剖析建筑樁基施工中旋挖鉆機(jī)工藝的重要作用

趙振東

（紫金縣永強(qiáng)建筑工程有限公司 廣東河源 517400）

剖析建筑樁基施工中旋挖鉆機(jī)工藝的重要作用

趙振東

（紫金縣永強(qiáng)建筑工程有限公司 廣東河源 517400）

在本文中，首先介紹了旋挖鉆機(jī)相對于傳統(tǒng)鉆機(jī)的清潔，高效以及低噪音的優(yōu)點(diǎn)；然后，介紹了其原理和工作過程，具體說明了其獨(dú)特的優(yōu)勢；最后根據(jù)國家政策和國內(nèi)相關(guān)的數(shù)據(jù)，分析了旋挖鉆機(jī)在我國的基礎(chǔ)建設(shè)中建筑樁基施工領(lǐng)域中的廣闊的市場前景。

旋挖鉆機(jī)；優(yōu)勢；市場前景

引言

城市建設(shè)、交通建設(shè)等大型工程的快速發(fā)展，為工程領(lǐng)域的發(fā)展提供了巨大機(jī)遇。這些工程項(xiàng)目具有工期進(jìn)度緊，工程量大，要求對環(huán)境環(huán)保等特點(diǎn)，對工程施工技術(shù)也提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。而在建設(shè)基礎(chǔ)樁基的過程中，需要大量灌注樁型施工機(jī)械來進(jìn)行施工、作業(yè)。目前，在灌注樁的施工中，鉆孔工藝已經(jīng)成為制約大型工程的施工的關(guān)鍵因素。在我國的灌注樁鉆孔工藝方面先后采用了沖擊式鉆進(jìn)，沖抓式鉆進(jìn)，正循環(huán)式鉆進(jìn)，反循環(huán)式鉆進(jìn)等技術(shù)，而這些傳統(tǒng)方式的鉆孔技術(shù)不僅效率低下、噪聲大[1]，而且也會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。而旋挖鉆進(jìn)工藝以清潔、高效及低噪音已經(jīng)成為當(dāng)前世界上灌注樁鉆孔的施工領(lǐng)域中最先進(jìn)的技術(shù)。當(dāng)前，旋挖鉆機(jī)是旋挖鉆孔技術(shù)應(yīng)用中的典型設(shè)備，其具有較大的輸出扭矩，較大的裝機(jī)功率，較大的軸向壓力，機(jī)動靈活，較高的施工效率和較多功能等有點(diǎn)，是一款高效的灌注樁鉆孔工程設(shè)備。旋挖鉆機(jī)能夠適應(yīng)我國多數(shù)地區(qū)的土壤地質(zhì)狀況，具有廣泛使用范圍，能夠較好地滿足在高層建筑、橋梁建設(shè)等設(shè)施的施工中建筑樁基施工的需求。目前，旋挖鉆機(jī)被廣泛地應(yīng)用在各種類型的建筑樁基工程中，比如像北京奧運(yùn)場館的建設(shè)和青藏鐵路的建設(shè)等大型工程。如圖1所示為國外旋挖鉆機(jī)外觀圖。

圖1 旋挖鉆機(jī)外觀圖

1 旋挖鉆機(jī)工藝的優(yōu)勢

旋挖鉆機(jī)以清潔，高效以及低噪音已經(jīng)成為當(dāng)前世界建筑樁基施工領(lǐng)域中最先進(jìn)的技術(shù)，如圖2所示為旋挖鉆機(jī)的施工圖，其相對于傳統(tǒng)方式的灌注樁鉆工藝具有如下的優(yōu)勢：

（1）成孔的速度快：這一點(diǎn)為旋挖鉆機(jī)相對于傳統(tǒng)方式最突出的一個優(yōu)勢。旋挖鉆機(jī)目前的工效大約是傳統(tǒng)循環(huán)鉆機(jī)工效的10倍，也就是如果旋挖鉆機(jī)在1d中能夠完成3根建筑樁，而傳統(tǒng)循環(huán)鉆機(jī)則是完成1根同樣的建筑樁則要3d時間。因此，旋挖鉆機(jī)尤其適用工期較緊迫的建筑工程項(xiàng)目。

圖2 旋挖鉆機(jī)施工圖

（2）占用的臨時用地較少：旋挖鉆機(jī)所具有的另一優(yōu)勢為占用的臨時用地較少，因?yàn)?，它的鉆孔工藝并不需要將泥漿大量的排出，所以也就不再需要租用臨時的用地來進(jìn)行泥漿沉淀。此外，旋挖鉆機(jī)所挖出的泥土還能夠?qū)崿F(xiàn)再利用，當(dāng)前土地不斷地升值，并且臨時用地也很緊缺，這一點(diǎn)的優(yōu)勢在此種情況下就顯得更為重要。

（3）對環(huán)境的污染小：旋挖鉆機(jī)采用干式或者無循環(huán)的泥漿鉆進(jìn)方式，所使用的泥漿量一般僅為傳統(tǒng)正反循環(huán)方式鉆進(jìn)工藝的1/10～1/20。因此，它的施工現(xiàn)場較整潔，對環(huán)境的污染也較小。同時旋挖鉆機(jī)的振動較小，對周圍環(huán)境的噪聲污染同樣較小。

（4）靈活性強(qiáng)：旋挖鉆機(jī)采用履帶式車輪，從一個孔位到另一個孔位行動方便，從一個標(biāo)段中的一個橋到另一個橋也較方便。

（5）提高建筑樁的承載力：因?yàn)樾阢@機(jī)獨(dú)特的鉆孔工藝，其僅需要把靜壓泥漿作為護(hù)壁，使用的泥漿通常用膨潤的泥土來配制，成孔的孔壁不會形成較厚的泥皮；此外，由于旋挖鉆機(jī)的鉆頭多次的上下往復(fù)，從而孔壁較粗糙，不容易形成縮徑。和傳統(tǒng)成孔灌注樁比較，旋挖鉆機(jī)灌注樁具有較高的承載能力。

2 旋挖鉆機(jī)鉆孔的施工

旋挖鉆機(jī)在樁基施工中，需要按照一定的流程來進(jìn)行，從而避免施工事故的出現(xiàn)，一般包括兩部分，一部分是旋挖鉆機(jī)施工時前期的準(zhǔn)備，另一部分是旋挖鉆機(jī)的施工，如圖3所示為旋挖鉆機(jī)在樁基施工中的施工流程框圖。

2.1 旋挖鉆機(jī)施工時前期的準(zhǔn)備

施工之前，要有工程的水文、地質(zhì)資料，工程的施工設(shè)計(jì)圖，編制施工方案；檢查施工的機(jī)械和設(shè)備，要熟悉施工的機(jī)械和配套設(shè)備技術(shù)性能相關(guān)資料，旋挖鉆機(jī)要進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)以及試鉆；做好樁基位的測量放樣和復(fù)測。

圖3 樁基施工中的施工流程框圖

（1）樁基位放樣：把設(shè)計(jì)圖紙中的坐標(biāo)等相關(guān)的數(shù)據(jù)認(rèn)真地進(jìn)行復(fù)核，如果確認(rèn)沒有錯誤，然后使用全站儀來進(jìn)行樁基位的放樣，當(dāng)樁基中心放樣后，要沿樁基中心使用十字線拉至1.5m，并做好標(biāo)記。

（2）護(hù)筒埋設(shè)：護(hù)筒進(jìn)場之后，先檢查驗(yàn)收；旋挖鉆機(jī)中自帶有短螺旋開孔器可以用來破除道路上的瀝青面層和路基層；旋挖鉆機(jī)上的桶型鉆頭可以進(jìn)行開孔，當(dāng)開孔完畢之后，利用桅桿上副卷揚(yáng)機(jī)來吊起護(hù)筒，來進(jìn)行護(hù)筒的埋設(shè)，而護(hù)筒的頂口要高出地面大約30cm。沿著護(hù)樁再次拉十字線來復(fù)核護(hù)筒的中心，如果符合要求，就把護(hù)筒的外壁空隙進(jìn)行填壓緊密；埋設(shè)完后，使用全站儀來復(fù)測護(hù)筒的中心是否偏位，并在護(hù)筒口處用紅油漆進(jìn)行標(biāo)記，同時檢查護(hù)筒的垂直度。

（3）泥漿制做：依照地面下的淤泥質(zhì)土和黏土質(zhì)土層相對較厚的特征來確定鉆孔泥漿的性能指標(biāo)：比重為1.06～1.10，粘度為18～22S，所含的砂率要小于2%，pH要小于8，膠體率要求大于等于96%。漿液的材料要求以優(yōu)質(zhì)的膨潤土和純堿為主要材料，泥漿制做所用的水要利用施工場地的附近河流水。泥漿制做完成以后，要開始對每項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行檢測，對不滿足要求的泥漿進(jìn)行重新調(diào)配。

（4）旋挖鉆機(jī)定位：現(xiàn)有的瀝青道路上不需要對樁位的鉆機(jī)站進(jìn)行3行處理，于道路的兩側(cè)邊坡中的樁位需穩(wěn)固鉆機(jī)平臺、平整填筑，以此確保有足夠的承載能力。鉆機(jī)在就位后，要沿護(hù)筒口進(jìn)行復(fù)測定位，用紅油漆進(jìn)行標(biāo)記并拉十字線，對鉆筒的鉆頭位置進(jìn)行調(diào)整，以確保與護(hù)筒的十字線中心對準(zhǔn)，并記錄鉆機(jī)對中的位置。

（5）鋼筋籠制作：11.5m的樁基礎(chǔ)鋼筋籠的主筋是16/32根，直徑為25mm的HRB335鋼筋；1.2ITI樁基礎(chǔ)鋼筋籠的主筋是12/ 24根，直徑為25mm的HRB335鋼筋；螺旋筋是直徑為18mm，型號為HRB235的圓盤條，螺距為15cm。每隔2ITI時布設(shè)一道型號為HRB235的圓鋼做為加強(qiáng)箍筋，還要對稱式分布4道箍筋來定位保護(hù)鋼筋。由于旋挖鉆機(jī)的成孔速度非常快，一般情況下，8～10h就能成孔，所以要強(qiáng)制要求鋼筋籠的制作和驗(yàn)收必須在樁孔開鉆前完成，以避免成孔時靜置的時間過長而出現(xiàn)鉆孔坍塌等各種可能發(fā)生的意外狀況。

2.2 旋挖鉆機(jī)的施工

（1）安裝鉆機(jī)鉆機(jī)要依照放樣時的樁位，安裝要平穩(wěn)，在鉆土?xí)r或進(jìn)行其他操作時，使之不會產(chǎn)生偏移及晃動。旋挖鉆機(jī)的鉆頭在施工時可以配備短螺旋型的鉆頭、回轉(zhuǎn)型的鉆頭、巖心型鉆頭、巖心型回轉(zhuǎn)式鉆頭等等各種規(guī)格樣式的鉆頭。進(jìn)行施工時，要按照不同土壤的地質(zhì)條件根據(jù)以下規(guī)則來挑選不同的鉆頭樣式，例如短螺旋型鉆頭，被廣泛用于位于地下水位及以上的粉土、風(fēng)化的巖層、中等以上密實(shí)度的砂性土、粘性土、回填土；巖心回旋型鉆頭，應(yīng)用在中等及以上硬度的巖石中、碎石土以及風(fēng)化的巖層中。巖心型回轉(zhuǎn)斗。主要用在風(fēng)化的巖層以及含有裂紋的巖石中。鉆頭的規(guī)格及樣式要依照實(shí)際的工程狀況來配備與更換。

（2）旋挖鉆孔作業(yè)旋挖鉆機(jī)成孔時大部分是清水施工，不用泥漿來護(hù)壁；如果地下有水分布，而且孔壁的穩(wěn)定較差，可通過制作護(hù)壁的泥漿或者穩(wěn)定液來進(jìn)行護(hù)壁。對鉆桿的定位設(shè)置要在鉆孔作業(yè)之前。旋挖鉆機(jī)一般是直孔式的作業(yè)，因此要對鉆機(jī)的鉆桿來進(jìn)行垂直調(diào)整。調(diào)垂直調(diào)整有兩種形式：手動式調(diào)垂和自動調(diào)垂式。在旋挖鉆機(jī)的鉆桿相對零位為±5之內(nèi)的范圍時才能由顯示器中的自動垂直調(diào)整的按鈕來開展自動垂直調(diào)整作業(yè)；然而當(dāng)鉆機(jī)的鉆稈超過相對零位為±5的范圍時，僅能由顯示器中的左操作箱或點(diǎn)動按鈕上的電氣手柄來實(shí)施手動式垂直調(diào)整作業(yè)。在旋挖鉆機(jī)工作時，偶爾也需斜孔式的作業(yè)。進(jìn)行操作的工作人員要經(jīng)過顯示器中的自動式定位按鈕來開展設(shè)定零位的操作，此后再來開展同樣的垂直調(diào)整作業(yè)。

3 市場預(yù)測

近些年，國內(nèi)的旋挖鉆機(jī)的生產(chǎn)廠家增長迅速，當(dāng)前全國的旋挖鉆機(jī)的生產(chǎn)廠家達(dá)到了30多家[2]。同時國內(nèi)旋挖鉆機(jī)的數(shù)量也在快速增加，2003年僅600臺左右，而截至2007年全國的旋挖鉆機(jī)的擁有量已經(jīng)到達(dá)1001臺左右。但是，在樁基施工的鉆機(jī)中，旋挖鉆機(jī)所占有的比例還不足10%，而在歐美國家該比例已達(dá)到了2/3以上，因此，隨著我國新一輪的大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施的建設(shè)的開始，特別是高鐵的建設(shè)，以清潔，高效以及低噪音為突出優(yōu)勢的旋挖鉆機(jī)必定會迎來巨大機(jī)遇，得到更大范圍的使用，今后，旋挖鉆機(jī)在我國的需求量會不斷地增長，旋挖鉆機(jī)擁有非常廣闊的市場前景。

4 總結(jié)

目前，旋挖鉆機(jī)因?yàn)槠洫?dú)特的優(yōu)勢，在我國巨大的市場中必定會得到更廣泛地使用，而我國在該領(lǐng)域也存在著一些問題：旋挖鉆機(jī)工藝的規(guī)范還不健全，這給旋挖鉆機(jī)的施工質(zhì)量的控制，工程的驗(yàn)收帶來不便，對旋挖鉆機(jī)工藝的發(fā)展也不利。因此，要盡快出臺旋挖鉆機(jī)的行業(yè)規(guī)范，使旋挖鉆機(jī)工藝得到快速、健康的發(fā)展。

[1]周紅軍.我國旋挖鉆進(jìn)技術(shù)及設(shè)備的應(yīng)用與發(fā)展[J].探礦工程，2003（2）.

[2]黃志明，姜國平，劉慶東.國內(nèi)旋挖鉆機(jī)市場調(diào)查與分析[J].建筑機(jī)械，2006（3）.

TU753.3

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2015-1-13