淺談三軸式鉆孔機(jī)的使用

曾光

（廣州市第三市政工程有限公司，廣東廣州510180）

0 前言

在市區(qū)內(nèi)開挖施工的地下室、隧道等大型深基坑工程，必須考慮鄰近周邊建筑物安全的重要性?；又ёo(hù)工程不僅要有強(qiáng)大的擋土作用，還要兼顧密閉的防水功能，而且，市區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)雜。如采用地下連續(xù)墻施工，成本比較高；采用鉆孔灌注樁，需要占用場地多、工期長。設(shè)計上往往優(yōu)先考慮水泥攪拌樁，或者在水泥攪拌樁內(nèi)插工字型鋼，構(gòu)成SMW工法。筆者所在的房建工程項目，為深度10 m的兩層地下室，緊貼城市主干道和密集的住宅樓，安全施工要求極高。施工位置原為河涌邊，有舊碼頭遺留的基礎(chǔ)，地質(zhì)疏松，淤泥質(zhì)土、粉砂層多；實測地下水位埋藏為1.4～5.0 m。基坑支護(hù)采用單排灌注樁支護(hù)+單排水泥攪拌樁止水帷幕+頂部放坡打錨桿施工。止水帷幕采用φ850 mm水泥攪拌樁，樁間距600 mm，樁間搭接250 mm，樁身強(qiáng)度大于等于0.7 MPa。顯然，施工機(jī)械設(shè)備的技術(shù)能力，對該基坑支護(hù)工程的成敗起到?jīng)Q定性的作用。

鑒于該項工程工期短，施工條件差，為確保安全、高效、優(yōu)質(zhì)完成合同任務(wù)，經(jīng)過多方論證，決定新購置上海工程機(jī)械廠生產(chǎn)的ZLD180/85-3-M2-S型三軸式連續(xù)墻鉆孔機(jī)、JB160A全液壓步履式打樁架投入φ850 mm水泥攪拌樁施工。

1 三軸式鉆機(jī)簡介

該鉆機(jī)是專門為SMW工法（柱列式水泥土墻）而開發(fā)的的專用機(jī)械，利用多軸式螺旋鉆孔機(jī)在土壤中鉆孔，達(dá)到預(yù)定深度后，邊提鉆邊從鉆頭端部注入適合不同工程擋土墻的水泥漿，與原土壤進(jìn)行攪拌，形成一段水泥土墻，再進(jìn)行第二段水泥土墻施工，使相鄰?fù)翂Ρ舜擞兄睾隙危尚纬芍顾∧?。它具有防水好、擋土效果好、施工深度大、成本低、工期短、低噪聲、低振動的?yōu)良環(huán)保性能的特點。

以前的單軸式螺旋鉆孔機(jī)，逐根樁施工，樁的連續(xù)性、垂直性難以保證，效率低。而多軸式螺旋鉆孔機(jī)一次可完成三根樁的施工，效率可提高60%以上，由于三根鉆桿的攪拌葉片之間相互交叉，既經(jīng)濟(jì)又確保防水性。

樁機(jī)主要由鉆機(jī)、鉆桿、樁架、操作盤等裝置組成（見圖1）。

圖1 三軸式鉆機(jī)實景

鉆機(jī)的主要部件是：提升導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、動力頭、管線座、中間支承架、保持架、鉆具、下部支承架、鎖定螺栓和墊圈與銷軸等。

2 性能參數(shù)和主要部件功能

2.1 性能參數(shù)

鉆孔直徑：φ850 mm-φ850 mm-φ850 mm；鉆桿中心距：600 mm×600 mm；最大鉆孔深度：30 m；鉆桿直徑：φ273 mm；電動機(jī)額定功率：180 kW；操作方式：電氣控制；配用漿、氣管內(nèi)徑：50.4 mm；總重量：約35 t；配套樁架：全裝備打樁架。

2.2 主要部件功能

（1）動力頭：是鉆進(jìn)成孔、成樁的動力源。裝有2臺55 kW專用立式雙速恒功率電機(jī)，通過聯(lián)軸器與減速機(jī)聯(lián)接，動力傳遞給輸出軸、輸出法蘭盤與聯(lián)接盤、螺旋鉆桿、鉆頭進(jìn)行鉆孔作業(yè)。

（2）聯(lián)接盤：是動力頭與螺旋鉆桿之間起連接作用的部件。

（3）螺旋鉆桿：由內(nèi)、外六角接頭、芯管、螺旋葉片、攪拌葉片組成。

（4）鉆頭：分為定心尖式硬土鉆頭、錐式結(jié)構(gòu)鉆頭和平底式鉆頭。功能是：定心、切削、輸送鉆屑與鉆進(jìn)成孔。

（5）中間支承架：保證光鉆桿總成的徑向定位、導(dǎo)向，增加鉆桿的剛性，又能讓上部保持架通過。

（6）下部支承架：由開合式結(jié)構(gòu)架體和導(dǎo)向板組成。起對樁位導(dǎo)向作用，減少攪拌螺旋桿施工時的晃動，保持機(jī)體的穩(wěn)定性。

3 鉆機(jī)的安裝與拆卸

3.1 動力頭的安裝

（1）先調(diào)整樁架頂部滑輪中心與導(dǎo)軌中心，使?jié)M足設(shè)計施工和鉆機(jī)安裝要求；

（2）在樁架起架前，把鉆機(jī)提升滑輪組拆下，再穿繞鋼絲繩；

（3）起架，移動樁架，調(diào)整提升滑輪組位置，通過兩側(cè)銷軸將動力頭固定；

（4）起升卷揚(yáng)運(yùn)作，拉起動力頭，將上、下導(dǎo)向板左右一起往外移動，使樁架向前移動，待導(dǎo)向板與立樁導(dǎo)向鋼管吻合時，將導(dǎo)向板向內(nèi)移動，擰緊固定螺旋，把保險鐵絲插好；

（5）打開動力頭內(nèi)齒輪箱上部通氣帽下的手動球閥，以免齒輪箱內(nèi)油溫升高導(dǎo)致內(nèi)壓；打開動力頭內(nèi)兩個減速器通氣帽下的手動球閥，以免減速器內(nèi)油溫升高導(dǎo)致內(nèi)壓。

3.2 配線

按廠家提供的機(jī)械配線要求，進(jìn)行動力頭、電氣柜、操作盤、發(fā)電機(jī)的配線。

3.3 鉆桿、鉆頭的安裝

在動力頭上連接鉆桿時，必須逐節(jié)安裝。不得在地面上逐節(jié)加長后再起吊，否則會造成鉆桿彎曲變形。

用鋼絲繩將鉆桿吊起，再移動到動力頭下方，檢查保證與動力頭垂直一線后，再下降動力頭進(jìn)行連接安裝。

鉆桿連接時，用錘子錘擊兩根連接銷的端部，使順利入位，再擰緊固定螺栓。

鉆桿接頭部位與地面接觸部位應(yīng)鋪上木方，以免堵塞漿孔。

最后安裝鉆頭，同鉆桿連接相同方法。

3.4 拆卸

拆卸的操作，與安裝相反，后裝先拆。

4 鉆機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)操作使用

施工前，應(yīng)對場地進(jìn)行平整夯實，以能行走50 t步履式重型樁架為準(zhǔn)。移動樁架，對準(zhǔn)樁位。

運(yùn)轉(zhuǎn)前，應(yīng)確認(rèn)電氣操縱器的D1燈發(fā)亮。先進(jìn)行預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)，按“正常啟動、點動、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)”開關(guān)動作，確認(rèn)鉆桿的旋轉(zhuǎn)方向與按鈕一致，每次切換必須在鉆機(jī)停止回轉(zhuǎn)3 s以上。點動適用于無負(fù)荷啟動（鉆桿連接時）。

按下顯示器的“停止”按鈕使其復(fù)位，再根據(jù)現(xiàn)場使用情況，選擇“正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)”等。電流表指針的擺動降到無負(fù)荷電流的位置，開始鉆孔。

鉆進(jìn)時，要注意顯示器上的電流值不能超過額定電流，同時調(diào)整鉆進(jìn)速度，否則電機(jī)過載會造成燒壞。電流過大時，應(yīng)放慢速度或暫停鉆進(jìn)。當(dāng)顯示器有報警信息，應(yīng)停機(jī)10 min左右。如再啟動后仍顯示報警，可能是鉆頭的葉片磨損或鉆的孔傾斜，應(yīng)提起螺旋鉆進(jìn)行檢查。

鉆進(jìn)時，若要改變鉆桿的方向，必須在回轉(zhuǎn)完全停止后，再按反方向回轉(zhuǎn)。需要中斷作業(yè)的場合，必須將鉆桿從土中撥出，否則，再運(yùn)轉(zhuǎn)時，可能造成鉆桿不能回轉(zhuǎn)或撥出的埋鉆事故。

按照“定位→預(yù)攪下沉→制備水泥漿→提升噴漿攪拌→重復(fù)上、下攪拌→清洗→移位”的工藝流程進(jìn)行操作。

到達(dá)預(yù)定深度后，保持正轉(zhuǎn)一段時間，按下“停止”按鈕，使鉆機(jī)停止轉(zhuǎn)動，過3 s后再按“反轉(zhuǎn)”，使鉆機(jī)邊反轉(zhuǎn)邊提升。

完成鉆進(jìn)作業(yè)后，應(yīng)把電源開關(guān)、漏電保護(hù)器等電氣開關(guān)處于“OFF”位置。注漿軟管、螺旋鉆頭用高壓水沖洗暢通。下部支承架、鉆桿等部位的泥沙要清潔干凈。

5 施工中遇到的問題與解決方法

5.1 地下障礙物卡鉆

該工程地質(zhì)復(fù)雜，有舊鋼筋混凝土和松木樁基礎(chǔ)，在施工過程中，如遇到障礙物將會纏繞在葉片之間，造成鉆桿彎曲變形。為確保順利鉆進(jìn)，根據(jù)地質(zhì)勘察資料，在可能存在障礙物的部位，先使用導(dǎo)鉆進(jìn)行鉆挖，除去障礙物。

5.2 電機(jī)停轉(zhuǎn)

當(dāng)出現(xiàn)電機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)時，應(yīng)檢查漏電保護(hù)器是否跳閘，排除有漏電部位；檢查電機(jī)是否過載發(fā)熱導(dǎo)致熱保護(hù)繼電器動作。檢查電壓是否符合，電線電纜是否有過熱或接觸不良現(xiàn)象，排除故障。

5.3 成孔不垂直

該工程場地條件較差，松軟，樁機(jī)就位的場地欠缺平整、密實。為此，加固地基處理，根據(jù)現(xiàn)場實際情況適當(dāng)鋪設(shè)鋼板，采用攪拌機(jī)的液壓平衡裝置使起吊設(shè)備保持水平。另外，檢查鉆桿，對彎曲變形的鉆桿要及時更換處理。

6 安全管理與保養(yǎng)注意事項

6.1 機(jī)械安全管理

（1）操作人員應(yīng)進(jìn)行作業(yè)前的崗位培訓(xùn)。

（2）開機(jī)前，應(yīng)確認(rèn)使用電源的容量是否達(dá)到630 kVA；控制箱接地線是否安裝妥當(dāng)；在電源電纜的最前端安裝并檢查漏電保護(hù)開關(guān)是否正常；確認(rèn)電源380 V后，在電源側(cè)接入總開關(guān)；當(dāng)發(fā)生漏電時，切斷控制電源。

（3）機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)期間，不允許觸碰電氣控制柜內(nèi)的元件，應(yīng)關(guān)上柜門。不要在鉆桿旋轉(zhuǎn)時靠近，并與支承架保持安全距離。

（4）鉆進(jìn)中需要人工排土?xí)r，應(yīng)注意避免被螺旋葉卷入。

（5）鉆機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程由專人負(fù)責(zé)，全過程旁站。發(fā)現(xiàn)故障及時停機(jī)處理，如發(fā)現(xiàn)異常聲響，應(yīng)進(jìn)行檢修。

6.2 機(jī)械維護(hù)保養(yǎng)

主要檢修的裝置有：動力頭、鉆具（螺旋鉆桿、鉆頭）、電機(jī)、電氣控制柜和操作盤、其他（支承架等）。

動力頭和電氣控制柜檢修時，必須停止發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，掛上“不準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)”的安全警示牌。動力頭的檢修應(yīng)在地面上進(jìn)行。

注意檢查回轉(zhuǎn)接頭、導(dǎo)向板、滑輪、葉片等裝置的磨損，如磨損超過正常使用限度，應(yīng)予以更換。

鉆機(jī)連接處加潤滑油；減速機(jī)加注齒輪油至油標(biāo)中心以上；回轉(zhuǎn)接頭、電機(jī)、導(dǎo)向板、軸承蓋等加防水潤滑脂，保持鉆機(jī)整套部件的清潔干凈。