長螺旋潛孔錘鉆機與旋挖鉆機組合在硬質(zhì)巖地區(qū)的應(yīng)用

肖穎

摘要：旋挖鉆機是鉆土及破碎基層成孔施工效率高，但對于較完整、裂隙不發(fā)育的中～硬質(zhì)的巖層，旋挖鉆機效率低。長螺旋潛孔錘鉆機“吃硬不吃軟”，鉆巖快，鉆土慢。文章著重介紹用長螺旋潛孔錘鉆機與旋挖鉆機組合在硬質(zhì)巖地區(qū)施工，較好地克服了兩種機械的不足，施工工藝技術(shù)完善，施工質(zhì)量可靠，縮短工期，節(jié)約施工成本。

關(guān)鍵詞：旋挖鉆機；長螺旋潛孔錘；硬質(zhì)巖

旋挖鉆機是國內(nèi)廣泛應(yīng)用在樁基礎(chǔ)成孔作業(yè)中的一種施工機械，在土層及破碎巖層中成孔施工效率高，但對于較完整、裂隙不發(fā)育的中～硬質(zhì)的巖層，旋挖鉆機效率低，鉆頭更換頻繁，鉆齒磨損嚴(yán)重，進尺慢，鉆進過程中需要很大的鉆壓和輸出扭矩，對鉆機的損耗大，成本高，施工經(jīng)濟性較差。長螺旋潛孔錘鉆機利用壓縮空氣驅(qū)動潛孔錘缸體內(nèi)的活塞，高頻沖擊潛孔錘鉆頭，使之產(chǎn)生較大的沖擊力，從而對巖石施以粉碎性破壞，是破碎巖石的最有效手段，但潛孔錘“吃硬不吃軟”，鉆粘質(zhì)土層時粘土容易堵塞底部氣孔，造成鉆土效率低。因此，長螺旋潛孔錘鉆機與旋挖鉆機組合在硬質(zhì)巖地區(qū)施工較好地克服了兩種機械的不足，提高施工質(zhì)量、效率，節(jié)約施工成本。

1.特點

1.1施工效率高。目前國內(nèi)遇堅硬巖成孔方法主要為旋挖鉆機、沖孔樁機和長螺旋潛孔錘鉆機成孔三種。沖孔樁機成孔施工效率低，需要的泥漿多，環(huán)境污染嚴(yán)重，旋挖機鉆堅硬巖石效率低，鉆頭磨損大，成本高，但鉆土效率高，而長螺旋潛孔錘鉆機鉆土效率低，但破碎較完整、裂隙不發(fā)育的中、硬質(zhì)的巖石的效率高，因此，將長螺旋潛孔錘鉆機與旋挖鉆機兩種成孔工藝相結(jié)合，揚長避短，聯(lián)合施工，綜合利用施工場地，提高施工效率。

1.2成本低。潛孔錘的球齒采用硬質(zhì)合金鉆頭，在堅硬巖石中使用，既有利于破巖，又有比金剛石鉆頭壽命高的適應(yīng)性，大大降低了鉆頭成本。

1.3質(zhì)量保證。長螺旋潛孔錘鉆機因鉆具轉(zhuǎn)速低，鉆具對孔壁的碰撞機會較少，而且鉆進方法是以高頻對孔底沖擊，消除了巖石或傾斜地層產(chǎn)生孔斜的影響，從而提高鉆孔的垂直度，同時，也可減少孔壁巖石坍塌。

1.4環(huán)保。潛孔錘鉆進采用的無循環(huán)干式作業(yè)，空氣既作為動力又作為排渣介質(zhì)，不污染環(huán)境。

2.適用范圍

2.1適用于各類房建及橋梁工程樁、各類支護樁、各類地基改良處理及山體滑坡防治等工程領(lǐng)域，范圍涵蓋大部分廣西硬質(zhì)巖地區(qū)，適用范圍相當(dāng)廣。

2.2適用于樁徑中1200以下，巖石抗壓強度60Mpa以上，鉆巖石深度3m以上。

3.工藝原理

長螺旋潛孔錘鉆機與旋挖鉆機組合在硬質(zhì)巖地區(qū)施工是將旋挖鉆孔和長螺旋潛孔錘成孔兩種成孔工藝相配合，根據(jù)項目巖土工程勘察資料，旋挖鉆孔主要用于填土、粘土、粉土、砂性土、砂卵礫石層等軟土，可較大程度提高成孔速度；長螺旋潛孔錘成孔主要用于較完整、裂隙不發(fā)育的中、硬質(zhì)的灰?guī)r。兩種成孔工藝配合使用，揚長避短，處理效果好，節(jié)約成本和工期。

4.操作要點

4.1旋挖鉆機鉆孔。鉆機鉆頭對準(zhǔn)十字線交點，符合要求后開始鉆進，采取隔二、三個樁的跳樁且大于3倍樁直徑鉆孔方式。開始鉆進時，適當(dāng)控制進尺，低檔慢速鉆進。鉆至護壁刃腳下1m后，可按土質(zhì)以正常速度鉆進。在鉆進過程中，不可進尺太快，尤其碰到孔內(nèi)一邊土，一邊孤石時，不能加壓鉆進，以免鉆頭偏離，以致偏孔。在粘土中鉆進，鉆錐所受阻力大，則選用尖底鉆錐、中等轉(zhuǎn)速、大泵量鉆進。鉆進過程中，每進尺2～3m，檢查鉆孔直徑和垂直度，當(dāng)鉆至巖石層面時停鉆。

4.2螺桿式壓縮機與潛孔錘的連接。螺桿式壓縮機采用高壓膠管與配氣裝置——空氣儲氣罐（下圖中紅色裝置）連接，空氣儲氣罐通過膠管連接至長螺旋鉆機頂部動力頭，通過動力頭下放膠管至潛孑L錘底部，要求連接部位密封，避免因風(fēng)量的下降而影響潛孔錘正常工作。

4.3潛孔錘鉆孔。（1）風(fēng)壓。啟動空氣壓縮機，風(fēng)壓控制在0.8Mpa-1.5Mpa，潛孑L錘旋轉(zhuǎn)振動，開動鉆機內(nèi)外動力頭進行沖鉆。為防止偏孔，開始時慢速沖擊。（2）鉆壓。長螺旋潛孔錘全面鉆進時，鉆壓在41-68N/cm2。鉆壓是為保證鉆頭齒與巖石緊密接觸，克服沖擊器及鉆具的反彈力，以便有效地傳遞來自沖擊器的沖擊力。（3）鉆速。長螺旋潛孔錘鉆進是以沖擊巖石成孔，鉆進時，控制回轉(zhuǎn)速度，改變鉆頭合金的沖擊破巖位置，避免重復(fù)破碎，轉(zhuǎn)速過高會造成鉆頭嚴(yán)重磨損和鉆進效率降低。因此，鉆速選擇在20-50轉(zhuǎn)，分，巖石強度高的選用低轉(zhuǎn)速，巖石強度偏低的選用較高轉(zhuǎn)速。（4）鉆進。沖鉆過程中采用勻速慢進，遇阻力大時潛孔錘向上提升，提升距離約0.30-0.50m，再次隨旋轉(zhuǎn)振動沖擊進尺。潛孔錘一面沖擊鉆進，一面同時排渣，直至孔深達(dá)到設(shè)計要求。（5）排渣清孔。長螺旋潛孔錘鉆至終孔條件后，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、勘察及設(shè)計等單位驗收確認(rèn)?？諌簷C氣壓達(dá)到8-12Mpa壓力清孔2-3分鐘，隨螺旋桿提升排除沉渣。在放鋼筋籠之前，若發(fā)現(xiàn)有掉渣或塌孔，需再用旋挖鉆機清孔鉆具對孔底沉渣進行反復(fù)撈取。采用標(biāo)定測繩，測繩采用鋼絲測繩，20m以內(nèi)測錘重2Kg，20m以上測錘重3Kg，測繩上附有刻度，通過測繩來測定孔深及沉渣厚度。

5.材料與設(shè)備

5.1材料。截齒撈沙鉆具、清孔鉆具、高壓氣管、鋼絲測繩等。

5.2施工機械設(shè)備。螺桿式壓縮機（JF-200A 20.5/1.3）、長螺旋潛孔錘鉆機、旋挖鉆機、空氣儲氣罐、反鏟挖掘機等。

6.質(zhì)量控制

6.1成孔質(zhì)量控制要點。（1）成孔前為保證樁的垂直度，需前后、左右調(diào)整鉆機的水平度。（2）為控制樁位偏差，成孔前用儀器精確定出樁位中心點，每個樁位上插上標(biāo)記，開鉆時，鉆頭中心對準(zhǔn)標(biāo)記方可開鉆。

6.2旋挖機鉆孔質(zhì)量控制。通過鉆機本身自帶的儀器，從X-Y兩個方向?qū)︺@孔的垂直度進行檢查較正，傾斜度不得大于1%。

6.3潛孔錘鉆孔垂直度控制。（1）安裝鉆機時，要使轉(zhuǎn)盤、底座水平，起重滑輪、固定鉆桿的卡孔和護筒中心三者在一條豎直線上，鉆桿、接頭逐個檢查，及時調(diào)正。（2）每次移機就位后，根據(jù)場地軟硬情況，調(diào)整千斤頂、底座，機械調(diào)平調(diào)直后開時鉆進。鉆孔過程中，隨時量測吊線與樁機塔架上的垂直度標(biāo)識角度，發(fā)現(xiàn)垂直度偏差大于1%時，調(diào)整四個立腳千斤頂，使垂直度標(biāo)識回位到標(biāo)記點。（3）啟對螺桿式壓縮機驅(qū)動潛孔錘開鉆時，應(yīng)低速鉆進，并經(jīng)常復(fù)核鉆桿的垂直度，及時調(diào)整。（4）樁孔垂直度控制在1%內(nèi)。

6.4沉渣控制。鉆進至樁孔深度后，使用截齒撈沙斗在不加壓的情況下空轉(zhuǎn)數(shù)圈，使得樁底盡量平坦，便于清渣。然后采用平底清孔鉆具反復(fù)清渣，直至沉渣達(dá)到設(shè)計要求。沉渣驗收合格后，立刻下放鋼筋籠灌，減少懸浮顆粒下沉。

7.結(jié)語

長螺旋潛孔錘鉆機鉆巖快，損耗低，彌補了旋挖機鉆巖慢、損耗大、成本高，而旋挖鉆機鉆土速度快，兩種機械組合施工，充分利用施工場地及不同成孔工藝，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，密切配合使用，加快了施工進度，提高了施工質(zhì)量，工程實踐中獲得成功應(yīng)用，工藝成熟可靠。