旋挖鉆機(jī)在樟井特大橋樁基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用

【摘 要】 通過旋挖鉆機(jī)在樟井特大橋樁基施工中的應(yīng)用，總結(jié)了旋挖鉆機(jī)施工特點(diǎn)及其優(yōu)越性。 旋挖鉆機(jī)施工效率高、節(jié)能、成孔質(zhì)量好、噪音及污染小，在橋梁施工過程中加快了鉆孔施工進(jìn)度，降低了施工成本，并保證了施工質(zhì)量，建議推廣使用。

【關(guān)鍵詞】 旋挖鉆機(jī) 工藝原理 控制要點(diǎn)

1、工程情況

泉州環(huán)城晉石高速公路A3標(biāo)段位于晉江市內(nèi)，本標(biāo)段起于晉江市羅山街道小梧塘村，設(shè)樟井特大橋上跨獅城大道，分離成雙線布設(shè)于獅城大道邊分隔帶上，于樟井村設(shè)置樟井樞紐互通引出圍頭疏港支線，至湖格村轉(zhuǎn)而向北至本合同段終點(diǎn)，路線總里程3.71km。

本項(xiàng)目鉆孔樁共計(jì)866根，樁徑為1.2m、1.5m、1.6m、1.8m，樁基大部分為摩擦樁，樁長(zhǎng)25m～62m不等。

橋址內(nèi)地質(zhì)大部分為沿海丘陵剝蝕臺(tái)地-沖海積平原地貌，剝蝕臺(tái)地區(qū)，表層多分布有坡殘積粘性土層，層厚變化較大，層厚6.0～29.3m不等，獅城大道沿線表層多分布有近期人工筑路堆填的素填土層，最大厚度7.5m。本合同段的鉆孔樁主要以砂土狀強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖作為持力層，持力層強(qiáng)度為450～550Kpa。

2、旋挖鉆機(jī)性能及工藝原理

本項(xiàng)目選用的旋挖鉆機(jī)為YTR260型，其最大扭矩260KN.m，發(fā)動(dòng)機(jī)功率246kw，可施工孔深80m，樁徑2000mm以內(nèi)摩擦樁。配套相應(yīng)的鉆具可鉆進(jìn)粘土層、砂土層、卵石層及強(qiáng)風(fēng)化巖層等各類土層，但截至目前，針對(duì)中風(fēng)化及微風(fēng)化巖層，旋挖鉆在鉆具方面還有待改進(jìn)。

旋挖鉆機(jī)是將整體自重置于可自動(dòng)行走履帶式底盤上，以自帶柴油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力來提供自身所需要的大功率電源，利用筒式鉆斗斗齒，在液壓系統(tǒng)加壓下切削土體，并壓入鉆斗內(nèi)，再由鉆桿提出鉆斗，出孔口后快速回轉(zhuǎn)倒土。如此反復(fù)循環(huán)，完成成孔作業(yè)。在鉆進(jìn)過程中隨孔深連續(xù)注入化學(xué)泥漿進(jìn)行護(hù)壁，保證水頭壓力，防止塌孔。

3、鉆孔樁施工

3.1 施工準(zhǔn)備

⑴ 平整場(chǎng)地，做好三通一平工作。

⑵ 泥漿池開挖。就近選取場(chǎng)地，開挖泥漿池及沉淀池。要求泥漿池容量不小于單根樁所需泥漿體積的1.5倍。

⑶樁位放樣。施工前由測(cè)量工程師進(jìn)行樁位放樣，并與其它樁位用跨距相互復(fù)核，經(jīng)檢查合格后，方可進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)。

⑷護(hù)筒埋設(shè)。本工程樁基為岸上陸地施工，所選用的護(hù)筒為壁厚10～20mm，長(zhǎng)度3m，內(nèi)徑為設(shè)計(jì)樁徑+20cm的鋼護(hù)筒。

護(hù)筒的埋設(shè)采用旋挖鉆機(jī)靜壓的方式來完成。鉆機(jī)就位后，調(diào)整鉆桿垂直，并使鉆頭與樁中心點(diǎn)對(duì)中，同時(shí)做好樁基周邊護(hù)樁，以便于樁位復(fù)核。給鉆頭加上比護(hù)筒直徑大1～2cm擴(kuò)孔器后在樁位處進(jìn)行開挖。開挖孔深2m后，提出鉆頭，采用吊機(jī)起吊護(hù)筒就位，并用旋挖鉆機(jī)垂直將護(hù)筒壓入土中。利用護(hù)樁檢測(cè)護(hù)筒埋設(shè)精度。

⑸泥漿拌制。泥漿質(zhì)量控制是旋挖鉆機(jī)鉆孔施工的關(guān)鍵。旋挖鉆機(jī)施工速度快速，必須采用優(yōu)質(zhì)泥漿對(duì)孔壁進(jìn)行有效護(hù)壁，確?？妆谫|(zhì)量，以防塌孔等事故發(fā)生。本工程采用優(yōu)質(zhì)化學(xué)泥漿進(jìn)行施工。

① 確定泥漿配合比

泥漿配合比需經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)確定，本項(xiàng)目所使用的泥漿由優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土、純堿、纖維素配制而成，1m3化學(xué)泥漿配合比為膨潤(rùn)土200kg，純堿2kg，纖維素1kg。

② 泥漿拌制。由人工操作拌漿機(jī)拌制完成，本項(xiàng)目所用的拌漿機(jī)容量為1m3。先在拌漿桶加入適量的清水，放入200kg的膨潤(rùn)土，拌制均勻，再加入2kg純堿，進(jìn)行攪拌，取1kg纖維素用清水融化開加入拌漿桶中，攪拌均勻后倒入制漿池。開啟泥漿泵使制漿池中的泥漿處于流動(dòng)狀態(tài)。泥漿的各項(xiàng)性能需滿足以下指標(biāo)：相對(duì)密度1.03～1.20，粘度17～20s，膠體率≥98%，酸堿度8～10。

3.2 鉆孔

鉆機(jī)就位后調(diào)整鉆桿垂直度，下放鉆頭至護(hù)筒內(nèi)開始鉆進(jìn)。鉆機(jī)初始鉆進(jìn)采用低速鉆進(jìn)，主卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩承擔(dān)不低于鉆桿、鉆具重量之和的20%，保證孔位不產(chǎn)生偏差。鉆進(jìn)至護(hù)筒底以下3m后采用高速鉆進(jìn)。鉆進(jìn)速度采用機(jī)械加壓方法進(jìn)行調(diào)整，一般在150MPa壓力下，進(jìn)尺速度可達(dá)20cm/min；在200MPa壓力下，進(jìn)尺速度可達(dá)30cm/min；在260MPa壓力下，進(jìn)尺速度可達(dá)50cm/min。鉆進(jìn)過程中，操作人員使用機(jī)身電腦控制孔深及垂直度，通過旋挖機(jī)鉆斗旋轉(zhuǎn)、挖土、提升、卸土，重復(fù)此過程完成鉆孔

在鉆孔過程中需注意如下幾點(diǎn)：

①開孔鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭要輕壓慢轉(zhuǎn)漸漸進(jìn)入，待鉆頭全部進(jìn)入并通過護(hù)筒底口3m以上時(shí)，方可加速鉆進(jìn)，初成孔壁應(yīng)豎直、圓順、堅(jiān)實(shí)。

②操作人員要時(shí)刻關(guān)注孔內(nèi)泥漿水頭，隨著鉆孔加深，要及時(shí)提醒操作工人往孔內(nèi)補(bǔ)充泥漿，確保孔內(nèi)泥漿水位始終高于護(hù)筒底口0.5m以上，保證足夠的泥漿壓力以維持孔壁穩(wěn)定。

③鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭在提升和下降過程中，孔內(nèi)泥漿在孔壁和鉆頭之間流動(dòng)，若升降速度過快，則泥漿流動(dòng)將加大對(duì)孔壁的沖刷，易造成孔壁坍塌，故要求機(jī)械手合理控制鉆頭升降速度。

④鉆進(jìn)時(shí)，根據(jù)不同地層使用不同的鉆速，如有由硬地層到軟地層，可適當(dāng)加速鉆進(jìn)；有軟地層到硬地層時(shí)要減速慢進(jìn)；在易縮孔地層中適當(dāng)增加掃孔次數(shù)，防止縮徑；對(duì)硬塑層可快速鉆進(jìn)，提高功效；砂質(zhì)地層，操作手對(duì)鉆頭要輕提輕放，不可強(qiáng)行加壓，并提醒操作工人適當(dāng)增加泥漿比重和粘度；在較軟弱地層上施工時(shí)，由于鉆機(jī)重心在前，要注意控制鉆機(jī)移位，防止鉆孔偏斜。

4、施工重點(diǎn)控制

⑴ 泥漿配置。旋挖鉆機(jī)成孔質(zhì)量的優(yōu)劣及有效預(yù)防各類鉆孔質(zhì)量事故的發(fā)生，很大程度上取決于泥漿質(zhì)量控制。有經(jīng)驗(yàn)的操作工人在已確定的配合比基礎(chǔ)上會(huì)根據(jù)土層情況適當(dāng)調(diào)整，配置的泥漿性能更為穩(wěn)定。

⑵ 需熟練掌握設(shè)備的操作。

旋挖鉆機(jī)作為一項(xiàng)先進(jìn)的鉆孔施工工藝，要求操作人員不但具備機(jī)械操作的相關(guān)技能，更要求操作人員具備豐富的鉆孔施工知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。操作人員施工水準(zhǔn)直接影響成孔質(zhì)量的好壞。施工之前需加強(qiáng)對(duì)操作人員的技術(shù)培訓(xùn)，并深入研究工程地質(zhì)情況。

5、旋挖鉆機(jī)施工優(yōu)越性

旋挖鉆機(jī)成孔施工作為一種新型的施工工藝，與傳統(tǒng)沖擊鉆機(jī)成孔等工藝相比，具有較為全面的優(yōu)越性。

⑴施工快速，效益顯著。本項(xiàng)目上30m深樁基成孔時(shí)間在3小時(shí)左右，同等地質(zhì)條件下功效是回旋鉆機(jī)的2-3倍，是沖擊鉆機(jī)的5～6倍。極大提高了施工進(jìn)度。

⑵ 環(huán)境污染小。旋挖鉆機(jī)泥漿通過沉淀池沉淀可重復(fù)使用，減少了泥漿處理工作。旋挖鉆機(jī)旋挖出來的鉆渣為渣土，方便堆放，并可以用拖斗車及時(shí)運(yùn)送到指定場(chǎng)所丟棄，使施工場(chǎng)地環(huán)境污染降到了最低，能滿足工地標(biāo)準(zhǔn)化文明施工的要求。

⑶ 施工精度比較高。施工過程對(duì)樁基深度、垂直度、鉆壓等均可以通過機(jī)身電腦控制，便于現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制。

（4） 機(jī)械化程度高。施工過程不需要人工進(jìn)行鉆桿拆除和組裝， 無需進(jìn)行泥漿清渣處理，可降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約人力資源。

5.結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔樁施工，該成孔工藝表現(xiàn)出了施工質(zhì)量可靠、成孔效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是一種較為先進(jìn)的施工工藝。

通過對(duì)本項(xiàng)目旋挖鉆機(jī)施工的相關(guān)技術(shù)總結(jié)，希望能為后續(xù)橋梁鉆孔樁施工提供借鑒和參考。