淺談項(xiàng)目實(shí)施中如何正確選擇鉆孔機(jī)機(jī)型

◎ 張冬樓　中交二航局第三工程有限公司

淺談項(xiàng)目實(shí)施中如何正確選擇鉆孔機(jī)機(jī)型

◎ 張冬樓中交二航局第三工程有限公司

鉆孔樁施工已在國(guó)內(nèi)工程中廣泛運(yùn)用，但各地的地質(zhì)不一樣，設(shè)計(jì)要求也不一樣，所以對(duì)機(jī)型的選擇要求也不一樣，機(jī)型選擇正確的與否不但直接影響到工作效率而且影響到施工造價(jià)的成本。

鉆孔樁 混凝土 施工

1.沖擊鉆機(jī)

1.1工作原理

沖機(jī)鉆鉆機(jī)成孔是利用鉆機(jī)的轉(zhuǎn)揚(yáng)機(jī)為動(dòng)力，再通過(guò)鋼絲繩，鋼絲繩再拉動(dòng)沖錘上下運(yùn)動(dòng)。憑借錘的自重的沖擊作用，將巖層及卵石擊碎，然后利用泥漿泵循環(huán)，使的碎石渣隨著泥漿一起排出。沖擊錘的類(lèi)型很多，一般使用的是十字形的。

1.2適用地質(zhì)

沖擊式鉆鉆機(jī)是在鉆孔樁基礎(chǔ)施工的一種常用機(jī)型，它可以適應(yīng)各種不同地質(zhì)條件，特別是對(duì)卵石層和巖層的施工中，沖擊鉆機(jī)和其他的鉆機(jī)相比適用性更為廣泛。同時(shí)，用沖擊式鉆機(jī)成孔，成孔后，由于沖擊錘子對(duì)側(cè)面土體的擠壓，從而密實(shí)，不容易產(chǎn)生塌孔現(xiàn)象，易于后續(xù)施工。

1.3特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)

由于沖擊式鉆機(jī)的有點(diǎn)主要體現(xiàn)在可以擊碎卵石層鉆孔和巖層，但其缺點(diǎn)為功率消耗大，鉆進(jìn)效率很低。所以如果遇到土層等其他條件的地質(zhì)，一般會(huì)選擇其他機(jī)型進(jìn)行代替。一般沖擊中風(fēng)化巖層時(shí)每小時(shí)進(jìn)尺在10cm左右（具體進(jìn)尺要根據(jù)巖樣及工人操作水平等因素決定）。

1.4項(xiàng)目應(yīng)用

在廣東云浮項(xiàng)目時(shí)，嵌巖灌注樁388根。其中：碼頭平臺(tái)Ф1200鉆孔嵌巖樁318根，引橋Ф1000鉆孔嵌巖樁70根，樁長(zhǎng)基本在22m左右（因?yàn)榈刭|(zhì)復(fù)雜，以入中風(fēng)化2.5m鑒定為主，設(shè)計(jì)標(biāo)高為輔進(jìn)行控制。）鉆孔樁工期由07年12月份－08年4月結(jié)束。設(shè)計(jì)要求為嵌巖中風(fēng)化2.5m，在巖層以上基本為粘土層，本工程先考慮回旋鉆機(jī)對(duì)粘土層效率較高，先采用回旋鉆進(jìn)行施工，當(dāng)?shù)斤L(fēng)化巖時(shí)更換沖擊鉆進(jìn)行施工的思想進(jìn)行施工，但實(shí)踐證明，此施工功效較低，主要因?yàn)闄C(jī)器更換時(shí)間較長(zhǎng)，且現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)面較小，機(jī)械設(shè)備較多，容易相互干擾，后改成直接采用沖擊鉆進(jìn)行施工，對(duì)碼頭平臺(tái)鉆機(jī)基本在3天能成孔。

其施工工藝及操作時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)為常規(guī)施工工藝在此就不做具體論述了。

2.回旋鉆

2.1工作原理

在進(jìn)行灌注樁施工的時(shí)候，可以使用回轉(zhuǎn)鉆成孔的辦法，也被稱(chēng)之為是正反循環(huán)成孔灌注樁，主要包括回旋鉆機(jī)、液壓反循環(huán)鉆機(jī)及氣舉反循環(huán)鉆機(jī)，一般都是在泥漿護(hù)壁的情況進(jìn)行施工，慢速鉆進(jìn)，也是通過(guò)泥漿循環(huán)將渣排出，再次進(jìn)行清空及下鋼筋籠，如果有必要可以將混凝土成樁在最后進(jìn)行灌注，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)得到了廣泛的使用。

2.2適用范圍

該技術(shù)適用范圍非常廣泛，比如地下水位比較高的土層、高層建筑等，在軟質(zhì)巖、淤泥、砂土以及黏性土等土層中也可以進(jìn)行廣泛使用。

2.3特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)

該種工藝的優(yōu)點(diǎn)在于施工無(wú)噪音，無(wú)劇烈震動(dòng)，對(duì)原有土體擠壓?。粚?duì)原有地質(zhì)的擾動(dòng)小，成孔質(zhì)量可靠；使用的機(jī)械設(shè)備比較簡(jiǎn)便、操作起來(lái)比較方便，費(fèi)用不高，但是使用該技術(shù)的施工效率比較慢，成孔的速度不是很高，耗水量非常大，泥漿排放的流量也比較大，對(duì)環(huán)境易于造成嚴(yán)重的污染，擴(kuò)孔率無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)管。

2.4項(xiàng)目應(yīng)用

在南京江寧濱江港區(qū)一期工程，其引橋樁基35根均為直徑800，樁長(zhǎng)為35m的摩擦樁。其地質(zhì)為粘土層，采用GPS—10鉆機(jī)進(jìn)行施工，大約2天能成孔。

3.旋挖鉆

3.1施工原理

旋挖鉆機(jī)的主要施工原理就是使用動(dòng)力頭來(lái)實(shí)現(xiàn)作業(yè)的，主要使用旋挖斗或者是短式螺旋鉆頭進(jìn)行施工，在對(duì)土或者是砂礫進(jìn)行鉆渣旋轉(zhuǎn)挖掘的時(shí)候，主要是借助強(qiáng)大的扭矩進(jìn)行直接操作的，接著將其從孔中迅速的移出。如果施工的地質(zhì)情況比較好，可以實(shí)現(xiàn)干法施工，不需要使用泥漿進(jìn)行支護(hù)處理，即使是施工的地質(zhì)條件比較惡略，需要使用泥漿來(lái)進(jìn)行護(hù)壁處理，泥漿所起到的作用就是支護(hù)。在進(jìn)行鉆削的時(shí)候，泥漿的含量較低，會(huì)減少對(duì)環(huán)境的污染，也可適當(dāng)?shù)慕档褪┕こ杀?，促使成孔的效率得到不斷的提升?/p>

3.2適用范圍

旋挖鉆機(jī)的主要適用范圍包括卵石層、淤泥質(zhì)土、砂土以及粘土等地層。

3.3特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)

旋挖鉆機(jī)主要是使用履帶來(lái)進(jìn)行行走的，這樣行走起來(lái)比較靈活、機(jī)動(dòng)，成孔完成以后，移動(dòng)起來(lái)比較迅速，可以快速的轉(zhuǎn)移到到下一個(gè)施工地點(diǎn)。但由于自身較重多為80～100t，對(duì)水上鉆孔樁的鋼平臺(tái)要求較高。

3.4項(xiàng)目應(yīng)用

以湖南東常高速17標(biāo)段適用過(guò)該類(lèi)型機(jī)器現(xiàn)做簡(jiǎn)要闡述：該樁基為1.5m直徑摩擦樁，樁長(zhǎng)為25m，地質(zhì)主要分為：（1）1m～12m范圍內(nèi)為土層，（2）12m～25m范圍內(nèi)為卵石層，卵石直徑約3cm～10cm，部分直徑達(dá)到20cm。在本工程相鄰標(biāo)段的16標(biāo)，采用普通沖擊鉆機(jī)施工其功效成樁約為7天，18標(biāo)段采用氣舉反循環(huán)回旋鉆施工其成樁天數(shù)約為4天，我部采用回旋鉆功效為2天完成5根樁。但施工旋挖機(jī)的成本比沖擊鉆及旋挖鉆要高10%左右。

4.在施工的過(guò)程中，回轉(zhuǎn)鉆機(jī)與沖擊反循環(huán)鉆機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）對(duì)已經(jīng)完成的工程進(jìn)行認(rèn)真分析，對(duì)比相同地區(qū)、相同地層以及相同鉆孔樁直徑的工程，回轉(zhuǎn)鉆機(jī)正循環(huán)施工與沖擊鉆機(jī)反循環(huán)施工其各有特色。在淤泥質(zhì)土層、粉砂層、粘土以及亞粘土等地層中進(jìn)行施工的時(shí)候，認(rèn)真分析施工記錄，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真比對(duì)以后，發(fā)現(xiàn)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的施工效率比沖擊鉆的施工效率要高出1倍多，受自身重量問(wèn)題、移動(dòng)時(shí)間問(wèn)題的影響，回轉(zhuǎn)鉆機(jī)在土層中施工要比沖擊鉆機(jī)快。在巖層、卵礫石層中進(jìn)行施工的時(shí)候，沖擊鉆機(jī)的施工效率要比回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的施工效率高出3倍，在5～10cm礫石層進(jìn)行施工的時(shí)候，沖擊鉆機(jī)的施工效率要比回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的施工效率高出3倍多。認(rèn)真分析上述所有的情況，在嵌巖、巖層、礫石以及卵石層等復(fù)雜施工環(huán)境中，沖擊鉆機(jī)的孔樁成孔速度比較快，特別適合在丘陵山區(qū)比較適用，其具有較強(qiáng)的優(yōu)越性能。

（2）從樁成型的方面來(lái)看，在粉砂層、亞粘土、粘土以及淤泥質(zhì)土層中進(jìn)行施工的時(shí)候，使用沖擊鉆進(jìn)行孔徑施工需要采取正循環(huán)沖擊的策略，這樣可以使坍孔問(wèn)題得到有效抑制，使用該技術(shù)易于造成縮孔的問(wèn)題，然而樁身的垂直度卻呈現(xiàn)出較好的狀態(tài)。通常情況下，使用沖擊鉆在礫石層或者是卵石層中進(jìn)行施工時(shí)，沖擊鉆的沖擊力較大，易于造成坍孔的情況，其充盈系數(shù)比較大。對(duì)已經(jīng)施工結(jié)束的幾個(gè)工程進(jìn)行認(rèn)真分析以后，回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的充盈系數(shù)平均值為1.2左右，沖擊鉆的充盈系數(shù)為1.3左右，在土層中回轉(zhuǎn)鉆和沖擊鉆的充盈系數(shù)基本相同。

（3）從施工成本控制的方面來(lái)看，在粉砂層、亞粘土、粘土以及淤泥質(zhì)土層中進(jìn)行施工的時(shí)候，回轉(zhuǎn)鉆的施工成本要比沖擊鉆的施工成本低，究其原因則是沖擊鉆的耗電量比較高、運(yùn)行功率比較大所造成的。沖擊鉆在作業(yè)的時(shí)候，由于鉆身重量很大、沖擊損繩等原因，會(huì)使得鋼絲繩的磨損比較嚴(yán)重，進(jìn)而使施工成本不斷提升。在基巖、塊石、礫石層、卵石以及漂石層進(jìn)行施工的時(shí)候，回轉(zhuǎn)鉆的鉆頭磨損比較嚴(yán)重，成孔周期比較長(zhǎng)，進(jìn)尺的速度緩慢，其施工成本要比沖擊鉆高出5倍左右，一旦在施工的過(guò)程中遇到硬度高的花崗巖、大塊石或者是大漂石時(shí)，回轉(zhuǎn)鉆機(jī)就無(wú)法繼續(xù)施工了，只能用沖擊鉆機(jī)來(lái)完成施工。

（4）從對(duì)環(huán)境所造成的影響方面來(lái)看，沖擊鉆對(duì)四周環(huán)境所造成的噪音污染比較嚴(yán)重，回轉(zhuǎn)鉆對(duì)四周環(huán)境所造成的噪音污染相對(duì)小一點(diǎn)。在對(duì)堅(jiān)硬基礎(chǔ)巖面進(jìn)行施工的時(shí)候，沖擊鉆所造成的噪音污染較大，會(huì)影響附近人們的正常休息。

5.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在工程的基礎(chǔ)施工時(shí)，對(duì)設(shè)備的選擇非常重要，以實(shí)際地質(zhì)情況來(lái)選擇最佳的施工技術(shù)和施工機(jī)械裝置，從施工所使用的機(jī)械設(shè)備和施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行分析，可以看出在粉砂層、亞粘土、粘土以及淤泥質(zhì)土層中進(jìn)行施工的時(shí)候，如果使用的是回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，就會(huì)使施工成本得到有效的降低，使成孔質(zhì)量得到明顯的提升。由于樁機(jī)的自身重量不高，在進(jìn)行移動(dòng)的時(shí)候就會(huì)比較便利，回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的施工噪音非常小，由此可見(jiàn)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的使用范圍比較廣泛。在對(duì)復(fù)雜地質(zhì)進(jìn)行施工時(shí)，比如基巖、塊石、卵礫石以及漂石等，使用沖擊鉆機(jī)較為適應(yīng)，因可縮短施工周期，提高工作效益，且能保證工程的質(zhì)量。例如在工期較緊、環(huán)保要求較高、地基承載力較好的粘土、亞粘土、粉砂層、卵礫石、漂石均可考慮采用旋挖鉆進(jìn)行施工。所以，在對(duì)鉆孔樁進(jìn)行施工的時(shí)候，需要考慮的因素主要包括施工成本、地質(zhì)情況、工期要求以及施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況等，在選擇施工技術(shù)和施工設(shè)備的時(shí)候一定要采取科學(xué)的辦法，確保施工技術(shù)的水平較高，在確保施工安全、施工工期以及施工質(zhì)量的前提下，不斷提升工程施工的效益。