵石粒径较大的土层选用高冲程（100cm）；松散的砂、砂砾石、砂卵石土层选用中冲程（75cm）；粘性土、亚粘土层选用中冲程（75cm）；易塌地层选用小冲程（40～60cm）。在松软地层每次可松绳5～8cm，密实坚硬土层每次可松3～5cm。应防止松绳过少而打空锤，且应防止松绳过多，降低钻进速度，严重时发生钢丝绳纠缠事故等。通过漂石层或岩层时，如其表面不平整，应先投入粘土和小片石将其填平，再低锤快打，松绳长度宜4cm，待冲平后再大冲程钻进。

3.3钢筋笼就位及清孔

清孔方法一般有换浆、抽浆、掏渣、空压机喷射等。本工程桩均为摩擦桩，为保证孔底沉渣清除干净，增加单桩承载力，因此本工程采用了换浆二次清孔工艺。

（1）首次清孔

桩身成孔后经验收合格，首先用冲击钻头泛浆，掏渣筒清孔，直到孔内泥浆相对密度控制在1.1～1.2，沉渣厚度小于5cm。

（2）钢筋笼就位

将验收合格的钢筋笼运至孔口，运输过程中要防止变形；吊点处要加强处理，防止脱焊，吊钩垂直于笼子中心，保证钢筋笼垂直下入孔内。

（3）二次清孔

本桥采用泥浆循环进行二次清孔，可以有效地清除孔底沉渣。用高压水泵清孔注意事项：清孔过程中必须始终保持孔内原有水头，让泥浆正常循环，以中速将相对密度1.03～1.10的较纯泥浆压入，把钻孔悬浮钻渣较多的泥浆换出。如桩体较长，则泥浆置换时间应相应加长，保证泥浆整体均匀。

3.4水下混凝土灌注

清孔完毕应立即进行水下灌注桩身混凝土，利用清孔用导管安装初灌斗直接灌注，可缩短灌注时间。准备工作及浇筑顺序如下。

1）本工程采用内径300mm导管浇筑水下混凝土，接头采用丝扣连接，用O形橡胶圈密封，严防漏水。下导管前进行水密性检查，检验水压为0.6～1.0MPa，不漏水为合格。

2）首盘混凝土灌注埋管深度不得小于1m，浇筑过程中导管在混凝土中的埋深控制在2～6m。灌注中经常用测锤探测混凝土面的上升高度，并适时提升，逐级拆卸导管，保持导管的合理埋深。

3）遇特别情况（局部严重超径、缩颈、漏失层位和灌注量特别大的桩孔等）增加探测次数，同时观察返水情况，以正确分析和判断孔内的情况。

4）浇筑水下混凝土的最后混凝土面高程高出设计高程50～100cm，以保证凿除桩顶混凝土浮渣后满足设计要求，确保桩身混凝土顶质量。

5）混凝土浇筑过程中，及时统计每桩混凝土浇筑量，并计算桩身混凝土充盈系数，每根桩作混凝土试块2～3组，专人填写水下混凝土灌注记录。

4施工质量控制措施

1）若在灌注桩下部出现断桩的情况，最简单的办法就是在孔内填入毛石，用冲击钻冲孔，将钢筋笼及桩底混凝土砸入桩四壁及桩底，然后重新进行施工。

2）冲击钻机成孔的桩孔易出现塌孔现象，尤其是在地质情况复杂、成孔时间较长的时候。施工的一根桩在灌注完成后，检测时发现在标高-5.8m处有桩身夹泥现象。传统的方法是将缺陷桩凿除再重新浇筑，既费时又费力，而且造价昂贵；由于地质情况全部为砂层，非常容易塌方，所以不能大面积开挖。最后决定采用在紧靠此根灌注桩周围打设高压悬喷桩，桩长为出现夹层处到地表面，桩体之间互相咬合，形成一个水泥浆护筒，防止外部水和砂砾进入桩体。待水泥凝固后，将出现夹层处以上的混凝土全部凿除，清理干净后，重新浇筑混凝土至设计标高。经过处理后的灌注桩，经小应变检测合格，最后做桩身承载力检测满足设计要求（见图2）。

图2处理塌孔示意

3）出现夹层情况后，也可以根据施工情况，在桩顶钻取3～4个孔，将注浆管通过钻孔到夹泥区，用泵压大于20MPa的高压水流对缺陷段自下而上进行切割喷射，喷射时喷管提升速度为10cm/min，旋进速度为20r/min，喷射处理长度上下各延长50cm，一孔进行切割，而另一孔有水溢出时可认定夹层区已打通，可换另外2个孔，直至3个孔全部打通。钻孔之间连通后，压入清水利用水循环将废渣排出桩身，当出水口的水由浊变清时，再换其它孔轮流处理，直至所有的孔水流都为清水时，清渣工作结束，最后灌注高强度的水泥浆。

4）卡钻多因桩孔形成了梅花孔或钻头磨损未及时修补导致桩径变小，而新修补的钻头直径陡然增大形成卡钻。遇到这种事故不宜强行提钻，可采用小锥冲击或冲、吸的方法将钻头周边扩大；也可用一直径较桩径大30cm的筒锥在埋钻冲击，使卡钻及上部桩径扩大，从而提出钻头，这种方法的弊端是较为烦琐、耗时；若岩层中卡钻，在条件允许的情况下也可采用定向爆破提钻。

5）埋钻多是由于停机后钻头未能及时提出导致钻渣埋钻，此种情况在砂砾层中经常发生，因此要养成"随停随提"的好习惯。另一种常见的原因就是塌孔埋钻。处理这种事故应采用空气吸泥机将埋钻的泥砂吸走，提出钻头。

5结语

实践证明，冲击钻孔灌注桩施工环节较多，工艺复杂且施工大部分是在水下进行的，其施工过程隐蔽性较强，因此，成桩质量有可能受到多种因素的干扰和制约，严重时会导致桩身承载力的明显降低，甚至造成病桩、断桩等重大质量事故。为此，掌握好冲击钻钻孔灌注桩的施工技术和采用必要的质量控制措施是关键。

参考文献