旋挖鉆機在樁基工程中的應用

蔣訓忠　唐亞光

摘要：旋挖鉆機因其效率高、污染少、功能多的特點，適應上述綜合發(fā)展的需求，目前在國內外的現(xiàn)澆混凝土灌注樁施工中得到了廣泛應用。本文結合現(xiàn)場施工實踐，介紹旋挖鉆機在橋梁樁基工程中的應用。

關鍵詞：旋挖鉆機 鉆孔灌注樁 施工工藝 應用

0 引言

旋挖鉆機的英文為Rotary Drilling Rig，旋挖鉆機是在回轉斗鉆機和全套管鉆機的基礎上發(fā)展起來的，第二次世界大戰(zhàn)前，美國CALWELD首先研制出回轉斗，短螺旋鉆機。二十世紀五十年代，法國BENOTO將全套管鉆機應用于樁基礎施工，而后由歐洲各國將其組合并不斷完善，發(fā)展成為今天的多功能組合模式。

鉆孔灌是目前橋梁工程中常用的重要基礎形式之一，由于施工工藝成熟、安全性高、地層適應性強等優(yōu)點，被廣泛應用于從中小型橋梁到特大型橋梁工程施工中。但由于傳統(tǒng)的鉆孔機械主要為回轉循環(huán)類鉆機和沖抓類鉆機，受鉆機自身結構特點及施工工藝特點，鉆進速度較慢，并且在施工過程中循環(huán)泥漿、噪聲等的污染較大。

1 工程概況

常州市高架地面道路一標工程位于武進區(qū)長虹路，其中的一座橋梁因設計變更的影響使計劃開工時間滯后半年左右，為了保證工期及既有道路通行等要求，該橋梁的的大部分灌注樁采用旋挖鉆機施工。

2 旋挖鉆機施工工藝

旋挖鉆機施工工藝與常規(guī)鉆機部分相同，但由于旋挖鉆機自身的特點和成孔方式，在一些方面又有較大差別，施工基本流程如下

2.1 旋挖鉆機施工工藝步驟：①樁位放樣、埋設護筒，放入泥漿。按照工地現(xiàn)場土質情況，放下一定長度的護筒。護筒直徑一般應比樁徑大100ｍｍ，以便鉆頭在孔內自由升降。按現(xiàn)場土質情況，調配泥漿。如果現(xiàn)場土質都是比較好的粘性土，可以考慮不注入泥漿或清水，直接鉆進。②旋挖鉆機的就位；③鉆頭輕輕著地，旋轉，開鉆。最好以鉆頭自重作為鉆進壓力，以更好的保證樁基精度；④當鉆頭里裝滿土砂料，提升出孔外。注意孔內地下水位情況，及時補充水，以防坍塌。⑤旋挖鉆機旋回，將鉆頭內的土砂料傾倒在土方車或地上；⑥關上鉆頭活門，旋挖鉆機旋回到原位，鎖上鉆機旋轉體；⑦放下鉆頭；⑧鉆孔完成，進行第一次清孔，并測定深度；⑨放入鋼筋籠；⑩放入導管；進行第二次清孔；進行水下混凝土灌注；拔出護筒，清理樁頭沉淤回填，成樁。

2.2 施工注意點

2.2.1 護筒施工 護筒的埋設：護筒埋設工作是旋挖鉆孔機施工的開端，護筒平面位置與豎直度準確與否，護筒周圍和護筒底腳是否緊密、不透水，對旋挖鉆孔機成孔、成樁的質量都有重大的影響。

護筒的制作及埋設的原則：①護筒采用鋼護筒，長度４ｍ以內采用厚4~6mm的鋼板制作，長度大于4m的采用厚6~8mm鋼板制作。護筒埋置較深時，采用多節(jié)護筒連接使用，連接形式采用焊接，焊接時保證接頭圓順同時滿足剛度、強度及防漏的要求。②護筒內徑大于鉆頭直徑，具體護筒直徑按設計要求選用。③護筒埋設深度滿足設計及有關規(guī)范要求，河流中將護筒埋置在較堅硬密實的土層中0.5m以上。④護筒頂高出施工水位或地下水位1.5~2.0ｍ，并高出施工地面0.3ｍ。⑤護筒埋設前，先準確測量放樣，保證護筒頂面位置偏差不大于5cm，埋設中保證護筒斜度不大于1%。

2.2.2 泥漿：①制備泥漿是旋挖鉆機能否成孔的關鍵，也是影響鉆孔進度和樁基混凝土質量的關鍵。泥漿過稀時不能浮渣影響鉆進，過稠時泥漿附在孔壁和鋼筋上，影響樁基混凝土的質量。②泥漿性能指標。制漿前，應先把粘土塊盡量打碎，在井孔外以泥漿攪拌機制成泥漿后使用。為了回收泥漿原料和減少環(huán)境污染，均應設置泥漿循環(huán)凈化系統(tǒng)。③泥漿性能參數(shù)。泥漿池可根據(jù)現(xiàn)場實際條件開挖或采用砌筑，也可以采用用鋼板焊制的泥漿池，漿液材料以優(yōu)質膨潤土、純堿為主，泥漿制備用水直接采用施工場地附近河流水。泥漿制備完畢后，進行各項性能指標的檢測，不符合要求的重新調制。

2.2.3 鋼筋籠制作 因旋挖鉆機成孔速度較快，正常情況下，2～5小時即可成孔，因此，強制要求鋼筋籠必須在樁孔開鉆前制作完成并驗收合格，防止成孔靜置時間過長出現(xiàn)坍孔等各種意外情況。鋼筋籠制作的具體要求與其他樁基的要求相同。

2.2.4 合理控制鉆斗的升降速度 在開始鉆進或穿過軟硬層交界處時，為保持鉆桿豎直，宜緩慢進尺。在鉆進過程中如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆進時，可能是遇到硬石、石塊或硬物等，這時應立即提鉆檢查，等查明原因并妥善處理后再鉆，以免導致樁孔嚴重傾斜、偏移，甚至使鉆桿、鉆具扭斷或損壞。

2.2.5 鉆進出渣 開鉆前各項準備工作就緒后，即可開始鉆孔施工。旋挖鉆機鉆孔施工中，泥漿為單向供應，在孔口注漿即可，與常規(guī)鉆機泥漿循環(huán)系統(tǒng)有較大的區(qū)別，部分泥漿隨筒鉆出渣而排出，損耗較大，需要隨時觀察孔內泥漿標高。

2.2.6 成孔驗收 鉆進到位后，將孔口附近的鉆渣及泥漿等全部清除干凈。對成孔進行驗收，主要檢查泥漿性能指標、復核護筒中心偏位及標高、成孔深度、孔徑、孔斜等。由于旋挖鉆機的鉆進是桶型鉆頭的上下往復的循環(huán)過程，孔內泥漿上下基本均勻，故取上部泥漿代替孔底泥漿進行測試，性能指標控制值同鉆孔過程的泥漿性能指標。

2.2.7 下鋼筋籠、導管安裝、清孔、沉渣測量（旋挖鉆機正常情況下成孔孔底較干凈，孔壁穩(wěn)定性好，經適當清孔后，孔底沉渣大多能滿足要求）、水下混凝土灌注等施工工序基本與其他樁基施工相同。

3 旋挖鉆機與傳統(tǒng)的鉆孔機械相比的優(yōu)缺點及應用前景

3.1 優(yōu)缺點：

3.1.1 旋挖鉆機效率高、方便靈活、成孔速度快、擴孔率小、正常情況下2~5小時就可以成孔，是傳統(tǒng)的鉆孔機械的10倍以上。是市政建設、鐵路、公路橋梁等理想的基礎施工設備。

3.1.2 噪聲小、污染少，特別適用于市區(qū)工程建設。

3.1.3 適用于填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、沙土層以及短螺旋不能鉆進的含有部分卵石、碎石的地層。采用巖心鉆頭，還可嵌入巖層。

3.1.4 旋挖鉆機及施工工藝在我國北方地區(qū)已經得到了很快普及，在南方沿海地區(qū)由于地層較軟，樁一般較大較深，旋挖鉆機成孔困難，目前仍以正反循環(huán)鉆機為主。

3.1.5 旋挖鉆機自重較大，鉆機平臺的穩(wěn)定，也是個不容忽視的問題，不注意的話，容易發(fā)生孔斜超標的質量問題，嚴重的甚至導致鉆機傾覆的安全事故。

3.1.6 目前旋挖鉆機價格比較昂貴，一臺動輒幾百萬，一次性投入比較大，且運營、維修保養(yǎng)等費用較高

3.1.7 旋挖鉆機的大量應用只是在近幾年，缺乏相應的產品標準，尚未編制旋挖鉆機施工規(guī)范，沒有系統(tǒng)的工法研究，缺少技術培訓，基本理論的研究有待深入。

3.2 應用前景 旋挖鉆機因其具有裝機功率大，輸出扭矩大，軸向壓力大，機動靈活、施工效率高、環(huán)保等特點，配合不同鉆具，適應我國大部分地區(qū)的地質條件，成為適合建筑樁基工程中成孔作業(yè)最理想的施工機械。近年來，在我國許多大型基礎設施建設工程的施工中得到廣泛應用，旋挖鉆機高效、環(huán)保、效益高的優(yōu)勢得到公認。旋挖鉆機具有一系列傳統(tǒng)鉆機無法比擬的優(yōu)點，在樁基工程施工中的推廣和廣泛運用勢在必行。

參考文獻:

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