旋挖鉆機(jī)施工條件及工法

魯駿鵬 劉海艷 韓露

摘要：旋挖鉆機(jī)施工法在施工過程中發(fā)揮著重要作用，本文通過分析旋挖鉆機(jī)施工法的特點(diǎn)、適用范圍、工藝原理以及操作要點(diǎn)等，同時提出相應(yīng)的政策建議，為施工現(xiàn)場采用旋挖鉆機(jī)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：旋挖鉆機(jī) 施工環(huán)境 施工工藝

1 概述

在樁基施工工藝中，旋挖鉆機(jī)施工作為一種先進(jìn)的工藝，在我國公路、鐵路、橋梁，以及大型建筑的基礎(chǔ)樁施工中得到廣泛的應(yīng)用。該工藝在施工過程中，采用短螺旋鉆頭進(jìn)行作業(yè)，或者在泥漿護(hù)臂的情況下，用回轉(zhuǎn)鉆頭進(jìn)行濕挖作業(yè)。同時，旋挖機(jī)與沖錘相互配合，鉆碎堅硬地層進(jìn)行挖孔作業(yè)。在施工過程中，旋挖樁機(jī)施工速度快，借助筒式鉆頭回轉(zhuǎn)破碎巖土，不是將巖土攪碎靠泥漿返出孔外，而是將巖土裝入鉆斗運(yùn)至地面，在進(jìn)尺方面，每分鐘可達(dá)50cm。在適合的地層中，與鉆、沖孔樁機(jī)相比，其施工效率同比提高5～6倍。在泥漿用量方面，旋挖樁機(jī)用量比較少，泥漿的作用，在施工過程中主要是增加孔壁的穩(wěn)定性，在穩(wěn)定性比較好的土層區(qū)域中，可以使用清水代替泥漿實(shí)施鉆孔，降低了泥漿的排放量，減少對周圍環(huán)境的影響，同時節(jié)省了施工成本。在同等條件下，與鉆孔灌注樁相比，單樁承載力比較高。

2 工法特點(diǎn)

由于旋挖鉆機(jī)本身具有機(jī)、電、液一體化高度集中，且能夠獨(dú)立行走，操作簡單，自動化程度高，一人操作，伸縮式鉆桿可以節(jié)省普通回轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中的拆卸鉆桿的時間和人力，桅桿可以360度旋轉(zhuǎn)，可以快速的自行完成鉆機(jī)對位，同時，還能夠在鉆進(jìn)過程中通過駕駛室內(nèi)的電子設(shè)備設(shè)定工作角度，保證過程中的鉆頭就位，鉆進(jìn)過程中通過鉆機(jī)本身的三向垂直控制系統(tǒng)反復(fù)檢查孔的垂直度。當(dāng)旋挖鉆機(jī)本身遇到不同的地層時還可以根據(jù)經(jīng)驗通過液壓系統(tǒng)控制鉆機(jī)速度。鉆機(jī)通過低液限時采用4-6m/h的鉆進(jìn)速度，通過稍密細(xì)沙層時采用6-8m/h鉆進(jìn)速度，通過中密或密實(shí)的礫卵石及礫石層時采用8-10m/h鉆進(jìn)速度。

3 適用范圍

旋挖鉆機(jī)適用范圍廣泛，可使用的地層有：粘土、亞粘土、砂土、礫石（含量在30%以內(nèi)），根據(jù)實(shí)際情況可采用干鉆成孔、清水成孔、泥漿成孔，旋挖鉆機(jī)鉆孔深度通常在50-60m深度范圍內(nèi)。

4 工藝原理

旋挖鉆機(jī)大多為履帶自行式，其組成主要包括：主機(jī)、履帶式地盤、鉆架動力頭、加壓油缸、主副卷揚(yáng)等，并且在履帶式底盤上進(jìn)行安裝組合，工作原理為：扭矩由全液壓動力頭產(chǎn)生，鉆壓力由安裝在鉆架上的油缸產(chǎn)生，借助伸縮式鉆桿傳遞給鉆頭，在旋轉(zhuǎn)式鉆渣的作用下，通過主卷揚(yáng)提出孔外。

5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

按照旋挖鉆機(jī)的鉆進(jìn)過程，旋挖鉆機(jī)的施工工藝流程為：

①旋挖鉆機(jī)的就位；②在鉆頭外側(cè)安置鉸刀，將鉆頭著地，旋轉(zhuǎn)，開孔；③土、砂充滿鉆頭后，提升鉆頭，在提鉆過程中，一方面注意地下水位的變化情況，另一方面進(jìn)行灌水；④提升鉆頭，將鉆頭中的土傾瀉到孔旁，并由裝載機(jī)運(yùn)走；⑤將鉆頭的活門關(guān)閉，將鉆頭轉(zhuǎn)回鉆進(jìn)地點(diǎn)，同時固定旋轉(zhuǎn)體的上部；⑥降落鉆頭；⑦埋置導(dǎo)向護(hù)筒，灌入穩(wěn)定液，根據(jù)施工現(xiàn)場的土質(zhì)情況，在輔助鋼絲繩的作用下，埋設(shè)一定長度的護(hù)筒，與樁徑相比，護(hù)筒直徑要大10cm，在孔內(nèi)便于鉆頭升降；⑧將側(cè)面的鉸刀安裝在鉆頭內(nèi)側(cè)，開始鉆進(jìn)，并由裝載機(jī)配合將鉆機(jī)傾倒在外面的鏟土運(yùn)至棄土場；⑨鉆孔完成后，進(jìn)行孔底沉渣的第一次處理，并測定深度；⑩測定孔壁；■放入鋼筋籠；■下放導(dǎo)管，并進(jìn)行二次清孔；■灌注水下混凝土，邊灌注邊拔除導(dǎo)管，灌注完混凝土后，將導(dǎo)管拔出；■拔出導(dǎo)向護(hù)筒，成樁。

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施工工藝流程圖

在穩(wěn)定液的保護(hù)下，旋挖鉆機(jī)進(jìn)行成孔作業(yè)，但是鉆頭在鉆進(jìn)過程中，每孔都需要進(jìn)行往復(fù)作業(yè)，對于護(hù)壁來說，如果對其穩(wěn)定液管理不到位，甚至?xí)斐伤?，在旋挖鉆機(jī)施工過程中，一旦采用循環(huán)泥漿作業(yè)，穩(wěn)定液中含有大量的沉渣，直到成孔也很難排出。

由于旋挖鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程中其鉆頭要往復(fù)于導(dǎo)向護(hù)筒間，穩(wěn)定液的液面在孔內(nèi)上下浮動，對孔壁的穩(wěn)定有一定的影響，因此，導(dǎo)向護(hù)筒的底沿應(yīng)低于穩(wěn)定液最低液面1.5m為適合。

旋挖鉆機(jī)一般自重都在60t以上，因其自重大，鉆孔過程中機(jī)器本身距離孔深較近，地基的穩(wěn)固對其孔深的成孔質(zhì)量及鉆機(jī)本身的安全都有著重要的意義。

在鉆進(jìn)過程中鉆頭一般磨損較為嚴(yán)重，在施工過程中應(yīng)經(jīng)常檢查鉆頭直徑，及時在鉆筒下部焊接鐵塊以保證樁徑。

操作過程中還應(yīng)經(jīng)常檢查鋼繩斷絲斷股及磨損程度，操作手應(yīng)該進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，考核上崗。

施工中鉆桿斷裂事故時有發(fā)生，最好的預(yù)防方法是制定行業(yè)章程，對機(jī)鎖式鉆桿必須在提鉆前（鉆頭尚未離開孔底）完全解鎖（不能部分解鎖）嚴(yán)禁提升后解鎖或邊提升邊解鎖。

6 勞動組織

旋挖鉆機(jī)鉆孔施工具有機(jī)械化程度高的特點(diǎn)，為了保證其發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)潛能，需25t級吊車一臺，45型以上裝載機(jī)一臺與其相匹配，鉆機(jī)操作手兩名，鉆機(jī)就位協(xié)助人員3名，混凝土灌注3名，穩(wěn)定液配比2名。電工一名，管理人員2名，機(jī)械修理人員2名。

7 質(zhì)量控制

①旋挖成孔工藝，特別是用于土層、沙層、膠結(jié)較松散粒徑小于10mm的卵礫石層，不適宜粒徑大于10mm的卵礫石層，也不適宜承載樁施工。

②旋挖成孔質(zhì)量的好壞關(guān)鍵在于穩(wěn)定液的配比，穩(wěn)定液應(yīng)具有良好的物理性能、流變性能、穩(wěn)定性。主要指標(biāo)為：密度、黏度、PH值、含沙量等。其中澎潤土的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)參見《鉆井液用澎潤土》SY5060-85?？刂品€(wěn)定液的粘土應(yīng)選擇黏粒含量大于50%，塑性指標(biāo)大于20，含沙量小于5%，二氧化硅與三氧化二鋁含量的比值為3-4倍的黏土為宜。啟動時，應(yīng)先讓發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)2分鐘（冬季5分鐘），檢查儀器各儀表，指示燈是否正常，如無異常，方可正常鉆進(jìn)。

③成孔后應(yīng)立即下放鋼筋籠，盡量縮短成孔與灌注之間的時間，有效防止因貽誤灌注而發(fā)生不必要的斷樁、夾泥、堵管等現(xiàn)象。必須強(qiáng)調(diào)禁止在操作中盲目加壓。

④旋挖轉(zhuǎn)機(jī)施工時在含有淤泥質(zhì)的亞粘土地層易發(fā)生縮徑現(xiàn)象，在含有小顆粒骨架的亞粘土地層易發(fā)生擴(kuò)孔現(xiàn)象，因此在施工過程中，必須準(zhǔn)確地掌握地質(zhì)構(gòu)造，并根據(jù)成孔特點(diǎn)確定鉆進(jìn)速度。

因此，在旋挖樁的施工工程中，相關(guān)的每一個程序及相關(guān)步驟必須予以高度的重視，并且制定積極有效、科學(xué)的措施，保證施工的進(jìn)度及質(zhì)量。

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作者簡介：魯駿鵬（1977-），男，遼寧沈陽人，工程師，碩士研究生，從事巖土工程、基礎(chǔ)施工、地基基礎(chǔ)工程檢測工作；劉海艷（1984-），女，遼寧撫順人，滿族，助理工程師，大學(xué)本科，從事巖土工程、基礎(chǔ)施工、地基基礎(chǔ)工程檢測工作。