旋挖鉆機(jī)在宜昌城區(qū)樁基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用

龍 勝

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

旋挖鉆機(jī)在宜昌城區(qū)樁基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用

龍 勝

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

旋挖鉆機(jī)取代人工挖孔擴(kuò)底灌注樁施工，在宜昌城區(qū)得到成功應(yīng)用，取得了縮短工期、降低成本的良好效果。本文通過工程施工案例分析，論證了旋挖鉆機(jī)在建筑工程領(lǐng)域的適用性，分析了經(jīng)濟(jì)效益的比較優(yōu)勢，驗(yàn)證了安全、高效、環(huán)保等社會效益。

旋挖鉆機(jī) 擴(kuò)底灌注樁 建筑工程 旋挖成孔 宜昌城區(qū)

1 概述

旋挖鉆機(jī)是一種適合建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的施工機(jī)械，主要適用于在淤泥質(zhì)土、粘土、砂土、卵石層、風(fēng)化砂巖等土層和巖層中施工，在灌注樁、連續(xù)墻、基礎(chǔ)加固等多種地基基礎(chǔ)施工中得到廣泛應(yīng)用。旋挖鉆機(jī)的額定功率一般為125kW～450kW，動力輸出扭矩為120kN·m～400kN·m，最大成孔直徑可達(dá)1.5m～4m，最大成孔深度為60m～90m，可以滿足各類大型基礎(chǔ)施工的要求。

宜昌城區(qū)地貌為丘陵，建筑場地地形一般起伏較大，場區(qū)土層一般為雜填土、耕土、粉質(zhì)粘土，覆蓋層厚度大多不超過10m，回填土場區(qū)覆蓋層厚度視回填土層厚度而定?；鶐r一般為白堊系紅色砂巖、礫巖、泥巖等，埋深較淺，巖層產(chǎn)狀平緩，厚度可達(dá)數(shù)百m。

建筑場區(qū)地下水位一般較高，土層一般為含水透水層，賦存上層滯水，主要接受大氣降水補(bǔ)給，通過蒸發(fā)排泄。上層滯水水量大小直接受大氣降水控制。

近20年來，宜昌城區(qū)樁基選型大多為人工挖孔灌注端承樁，持力層選為中等風(fēng)化砂巖；最小樁徑1m，大直徑樁多大于2m，樁端一般人工擴(kuò)底以提高單樁承載力。宜昌地區(qū)人工成孔灌注樁樁長一般在15m以內(nèi)，超過15m的較少。人工挖孔灌注樁不需要大型機(jī)械設(shè)備，施工方便，速度較快，成孔直觀，樁身質(zhì)量容易保障。

但是，人工挖孔灌注樁施工中安全性較差，挖孔中常見淤泥、塌孔、涌水、觸電、氣體中毒等安全隱患。人工成本上升也較快。

近兩年來，由于旋挖鉆機(jī)施工技術(shù)的進(jìn)步，扭矩越來越大，擴(kuò)底工藝也已經(jīng)成熟。因此，宜昌城區(qū)部分在建工程將人工挖孔成孔改成了旋挖鉆機(jī)成孔，也有在人工挖孔成孔遇到困難后，中途改為旋挖鉆機(jī)成孔的工程實(shí)例，在工期和成本上均取得了較好的效果，促進(jìn)了技術(shù)進(jìn)步，解放了生產(chǎn)力。目前在宜昌城區(qū)，旋挖鉆機(jī)成孔擴(kuò)底灌注樁已經(jīng)形成了取代人工挖孔擴(kuò)底灌注樁的趨勢。

2 旋挖鉆機(jī)的特點(diǎn)

旋挖鉆機(jī)最先應(yīng)用于公路、鐵路、市政等交通設(shè)施橋梁的橋樁施工，隨著大扭矩旋挖鉆機(jī)及其擴(kuò)底鉆頭研制成功，在滿足了入巖施工和擴(kuò)底施工的工藝需求后，宜昌地區(qū)才將旋挖鉆機(jī)應(yīng)用到房屋建筑工程的樁基礎(chǔ)施工中。旋挖鉆機(jī)施工具有以下優(yōu)點(diǎn)：

2.1 設(shè)備性能先進(jìn)，自動化程度高，勞動強(qiáng)度低

旋挖鉆機(jī)為履帶式全液壓自行式鉆機(jī)，采用全套液壓系統(tǒng)，有些還配備先進(jìn)的電腦操作系統(tǒng)。旋挖鉆機(jī)的機(jī)、電、液一體化高度集中，結(jié)構(gòu)緊湊，操縱靈活方便，機(jī)械化、自動化程度高，施工現(xiàn)場內(nèi)可自行移動，自立桅桿，移動、對孔位方便、快捷；采用伸縮式鉆桿，節(jié)省了人力和加接鉆桿的時(shí)間，輔助時(shí)間少，時(shí)間利用率高。

2.2 鉆進(jìn)效率高

旋挖鉆機(jī)可根據(jù)地層情況配置不同的鉆頭，在粘性土層可使用長鉆筒，加快鉆進(jìn)速度；對于砂卵石含量較大的地層可使用短鉆筒，配合泥漿護(hù)壁，控制鉆速；對于含孤石、漂石及較硬巖石地層可換用長、短螺旋鉆頭進(jìn)行處理，松動后再換上鉆筒繼續(xù)鉆進(jìn)。與常規(guī)鉆機(jī)相比，旋挖鉆機(jī)回轉(zhuǎn)扭矩大，并可根據(jù)地層情況自動調(diào)整，鉆壓大，并易于控制。同時(shí)由于旋挖鉆進(jìn)鉆頭直接從孔內(nèi)提取巖土，故其鉆進(jìn)速度非常高。

2.3 成樁質(zhì)量好

旋挖鉆進(jìn)對地層擾動小，護(hù)壁泥皮薄，形成的孔壁為粗糙型，有利于增加樁側(cè)摩阻力，保證樁基設(shè)計(jì)承載力；同時(shí)孔底沉渣少，易于清孔，提高樁端承載力。

2.4 環(huán)境污染小

旋挖鉆機(jī)為干式或無循環(huán)泥漿鉆進(jìn)，所用泥漿量僅為正反循環(huán)鉆進(jìn)的l/10～1/20，因而施工現(xiàn)場整潔，對環(huán)境造成的污染??；同時(shí)旋挖鉆機(jī)振動小，噪聲低。

3 旋挖鉆機(jī)施工工藝

3.1 成孔

成孔工藝流程：旋挖鉆機(jī)就位→埋設(shè)護(hù)筒→鉆頭輕著地后旋轉(zhuǎn)開鉆，當(dāng)鉆頭內(nèi)裝滿土砂料時(shí)提升出孔外→旋挖鉆機(jī)旋回，將其內(nèi)的土砂料傾倒在土方車或地上→關(guān)上鉆頭活門，旋挖鉆機(jī)旋回到原位，鎖上鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)體→放下鉆頭→鉆孔完成，清孔并測定深度→放入鋼筋籠和導(dǎo)管→進(jìn)行混凝土灌注→拔出護(hù)筒并清理樁頭沉淤回填，成樁。當(dāng)?shù)叵滤^小或無易垮塌的淤泥層或砂礫層時(shí)，無須埋設(shè)護(hù)筒和泥漿護(hù)壁。

采用鉆頭鉆進(jìn)，應(yīng)根據(jù)不同層次的土質(zhì)結(jié)構(gòu)，選擇不同的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速和進(jìn)尺進(jìn)行控制。在砂層鉆進(jìn)和進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化層后，因土層太硬會引起鉆錐跳動及偏斜、加大鉆桿擺動，故應(yīng)選擇低檔慢速，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速參數(shù)取值13v/min～40v/min，成孔深度按設(shè)計(jì)要求控制。

3.2 旋挖鉆機(jī)鋼筋籠制安

旋挖機(jī)挖土清渣達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，開始下放鋼筋籠，其制安必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行。主筋、箍筋應(yīng)焊接均勻，搭接長度及焊縫應(yīng)符合規(guī)范要求，安裝時(shí)應(yīng)安裝護(hù)塊，以確保周正及保護(hù)層厚度。鋼筋籠的制作偏差應(yīng)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3.3 旋挖鉆機(jī)混凝土澆筑

在導(dǎo)管接駁完畢后，將混凝土隔水栓吊放在臨近泥漿面位置，導(dǎo)管底端到孔底距離控制在0.4m左右，以便能順利排出混凝土隔水栓。開始灌注前，儲料斗內(nèi)儲備的混凝土量應(yīng)不少于1.0m3，以便在混凝土隔水栓被擠出導(dǎo)管后，能將導(dǎo)管底端一次性埋入水下混凝土中0.8m以上，適時(shí)提升或拆卸導(dǎo)管，確保導(dǎo)管底端埋入混凝土面以下1m～4m，灌注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。一旦發(fā)生機(jī)具故障或停電停水及導(dǎo)管堵塞或進(jìn)水等事故時(shí)，應(yīng)采取有效措施處理，盡快恢復(fù)灌注混凝土，同時(shí)做好記錄。

3.4 旋挖鉆機(jī)孔內(nèi)事故預(yù)防措施

(1)選擇有經(jīng)驗(yàn)、責(zé)任心強(qiáng)的施工隊(duì)伍，保證操作人員的素質(zhì)；

(2)加強(qiáng)鉆具檢查，對加工不良的鉆具嚴(yán)禁使用；

(3)對孔內(nèi)水頭高度、泥漿的相對密度和粘度經(jīng)常觀察和檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。尤其在鉆孔排渣、提錐除土或因故停鉆時(shí)，應(yīng)保持孔內(nèi)規(guī)定水位和規(guī)定的泥漿性能指標(biāo)，以防坍孔；

(4)鉆孔作業(yè)應(yīng)分班連續(xù)進(jìn)行，在土層變化處撈取渣樣判明土層，并與地質(zhì)資料核對，根據(jù)土層情況采取相應(yīng)措施，保證施工質(zhì)量；

(5)升降鉆錐須平穩(wěn)，鉆錐提出井口應(yīng)防止碰撞護(hù)筒或孔壁，防止鉤掛護(hù)筒底部，鉆桿的拆裝應(yīng)迅速。

3.5 旋挖鉆機(jī)施工應(yīng)注意的問題

(1)土層中成孔與鋼護(hù)筒安設(shè)的垂直度對樁體垂直度影響巨大，必須按設(shè)計(jì)要求控制；

(2)定位用的混凝土護(hù)筒與鋼護(hù)筒須合理配套使用，才能有效縮短鉆機(jī)定位時(shí)間，提高施工效率；

(3)軟巖及土層中使用旋挖斗能一次成孔，但在硬巖中應(yīng)先用螺旋鉆頭成小孔，然后用旋挖斗擴(kuò)挖成孔。

3.6 旋挖鉆機(jī)在施工中遇到的問題及解決辦法

3.6.1 坍孔

在灌注過程中如發(fā)現(xiàn)井孔護(hù)筒內(nèi)泥漿位忽然上升溢出護(hù)筒，隨即驟降并冒出氣泡，應(yīng)懷疑是坍孔征象，可用測深錘探測。如測深錘原系停掛在混凝土表面未取出而被埋不能上提，或測深錘探測混凝土面時(shí)達(dá)不到原來的深度，相差很多，均可證實(shí)確為坍孔。

坍孔原因可能是護(hù)筒底腳周圍漏水，孔內(nèi)水位降低或在潮汐河流中，當(dāng)漲潮時(shí)孔內(nèi)水位差減小，不能保持原有靜水壓力，以及由于護(hù)筒周圍堆放重物或機(jī)器振動等，均可引起坍孔。

發(fā)生坍孔后應(yīng)查明原因，采取相應(yīng)措施處理，如保持或加大水頭、移開重物、排除振動等，防止繼續(xù)坍孔，然后用吸泥機(jī)吸出坍入孔中的泥土，如不再繼續(xù)坍孔，可恢復(fù)正常灌注。坍孔不嚴(yán)重時(shí)，可回填至坍孔位置以上，并采取改善泥漿性能、加高水頭、埋深護(hù)筒等措施，繼續(xù)鉆進(jìn)。坍孔嚴(yán)重時(shí)應(yīng)立即將鉆孔全部用砂或小礫石夾粘土回填，暫停一段時(shí)間后查明坍孔原因，采取相應(yīng)措施重鉆。坍孔部位不深時(shí)可采取深埋護(hù)筒法，將護(hù)筒周圍土夯實(shí)重新鉆孔。

3.6.2 孔身偏斜

遇有孔身偏斜、彎曲時(shí)，應(yīng)分析原因進(jìn)行處理。一般可在偏斜處吊住鉆錐反復(fù)掃孔，使鉆孔正直；偏斜嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)回填粘性土到偏斜處，待沉積密實(shí)后再鉆進(jìn)。

3.6.3 擴(kuò)孔、縮孔

遇有擴(kuò)孔、縮孔時(shí)，應(yīng)采取防止坍孔和防止鉆錐擺動過大的措施處理?？s孔是鉆錐磨損過甚、焊補(bǔ)不及時(shí)，或因地層中有遇水膨脹的軟土、粘土泥巖造成。前者應(yīng)注意及時(shí)焊補(bǔ)鉆錐，后者應(yīng)采用失水率小的優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁。已發(fā)生縮孔時(shí)，宜在縮孔處用鉆錐上下反復(fù)掃孔，以擴(kuò)大孔徑。

3.6.4 糊鉆、埋鉆

糊鉆、埋鉆常出現(xiàn)在正循環(huán)(含潛水鉆機(jī))內(nèi)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)和沖擊鉆進(jìn)中，應(yīng)對泥漿稠度、鉆渣進(jìn)出口、鉆桿內(nèi)徑大小、排渣設(shè)備進(jìn)行檢查計(jì)算，并控制適當(dāng)?shù)倪M(jìn)尺；若已嚴(yán)重糊鉆，應(yīng)停鉆提出鉆錐，清除鉆渣。

3.6.5 卡鉆

卡鉆常發(fā)生在沖擊鉆孔施工中，卡鉆后不宜強(qiáng)提只宜輕提，輕提不動時(shí)可用小沖擊鉆錐沖擊，或用沖、吸的方法將鉆錐周圍的鉆渣松動后再提出。

3.6.6 掉鉆落物

掉鉆落物時(shí)宜迅速用打撈叉、鉤、繩套等工具打撈，若落體已被泥沙埋住，應(yīng)按前述各條，先清除泥砂，使打撈工具接觸落體后再行打撈。

在任何情況下，嚴(yán)禁施工人員進(jìn)入沒有護(hù)筒或其它防護(hù)設(shè)施的鉆孔中處理故障。當(dāng)必須下護(hù)筒或其它防護(hù)設(shè)施的鉆孔時(shí)，應(yīng)檢查孔內(nèi)無有害氣體，并備齊防毒、防溺、防坍埋等安全設(shè)施后方可行動。

4 結(jié)論

宜昌地區(qū)，建筑樁基施工中，旋挖鉆機(jī)成孔擴(kuò)底灌注樁正在逐步取代人工挖孔擴(kuò)底灌注樁。旋挖鉆機(jī)不僅有成本上的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，還有高效，安全，環(huán)保，技術(shù)先進(jìn)等社會效益，值得推廣應(yīng)用。

TU473.14

B

2095-1809(2016)06-0001-03

龍 勝(1970-)，男，湖北荊門人，副總經(jīng)理，高級工程師，從事建筑工程技術(shù)管理工作。

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