旋挖鉆機(jī)與循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)配合施工的技術(shù)分析

程 遙

上海建工七建集團(tuán)有限公司 上海 200050

1 工程概況及難點(diǎn)

某工程的工程樁采用φ600、φ700、φ800 mm端承摩擦型鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)40～53 m不等?；娱_(kāi)挖深度4.3～5.3 m，基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)主要采用鉆孔灌注樁結(jié)合水泥攪拌樁的止水帷幕，圍護(hù)樁長(zhǎng)7～8 m不等。涉及大塊巖石的障礙物區(qū)域主要位于暗塘分布區(qū)及原貨運(yùn)碼頭區(qū)域范圍，原貨運(yùn)碼頭主要以碎石及大塊巖石堆填，后期因受到人工破壞，下部塘渣呈零星分布，造成了圍護(hù)樁及工程樁施工困難[1]。

經(jīng)勘察單位進(jìn)一步加密勘探查明：工程樁施工范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)部分連續(xù)塊石層及不均勻分布的零星塊石，塊石底部深度為3.0～8.1 m，埋深差異較大。圍護(hù)樁距離西側(cè)市政道路4.3 m，距離杭甬鐵路29.2 m，并且該施工區(qū)域原是貨運(yùn)碼頭，地下水豐富，不適合大面積開(kāi)挖換填，施工難度大。此區(qū)域共涉及2幢號(hào)樓工程樁131根、鉆孔灌注圍護(hù)樁81根，涉及區(qū)域較大.。經(jīng)與建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、勘察單位商討研究，考慮了多種方案進(jìn)行比選。

2 機(jī)械設(shè)備及施工方案比選

1）旋挖鉆機(jī)。優(yōu)點(diǎn)：適用于黏性土、砂土、粉土、碎石及硬巖地質(zhì)施工，成孔直徑在0.5～6.0 m，成孔最大深度可達(dá)90 m，成樁效率高[2-3]。缺點(diǎn)：噪聲大、擾民，容易頸縮、坍孔，費(fèi)用高，容易卡鉆等。

2）沖擊鉆機(jī)。優(yōu)點(diǎn)：適用于硬巖等地質(zhì)，費(fèi)用低。缺點(diǎn)：在黏度較大的軟土地質(zhì)成孔難度大、成孔效率低，充盈系數(shù)較大，容易坍孔等。

3）開(kāi)挖換填后循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)跟進(jìn)施工。換填法適合埋深較淺的障礙物處理，而現(xiàn)場(chǎng)塊石埋深最大達(dá)8 m，施工區(qū)域鄰近道路及鐵路，并且圍護(hù)樁施工范圍內(nèi)也涉及大塊巖石，所以該方案只適合周邊工程狀況較好的情況下施工。

4）旋挖鉆機(jī)與循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)配合施工。利用旋挖鉆機(jī)適用于硬巖碎石的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行引孔掃除地下障礙物，鉆孔深度控制在10 m左右，然后用循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆孔成樁[4]。

根據(jù)工程特點(diǎn)及工期要求，經(jīng)比選，選用了經(jīng)濟(jì)費(fèi)用相對(duì)合理、工期也能保證的旋挖鉆機(jī)引孔加循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成樁的組合方案。

3 施工技術(shù)方案

3.1 施工方案及施工工藝流程

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工程量及2種機(jī)械的成孔效率，現(xiàn)場(chǎng)配備1臺(tái)SR220c旋挖鉆機(jī)，進(jìn)行引孔及處理地下障礙物施工，配備4臺(tái)GPS-10型正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成樁施工，工程樁采用從上而下的退打方式施工，圍護(hù)樁采用隔樁跳打的施工順序，現(xiàn)場(chǎng)配備鋼護(hù)筒25個(gè)。主要施工思路：工程樁施工前，旋挖鉆機(jī)先做引孔及處理地下障礙物工作，然后正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)正常鉆進(jìn)成樁。圍護(hù)樁施工時(shí)，由于圍護(hù)樁樁長(zhǎng)在7～8 m不等，所以由旋挖鉆機(jī)單獨(dú)成樁，工程樁按圖1編號(hào)順序進(jìn)行退打，圍護(hù)樁間隔成樁，按①⑤⑨→②⑥⑩→……順序進(jìn)行施工。

圖1 工程樁成樁流程

圖2 圍護(hù)鉆孔樁成樁流程

工藝流程：前期準(zhǔn)備→測(cè)量定位→護(hù)筒埋設(shè)→旋挖鉆機(jī)就位→旋挖鉆機(jī)鉆孔（鉆進(jìn)深度約10 m）→旋挖鉆機(jī)移位→循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)就位→二次測(cè)量定位→鉆孔、泥漿循環(huán)、清孔→安放鋼筋籠和鋼導(dǎo)管→二次清孔→澆筑水下混凝土→混凝土養(yǎng)護(hù)→拔出護(hù)筒→成樁。

在整個(gè)樁基工程施工過(guò)程中，工程樁及圍護(hù)樁的施工順序、旋挖鉆機(jī)的鉆進(jìn)速度、兩種設(shè)備交替施工的搭接、二次測(cè)量定位、泥漿相對(duì)密度的控制等都會(huì)對(duì)成樁的質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響，因此，我們要根據(jù)機(jī)械設(shè)備的性能及現(xiàn)場(chǎng)工況進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)分析及應(yīng)用，掌握好2種樁機(jī)的施工技術(shù)要點(diǎn)[5-8]。

3.2 技術(shù)要點(diǎn)

3.2.1 前期準(zhǔn)備

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)施工區(qū)域的場(chǎng)地進(jìn)行平整，然后對(duì)工程樁和圍護(hù)樁進(jìn)行測(cè)量定位，用木樁標(biāo)注出所有樁位，并在木樁上用紅色油漆標(biāo)注樁徑大小。現(xiàn)場(chǎng)合理布置泥漿池和清水池的平面位置，然后根據(jù)旋挖鉆機(jī)及循環(huán)鉆機(jī)在施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際平面尺寸，并考慮混凝土攪拌車及材料運(yùn)輸車輛的行車路徑，來(lái)合理地確定工程樁及圍護(hù)樁的施工順序。最終根據(jù)工期及工作面確定旋挖鉆機(jī)和循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的需求數(shù)量，現(xiàn)場(chǎng)配置符合施工要求的配電箱、鋼板、路基板、挖機(jī)、吊車等機(jī)械設(shè)備。

3.2.2 旋挖鉆機(jī)施工

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)樁位中心線進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)，護(hù)筒埋設(shè)完畢后，對(duì)護(hù)筒的垂直度和平整度進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)平面誤差大于50 mm、豎直傾斜大于1%、筒位距孔心偏差大于50 mm時(shí)，應(yīng)及時(shí)糾偏，尤其是旋挖樁引孔的垂直度控制。另外，護(hù)筒埋設(shè)高度宜高出施工地面0.3 m，同時(shí)要滿足孔內(nèi)泥漿液面的高度要求。

旋挖鉆機(jī)應(yīng)配備1名駕駛員及1名指揮員，在行走就位時(shí)應(yīng)根據(jù)指揮員指示，緩慢行進(jìn)，準(zhǔn)確落位。鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中，嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，預(yù)防坍孔、頸縮和卡鉆等現(xiàn)象。當(dāng)鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)巨響或鉆進(jìn)速率明顯降低時(shí)，要考慮可能已經(jīng)碰到了堅(jiān)硬的塊石，這時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整機(jī)械設(shè)備的工作壓力，緩慢鉆進(jìn)，防止卡鉆及鉆頭損壞。如不及時(shí)調(diào)整工作壓力，可能會(huì)造成孔壁傾斜及坍孔現(xiàn)象。

本工程旋挖鉆機(jī)負(fù)責(zé)前期引孔及清掃地下障礙物的工作（鉆進(jìn)深度約為10 m），所以旋挖鉆機(jī)的施工控制尤為重要，這10 m的成孔質(zhì)量關(guān)系到后續(xù)循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的施工。在施工中，嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速率，鉆到規(guī)定深度后，應(yīng)靜止10～20 min，然后緩慢提升鉆頭，檢查是否有坍孔及頸縮，因?yàn)樾阢@機(jī)要經(jīng)常提鉆倒土，然后再下鉆，這樣孔道上部會(huì)受到多次的擾動(dòng)，所以為了保證孔壁的穩(wěn)定，在施工過(guò)程中要嚴(yán)格控制好提鉆、放鉆和鉆進(jìn)的速度。另外，泥漿相對(duì)密度的控制也是十分的關(guān)鍵，定時(shí)監(jiān)控泥漿相對(duì)密度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)碎石情況將泥漿的相對(duì)密度控制在1.3以上。如有坍孔現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)技術(shù)措施處理。

3.2.3 兩種機(jī)型交替施工

在施工中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，將600、700 mm這2種直徑的樁全部改為800 mm直徑的樁，以此來(lái)保證2種不同的機(jī)械設(shè)備在成樁過(guò)程中的質(zhì)量要求。旋挖鉆機(jī)完成掃孔后，由指揮員指揮，按照施工順序緩慢行走到下一樁位，行走路線要嚴(yán)格按計(jì)劃行車路線執(zhí)行，因?yàn)樾阢@機(jī)自身質(zhì)量大，在移位的過(guò)程中，可能會(huì)造成已完成的孔和樁的損壞?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)及時(shí)對(duì)旋挖鉆機(jī)完成的孔洞進(jìn)行覆蓋保護(hù)，防止孔洞被破壞及人員墜落。回轉(zhuǎn)鉆機(jī)就位后，對(duì)機(jī)械的平整度和穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)，必要時(shí)進(jìn)行相關(guān)的校正，保證回轉(zhuǎn)鉆機(jī)平整穩(wěn)固。

3.2.4 正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)施工

回轉(zhuǎn)鉆機(jī)就位后，進(jìn)行二次測(cè)量定位，保證樁位置的正確性。二次測(cè)量工作非常重要，它將影響成樁的質(zhì)量，也是2種設(shè)備交接工作必不可少的環(huán)節(jié)。測(cè)量完畢后，回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)入正常鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過(guò)程中按照工序要求，控制好鉆進(jìn)速度、泥漿相對(duì)密度，保證鉆桿垂直。清孔時(shí)，泥漿相對(duì)密度不得大于1.1，含砂率應(yīng)小于2%，黏度小于20 Pa·s，同時(shí)控制好沉渣厚度。鋼筋籠應(yīng)分節(jié)制作，控制好主筋的搭接距離以及箍筋間距，吊放鋼筋籠應(yīng)小心輕放，避免碰壞孔壁和造成鋼筋籠變形，鋼筋籠放入孔道中的時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)及時(shí)澆筑水下混凝土。

鋼筋籠吊放完成后下放導(dǎo)管澆筑水下混凝土，導(dǎo)管內(nèi)壁應(yīng)整潔光滑，導(dǎo)管連接應(yīng)緊密，并做試拼試壓，檢查是否漏水 ，檢查隔水栓性能是否良好，導(dǎo)管底部距離孔底間距宜為0.3～0.5 m。初灌注混凝土?xí)r導(dǎo)管應(yīng)埋入混凝土面1 m以上。澆筑過(guò)程中，導(dǎo)管埋入混凝土的深度控制在3～6 m。混凝土澆筑前應(yīng)和攪拌站、交通運(yùn)輸部門等做好溝通，保證混凝土供應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行。澆筑完畢后按規(guī)定做好相關(guān)養(yǎng)護(hù)工作。

3.3 施工效果

通過(guò)2種機(jī)械設(shè)備的相輔施工，最終解決了回轉(zhuǎn)鉆機(jī)無(wú)法鉆進(jìn)的問(wèn)題，保證了工程進(jìn)度，成樁質(zhì)量經(jīng)檢測(cè)也符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，與開(kāi)挖換填法相比，節(jié)約費(fèi)用約50%。在施工過(guò)程中，一定要仔細(xì)策劃及反復(fù)比選論證，把施工現(xiàn)場(chǎng)不利因素考慮周全，將2種機(jī)械設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)最大化，充分結(jié)合考慮，使施工質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最優(yōu)化。

4 結(jié)語(yǔ)

在樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中，面對(duì)復(fù)雜的地下障礙物以及建設(shè)單位對(duì)工期、質(zhì)量的嚴(yán)格要求，常規(guī)的施工方法可能很難正常開(kāi)展，此時(shí)就要打破常規(guī)，勇于創(chuàng)新。在遇到埋藏較深的大塊巖石，以及工期不能順延的情況下，旋挖鉆機(jī)引孔加循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成樁的組合方式是一種新的選擇。