2021-12-16 1724 0
【摘 要】旋挖鉆是一種樁基施工機(jī)械，機(jī)械化和智能化程高，行走移動(dòng)靈活，安裝對位簡單；配合不同的鉆頭和施工工藝，可實(shí)現(xiàn)對不同地層的成孔作業(yè)，適用性強(qiáng)；鉆孔速度快，施工效率高；作業(yè)時(shí)污染少、振動(dòng)少、噪聲小，節(jié)能環(huán)保，施工造價(jià)較低，經(jīng)濟(jì)可靠。本文結(jié)合陡步河支流橋大橋施工，對旋挖鉆在卵石層中的施工進(jìn)行簡單探討，以期為同類型樁基施工提供參考。
一、前言
目前，旋挖鉆機(jī)廣泛應(yīng)該于道路、橋梁、碼頭、高層建筑等地基基礎(chǔ)施工，是大直徑、深樁基工程的首選。旋挖鉆機(jī)可配備多種鉆頭，最大鉆孔直徑可達(dá)3米，最深可達(dá)120米，最大鉆孔扭矩可達(dá)620knm。
隨著旋挖鉆機(jī)近年來在我國大力的推廣與應(yīng)用，在國內(nèi)樁基工程施工中，旋挖鉆機(jī)在越來越多的建設(shè)項(xiàng)目上被指定選用。旋挖鉆機(jī)雖然有這么多的優(yōu)點(diǎn)，但是就目前國內(nèi)的旋挖鉆而言針對卵石地層如果沒有正確的施工方法，那么旋挖鉆并不會比傳統(tǒng)的沖擊鉆有任何優(yōu)勢。旋挖鉆施工關(guān)鍵在于采用什么機(jī)型、使用什么鉆具，如何選用正確的施工方法。因此，以陡步河支流橋大橋?yàn)橐劳?，對旋挖鉆在卵石層中的施工方案進(jìn)行研究。就本工程而言，旋挖鉆不僅在確保工程質(zhì)量和降低工程成本上具有十分重要的作用，同時(shí)，如能對旋挖鉆的施工總結(jié)出一套較為合理的施工方案，對公司今后的類似工程必將起到良好的借鑒和指導(dǎo)作用。
二、施工原理
旋挖鉆機(jī)是一種多功能、高效率的灌注樁樁孔的成孔設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)桅桿垂直的自動(dòng)調(diào)節(jié)和鉆孔深度的計(jì)量；針對不同地層，旋挖鉆配合不同類型的鉆頭，利用鉆桿（鉆桿為多節(jié)可伸縮結(jié)構(gòu)）和鉆頭的旋轉(zhuǎn)，以鉆頭自重并加液壓作為鉆進(jìn)壓力，通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、鉆進(jìn)、提升、卸渣，反復(fù)循環(huán)而成孔。
對于強(qiáng)度不高的地層，旋挖鉆機(jī)依靠鉆桿和鉆頭自重及鉆桿旋轉(zhuǎn)時(shí)斗齒切入土石層，斜向斗齒在鉆頭回轉(zhuǎn)時(shí)切下土石塊并向撈沙斗內(nèi)推進(jìn)而完成鉆取土；若遇強(qiáng)度較大的巖石時(shí)，旋挖鉆可配其它鉆頭先通過加壓油缸對鉆桿加壓，強(qiáng)行將斗齒切入巖石中，將巖石擊碎，然后再更換撈沙斗，旋挖鉆配撈沙斗通過動(dòng)力頭轉(zhuǎn)動(dòng)底門鑲嵌斗齒的桶式鉆斗切削巖土，并將原狀巖土裝入鉆斗內(nèi)，然后再由鉆機(jī)卷揚(yáng)機(jī)和伸縮鉆桿將鉆斗提出孔外卸土，這樣循環(huán)往復(fù)，不斷地取土卸土，直至鉆至設(shè)計(jì)深度。
三、施工工藝流程及操作要點(diǎn)
3.1 工藝流程示意圖
3.2 施工要點(diǎn)
3.2.1 水文地質(zhì)研究
根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪及鉆孔揭露，橋位區(qū)7.00m以上為稍密-中密卵石，7.00～19.00為強(qiáng)風(fēng)化、19.00-53.70m為中風(fēng)化泥巖，53.70～65.70m為中風(fēng)化砂巖，65.70～90.70m以深為中風(fēng)化泥巖，巖層產(chǎn)狀為290°∠45°。場地地下水以卵石層中孔隙潛水為主，卵石透水性好，水量豐富。
3.2.2 旋挖鉆機(jī)選型
（1）鉆機(jī)選型
針對本工程的樁基的樁徑較大，以及現(xiàn)場多種地層地質(zhì)情況，一般的旋挖鉆無法完成鉆孔工作，因此通過比選，最終選擇了三一重工的SR360型旋挖鉆機(jī)。
（2）鉆桿參數(shù)
鉆桿采用機(jī)鎖鉆桿（φ580件套），長度為4*17m。
（3）鉆具參數(shù)
采用七種鉆頭，分別為φ2.5m筒鉆及嵌巖雙底撈砂鉆斗（配截齒鉆）、φ2.5m撈砂鉆斗（配鏟齒）、φ1.8m撈砂鉆斗（配鏟齒）、φ1m筒鉆（配截齒鉆）、φ1.8m筒鉆（配截齒鉆）、φ2m筒鉆（配牙輪鉆）。
3.2.3 場地平整
旋挖鉆施工要求場地基礎(chǔ)平整、堅(jiān)實(shí)，設(shè)備作業(yè)無障礙，維修、清運(yùn)渣上作業(yè)與鉆孔作業(yè)互不干涉。同時(shí)準(zhǔn)備一定數(shù)量的鋼板以便視現(xiàn)場施工地質(zhì)的實(shí)際情況進(jìn)行鋪墊，以保證整個(gè)施工過程鉆機(jī)平整牢固。
3.2.4 測量放樣
采用全站儀，根據(jù)圖紙，放出樁位，在設(shè)出的樁位處釘上鋼筋，并在四周以樁位鋼筋棍為中心都釘上鋼筋，并做好保護(hù)。
3.2.5 鉆機(jī)就位
鉆機(jī)就位時(shí)，要事先檢查鉆機(jī)的性能狀態(tài)是否良好，保證鉆機(jī)工作正常。
旋挖鉆機(jī)開到施工位置，根據(jù)加壓需要、孔深及卸土方便性確定鉆機(jī)的變幅所在位置、底盤的前傾或后傾，調(diào)整桅桿角度，操作卷揚(yáng)機(jī)，將鉆頭中心與鉆孔中心對準(zhǔn)，調(diào)整鉆機(jī)垂直度參數(shù)，使鉆桿垂直，同時(shí)稍微提升鉆具，確保鉆頭環(huán)刀自由浮動(dòng)。來回轉(zhuǎn)動(dòng)鉆機(jī)，檢查施工過程有無干涉（回轉(zhuǎn)干涉、與運(yùn)鉆渣車干涉），取護(hù)筒是否方便，取換鉆頭是否方便。根據(jù)地質(zhì)判斷施工中可能會遇到的事故，如果有事故，處理是否方便?？傊?，設(shè)備就位時(shí)要考慮施工有效性，施工方便性，事故處理可行性等問題。
同時(shí)液壓多功能旋挖鉆機(jī)安裝必須穩(wěn)定，平臺上采取必要的鉆機(jī)固定措施，確保鉆進(jìn)過程中鉆機(jī)不移位。鉆機(jī)就位時(shí)與平面最大傾角不超過4°。
鉆機(jī)在鉆孔前，使用全站儀或經(jīng)緯儀對桅桿角度進(jìn)行調(diào)整，鉆機(jī)操作手根據(jù)調(diào)整后電子顯示屏中的數(shù)據(jù)判斷系統(tǒng)的誤差，在后面施工中進(jìn)行調(diào)整，以確保鉆機(jī)的垂直度。
3.2.6 埋設(shè)鋼護(hù)筒
在準(zhǔn)確放樣的前提下埋設(shè)護(hù)筒，應(yīng)符合埋設(shè)護(hù)筒的方法和要求，本工程鉆孔是在陸地上進(jìn)行的，一般采用挖坑法，比較簡單易行。
鋼護(hù)筒埋設(shè)工作是旋挖鉆機(jī)施工的開端，鋼護(hù)筒平面位置與垂直度應(yīng)準(zhǔn)確，鋼護(hù)筒周圍和護(hù)筒底腳應(yīng)緊密，不透水。
本工程樁基礎(chǔ)表層有5～7米的卵石層為嚴(yán)重透水地層，若使用挖機(jī)開挖后再埋置護(hù)筒則容易出現(xiàn)護(hù)筒坍塌的問題，因?yàn)橥跈C(jī)開挖的尺寸較大。因此，本工程使用旋挖鉆配2.5米的鉆頭直接擴(kuò)孔開挖孔洞（擴(kuò)為3米直徑的孔洞），然后埋置2.8米的鋼護(hù)筒，護(hù)筒長度為3米。
護(hù)筒埋設(shè)完成后，保證其平面位置偏差不大于50mm，傾斜度不大于1%。護(hù)筒上口高出地面不少于0.3m，高出地面的目的一是可防地面雜物及人落入孔內(nèi)，二是當(dāng)刃腳穿孔時(shí)可跟進(jìn)護(hù)筒。
3.2.7 泥漿制備
由于旋挖鉆成孔不易形成泥皮，護(hù)壁性相對較差，容易縮徑、塌孔。因此，旋挖鉆成孔對泥漿配制要求相對要高?！ ?/p>
泥漿采用水、膨潤土、純堿以及羧甲纖維素（CMC）混合而制，在泥漿池中用攪漿機(jī)將泥漿攪拌好后，泵入孔內(nèi)，旋挖鉆均勻緩慢鉆進(jìn)，泥漿起到護(hù)壁的作用。
泥漿配制比例為：水：膨潤土：纖維素：純堿=1000：（60～80）：（1～1.5）：（2～2.5），配制的泥漿性能指標(biāo)應(yīng)達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)：造漿能力不低于2.5L/kg，制成的泥漿含砂率不大于4%，膠體率不低于95%，控制粘度在26s～32s，比重1.08～1.12，PH值大于8小于11。
3.2.8施工難點(diǎn)
由于本工程的地質(zhì)層中卵石層比較厚，若施工不合理容易出現(xiàn)護(hù)筒坍塌的現(xiàn)象。
因此，施工前要仔細(xì)考慮如下情況：如何有效鉆進(jìn)，如何高效鉆進(jìn)，如何預(yù)防施工事故，如何處理施工事故，如何操作，選用何種鉆頭，如何根據(jù)地層改造鉆頭，如何利用泥漿和護(hù)筒等等。
3.2.9鉆孔方法
鉆進(jìn)過程中，通過電子控制（鉆機(jī)配備電子控制顯示系統(tǒng)）和人工觀察兩個(gè)方面來保證鉆桿的垂直度，從而保證成孔的垂直度。同時(shí)通過深度計(jì)數(shù)器控制鉆孔深度。當(dāng)旋挖斗鉆頭順時(shí)針旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)，底板的切削板和筒體翻板的后邊對齊。鉆屑進(jìn)入筒體，裝滿一斗后（一般裝滿斗體2/3較合適，較多易發(fā)生埋鉆、糊鉆事故，較少則不利進(jìn)度及成本），鉆頭逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，底板由定位塊定位并封死底部的開口，之后，提升鉆頭到地面卸土。
開始鉆進(jìn)時(shí)采用低速鉆進(jìn)，主卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩承擔(dān)不低于鉆桿、鉆具重量之和的20%，以保證孔位不產(chǎn)生偏差。鉆進(jìn)護(hù)筒底以下3m后可以提高鉆進(jìn)速度。
鉆頭是旋挖鉆機(jī)所用的鉆具，鉆具有缺陷，即使具有優(yōu)越性能的鉆機(jī)也發(fā)揮不出作用，直接影響效益，增加部件磨損及各項(xiàng)消耗，從而提高生產(chǎn)成本。因此，鉆進(jìn)過程中注意觀察不同地層鉆進(jìn)的方法以及考慮是否可以更換鉆頭。
在卵石層鉆進(jìn)中，本工程選用2.5米的鏟齒撈砂斗，配合使用2.5米的截齒嵌巖撈砂斗，不過由于鏟齒的切入面積比較大，因此使用鏟齒更利于施工。
鉆進(jìn)過程中應(yīng)每隔一定時(shí)間測量進(jìn)度，并作好記錄，填寫鉆孔記錄表，同時(shí)注意記錄機(jī)械設(shè)備損壞等情況。
3.2.10施工特點(diǎn)
（1）卵石層施工，護(hù)筒四周必須夯實(shí)，這樣能避免施工中護(hù)筒下落大面積塌方所帶來的鉆機(jī)傾覆等事故發(fā)生。同時(shí)在起落鉆頭時(shí)要平穩(wěn)，避免撞擊孔壁，造成卵石層塌孔。
（2）成孔前必須檢查鉆頭保徑裝置，鉆頭直徑、鉆頭磨損情況，施工過程對鉆頭磨損超標(biāo)的及時(shí)更換。
（3）成孔中，按試施工確定的參數(shù)進(jìn)行施工，設(shè)專職記錄員記錄成孔過程的各種參數(shù)，如鉆進(jìn)深度、地質(zhì)特征、機(jī)械設(shè)備損壞、障礙物等情況。記錄必須認(rèn)真、及時(shí)、準(zhǔn)確、清晰。
（4）旋挖鉆機(jī)配備電子控制系統(tǒng)顯示并調(diào)整鉆進(jìn)時(shí)的垂直度，在施工前必須通過電子控制和人工觀察兩個(gè)方面來保證鉆桿的垂直度，從而保證成孔的垂直度。
（5）旋挖鉆機(jī)在鉆進(jìn)時(shí)，要注意在鉆進(jìn)時(shí)進(jìn)尺的控制。在使用旋挖斗時(shí)依據(jù)斗體的容量，一般在斗體三分之二為合適。進(jìn)尺深度根據(jù)樁直徑而定，也要根據(jù)地層的密度控制進(jìn)尺深度。進(jìn)尺過多，導(dǎo)致卸土困難，還會導(dǎo)致埋鉆卡鉆的事故發(fā)生。過少會延誤施工進(jìn)度與設(shè)備、能源的消耗，成本提高，降低了效益。
（6）注意護(hù)筒內(nèi)的水頭差，避免旋挖鉆上下鉆頭，造成泥漿涌動(dòng)而破壞護(hù)筒底口刃腳。
（7）孔底應(yīng)保證無異物，如有掉落物，要提前打撈，否則鉆頭容易崩落，或不能完全接觸巖面導(dǎo)致鉆頭失效。
3.2.11卵石層常見病害預(yù)防及處理
（1）護(hù)筒外壁冒水，嚴(yán)重時(shí)會引起地基下沉、護(hù)筒傾斜和位移，造成樁孔偏斜，甚至無法施工。
病因分析埋設(shè)護(hù)筒對周圍土不密實(shí)或護(hù)筒水位差太大或鉆頭起落時(shí)碰撞。防治措施埋護(hù)筒時(shí)，坑底與四周要選用最佳含水量的鉆土分層夯實(shí)在護(hù)筒適當(dāng)高度開孔，使護(hù)筒內(nèi)保持有一的水頭高度起落鉆頭時(shí)，防止碰撞護(hù)筒。
發(fā)現(xiàn)護(hù)筒冒水時(shí)，可用鉆土在四周填實(shí)加固，如護(hù)筒嚴(yán)重下沉或位移，則應(yīng)返工重埋。
（2）鉆進(jìn)極慢或不進(jìn)尺。
病因分析鉆頭選型不當(dāng)，合金刀具安裝角度欠妥，刀具切土過淺，鉆頭配重過輕，鉆頭被鉆土糊滿。
防治措施更換或改造鉆頭，重新安排刀具角度、形狀、排列方向，加大配重、加強(qiáng)排渣、降低泥漿比重或改用鉆進(jìn)方式。
（3）樁孔孔壁坍塌成孔中或成孔后孔壁不同程度塌落。成孔中排出的泥漿不斷出現(xiàn)氣泡，有時(shí)護(hù)筒內(nèi)的水位突然下降，均為塌孔的先兆。
病因分析主要是由于卵石層松散，加之泥漿護(hù)壁不好護(hù)筒埋設(shè)不好，筒內(nèi)水位不高提住鉆頭鉆進(jìn)鉆頭鉆速過快，或空轉(zhuǎn)時(shí)間太長，都易引起鉆孔下部坍塌或成孔后待灌時(shí)間和灌注時(shí)間過長。
防治措施在卵石層中適當(dāng)深埋護(hù)筒，密實(shí)回填土，使用優(yōu)質(zhì)泥漿，提高泥漿比重和鉆度，升高護(hù)筒，終孔后補(bǔ)給泥漿，保持要求的水頭高度，保證鋼筋籠制作質(zhì)量，防止變形吊設(shè)時(shí)要對準(zhǔn)孔位，吊直扶穩(wěn)，緩緩下沉，防止碰撞孔壁成孔后待灌時(shí)間一般不應(yīng)超過，并應(yīng)盡可能加快灌注速度，縮短灌注時(shí)間在鋼筋籠未下孔內(nèi)的情況下，漿砂、粘土混合物回填至坍塌孔深以上一，或全孔回填并密實(shí)后，再用原鉆頭和優(yōu)質(zhì)泥漿掃孔在鋼筋籠碰孔壁而引起輕微坍塌的情況下，用直徑小于鋼筋籠內(nèi)徑的鉆頭以優(yōu)質(zhì)泥漿掃孔或用導(dǎo)管清孔。
四、優(yōu)勢分析
4.1使用旋挖鉆施工，所需施工人員比普通鉆機(jī)節(jié)省，且旋挖鉆機(jī)可自由行走，不需要起重設(shè)備吊裝運(yùn)輸，能節(jié)省了大量人員及配套機(jī)械。
4.2對于本工程若使用一般的沖擊成孔，那么需要增設(shè)一級配電變壓器及電力電路和場地內(nèi)的電纜敷設(shè)。旋挖鉆使用柴油機(jī)自主提供動(dòng)力，節(jié)省了大量的場外、場內(nèi)配套設(shè)備。
4.3旋挖鉆施工其擴(kuò)孔系數(shù)很低，一般為在1.02以下，而一般的沖擊鉆擴(kuò)孔系數(shù)在1.07以上，此項(xiàng)可節(jié)省大量的混凝土。
4.4旋挖鉆在卵石層成孔速度視一般在2m/h，是一般普通鉆機(jī)速度的3倍左右，使用旋挖鉆施工大大縮短了施工工期。
五、結(jié)語
本文主要根據(jù)我標(biāo)段的卵石層地質(zhì)情況，總結(jié)旋挖鉆施工經(jīng)驗(yàn)，改善施工技術(shù)，提高施工速率和經(jīng)濟(jì)效益，并對旋挖鉆和沖擊鉆施工的功效進(jìn)行比較，找出優(yōu)劣，為我公司以后旋挖鉆機(jī)在卵石層中的施工提供參考。
參考文獻(xiàn)：
[1] 《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》 JTG/T F50-2011 ；
[2] 黎中銀.《旋挖鉆機(jī)及施工技術(shù)》人民交通出版社2010.2
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