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　　作者：覃志科
　　來源：《中國新技術(shù)新產(chǎn)品》, 2012(5):191-191

　　【摘要】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。主要適于砂土、粘性土、粉質(zhì)土等土層施工，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125～450kW，動(dòng)力輸出扭矩為120～400kNm，最大成孔直徑可達(dá)1.5～4m，最大成孔深度為60～90m，可以滿足各類大型基礎(chǔ)施工的要求。較沖擊鉆、循環(huán)鉆等具有很大的優(yōu)越性。本文結(jié)合贛龍鐵路GL-2標(biāo)福水特大橋樁基礎(chǔ)施工，就旋挖鉆機(jī)在樁基施工中的運(yùn)用做一些簡要闡述。
　　【關(guān)鍵字】旋挖鉆；工藝；特點(diǎn)
　　1、贛龍鐵路GL-2標(biāo)福水特大橋基本概況
　　贛龍鐵路GL-2標(biāo)福水特大橋共69跨，包括1～68號(hào)墩及兩個(gè)橋臺(tái)，橋梁全長2254.265m。全橋有614根樁基礎(chǔ)，按摩擦樁設(shè)計(jì)。其中1.0m樁徑有572根。 　　
　　福水特大橋跨越主要為低山，表層為第四系坡洪積粉質(zhì)黏土，軟塑～硬塑，局部夾有0～10m的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、黏土。山坡表層為第四系坡、殘積粉質(zhì)黏土，含少量碎礫石。下伏基巖為震旦系砂巖，寒武系－奧陶系－志留系變質(zhì)砂巖、炭質(zhì)板巖、頁巖，泥盆系砂巖、粉砂巖、頁巖、石英砂巖，石炭系的灰?guī)r、粉砂巖、砂礫巖，二疊系的頁巖、灰?guī)r和煤層，侏羅系、白堊系的砂巖、砂礫巖、泥質(zhì)粉砂巖，燕山期的花崗巖等。
　　2、樁基礎(chǔ)施工方案的確定
　　福水特大橋由于樁基數(shù)量大，施工工期短，結(jié)合工期要求、施工條件等因素，經(jīng)過認(rèn)真的分析比較認(rèn)為，采用沖擊鉆機(jī)和旋挖鉆機(jī)相結(jié)合的施工方案。經(jīng)詳細(xì)對(duì)工程地質(zhì)資料及設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑牡刭|(zhì)報(bào)告分析，福水特大橋沿線大部份處地基巖土從地面以下依次為粉質(zhì)粘土層，細(xì)砂層，細(xì)圓礫土層，全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層，強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層，地質(zhì)條件較好，比較適合旋挖鉆機(jī)施工,為了保證工期和施工質(zhì)量，在26#墩～52#墩優(yōu)先采用旋挖鉆進(jìn)行樁基施工。
　　3、旋挖鉆施工工藝
　　3.1.1旋挖鉆施工工藝原理
　　旋挖鉆機(jī)施工法又稱鉆斗鉆成孔法，成孔原理是在一個(gè)可閉合開啟的鉆斗的底部及側(cè)邊，鑲焊切削刀鋸，在伸縮鉆桿旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)下，旋轉(zhuǎn)切削挖掘土層，同時(shí)使切削挖掘下來的土渣進(jìn)入鉆斗內(nèi)，鉆頭裝滿后提出孔外卸土，這樣通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升和出土，多次循環(huán)作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)成孔。其中，旋挖鉆工作時(shí)壓力、扭矩傳遞順序?yàn)椋?
　　
　　1）壓力：動(dòng)力頭油缸 動(dòng)力頭鉆桿鉆頭 切削刀
　　2）扭矩：動(dòng)力頭馬達(dá)減速機(jī)動(dòng)力頭輪轂 鉆桿 鉆頭 切削巖土
　　
　　由此可以看出，旋挖鉆機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)變?yōu)槭┕に璧你@進(jìn)壓力和扭矩，而傳輸過程中的壓力和扭矩的利用率則取決于鉆桿和鉆斗，且鉆斗的關(guān)鍵參數(shù)是斗齒刃前角，選擇不同的斗齒刃前角，其鉆進(jìn)效果不同。
　　
　　同時(shí)，由于旋挖鉆機(jī)自重較大，鉆進(jìn)時(shí)也可依靠鉆桿和鉆頭自重或加壓切入土層，斜向斗齒在鉆斗回轉(zhuǎn)時(shí)切下土塊向斗內(nèi)推進(jìn)而完成鉆取土；當(dāng)遇硬土?xí)r，自重力不足以使斗齒切入土層時(shí)，可通過加壓油缸對(duì)鉆桿持續(xù)加壓，強(qiáng)行將斗齒切入土中，完成鉆孔取土，其中加壓原理是在動(dòng)力頭傳遞扭矩的同時(shí)，通過筒式主軸內(nèi)壁的板牙與鉆桿矩形鍵間的正壓力所產(chǎn)生的摩擦阻力實(shí)現(xiàn)向鉆斗加壓。
　　
　　3.1.2旋挖鉆施工工藝流程
　　施工準(zhǔn)備――測量放樣――制備泥漿（地質(zhì)條件允許時(shí)可不用泥漿）――埋設(shè)護(hù)筒――鉆機(jī)就位――鉆進(jìn)成孔――清孔――下道工序。
　　4、旋挖鉆施工特點(diǎn)
　　旋挖鉆施工主要特點(diǎn)是施工效率高，施工成本低，特別適用于工期要求緊的工程項(xiàng)目。贛龍鐵路GL-2標(biāo)福水特大橋用于樁基施工的旋挖鉆機(jī)是山推工程機(jī)械股份有限公司生產(chǎn)的SER22型，其整機(jī)重量74t，動(dòng)力頭最大輸出轉(zhuǎn)矩220KN.m，動(dòng)力頭額定工作轉(zhuǎn)速7-22r/min，最大鉆孔直徑2000mm，最大鉆孔深度65m，加壓油缸加壓力185KN，加壓油缸提升力210KN，發(fā)動(dòng)機(jī)功率256KW。
　　
　　4.1旋挖鉆施工特點(diǎn)如下：
　　4.1.1采用平行四邊形變幅機(jī)構(gòu)，施工機(jī)動(dòng)靈活，作業(yè)效率高。所配套的短螺旋鉆頭、普通鉆斗、撈砂鉆斗等鉆具，可鉆進(jìn)粘土層、砂礫層、卵石層和中分化泥巖等。
　　4.1.2具有功率大、成孔速度快的特點(diǎn)。贛龍鐵路GL-2標(biāo)福水特大橋樁基施工中，一根30米長的樁基旋挖鉆平均每2～3小時(shí)就能完成。
　　4.1.3移位和定位方便、快速、準(zhǔn)確。旋挖鉆采用液壓伸縮履帶底盤，自行起落折疊式桅桿，自動(dòng)控制監(jiān)測主機(jī)功率、回轉(zhuǎn)定位和回轉(zhuǎn)復(fù)位及安全保護(hù)，移位方便快速；樁基定位及成孔垂直度、成孔深度均由電腦系統(tǒng)自動(dòng)控制調(diào)整，操作上采用先導(dǎo)控制、負(fù)荷傳感的液壓系統(tǒng)，充分體現(xiàn)了人、機(jī)、液、電一體化。相比較于其他類型的鉆機(jī)，旋挖鉆在鉆進(jìn)過程中，發(fā)生斜孔的機(jī)率極小。 由于成樁快，同時(shí)移位方便，因此在福水特大橋旋挖鉆機(jī)樁基施工中，是四個(gè)墩位的鉆孔平臺(tái)一起交叉施工，最大化的發(fā)揮出旋挖鉆機(jī)的優(yōu)勢(shì)。
　　4.1.4成孔質(zhì)量高。旋挖鉆施工克服了機(jī)械成孔時(shí)孔底沉淤土多，樁側(cè)摩阻力低，泥漿管理難度大的缺點(diǎn)，保證了成孔質(zhì)量。
　　4.1.5不同孔徑，只需更換不同孔徑的鉆頭即可。福水特大橋有1m和1.25m的樁徑，旋挖鉆機(jī)在不同樁徑的樁基施工時(shí)，更換不同孔徑的鉆頭非常方便、快速。
　　4.1.6旋挖鉆施工具有噪音小、環(huán)保的特點(diǎn)；同時(shí)對(duì)于地質(zhì)條件較好的施工現(xiàn)場，可采用干式或清水鉆進(jìn)成孔，無需泥漿護(hù)壁，從而克服了沖擊鉆和回旋鉆鉆孔時(shí)需用泥漿護(hù)壁的特點(diǎn)，降低了施工對(duì)環(huán)境的污染程度。

　　旋挖鉆在福水特大橋樁基施工時(shí)，利用的是規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的泥漿進(jìn)行成孔護(hù)壁。因此，旋挖鉆在成孔和清孔時(shí)，不產(chǎn)生新的泥漿。
　　5、旋挖鉆鉆孔灌注樁施工中常見問題的預(yù)防與處理
　　5.1樁孔垂直度偏差
　　旋挖鉆在施工過程中，由于鉆機(jī)安裝就位穩(wěn)定性差，作業(yè)時(shí)鉆機(jī)安裝不穩(wěn)，地面基礎(chǔ)軟弱或軟硬不均勻，地質(zhì)中土層呈斜狀分布或土層中夾有大的孤石或其他硬物等情形，會(huì)造成孔后樁孔出現(xiàn)較大垂直度偏差或彎曲，這對(duì)成樁的質(zhì)量有很大的影響。因此在旋挖鉆鉆孔施工中，應(yīng)該采取以下幾點(diǎn)措施來預(yù)防樁孔出現(xiàn)較大的垂直度偏差:

　　(1)場地施工前先換除軟土、夯實(shí)平整，另外，如果有條件，也可以在換填的基礎(chǔ)上，加墊一層輔助性的材料（如鐵板等），確保鉆機(jī)安置穩(wěn)固，鉆架豎直。同時(shí)注意下好護(hù)筒和井口管；選用性能好的泥漿；鉆具要保持豎直度、剛度、同心度，防止鉆機(jī)跳動(dòng)、鉆桿晃動(dòng)等。
　　(2)進(jìn)入不均勻地層時(shí)，鉆速要慢，尤其是遇到塑性較差的沙層。
　　(3)遇到孤石地層或硬層時(shí)，鉆速要慢，鉆孔偏斜時(shí)，可提起鉆頭上下反復(fù)掃鉆幾次，以便削去硬土，如糾正無效，應(yīng)于孔中局部回填黏土至偏孔處0.5m以上，重新鉆進(jìn)。
　　
　　5.2孔底沉渣過厚
　　由于福水特大橋所處地理位置及地質(zhì)條件，旋挖鉆孔施工過程中，當(dāng)鉆進(jìn)砂層時(shí)，砂不可避免混進(jìn)泥漿中，泥漿一般都循環(huán)使用，當(dāng)多次使用的泥漿注入孔內(nèi)時(shí)，經(jīng)過幾小時(shí)的沉淀，砂便會(huì)沉淀到孔底，引起沉渣過厚；另一方面，鉆進(jìn)過程中提鉆時(shí)泥砂等容易從鉆頭的瀉水口流出，混入泥漿中，留在孔中，引起沉渣過厚。具體的處理措施有:
　　(1)鉆孔施工中，通過設(shè)置2個(gè)泥漿池來處理，一個(gè)儲(chǔ)漿池，一個(gè)沉淀池，當(dāng)泥漿從孔里返回時(shí)先流過沉淀池，可以將大量的砂子等沉淀，再流至儲(chǔ)漿池。
　　(2)在砂層中鉆進(jìn)時(shí)，需控制鉆進(jìn)進(jìn)尺，輕壓、慢速、稠泥漿鉆進(jìn)，盡量減少砂子外流?？稍诮K孔前預(yù)留20～30Cm，靜置0.5 h 左右，用清渣鉆頭下大掏孔至設(shè)計(jì)孔深。
　　
　　5.3孔壁坍塌
　　由于旋挖鉆是通過重復(fù)的提降鉆頭來實(shí)現(xiàn)出渣鉆進(jìn)成孔的，因此在鉆進(jìn)過程中，每次鉆桿的提升都會(huì)對(duì)孔壁有不同程度的影響。如果鉆頭上下移動(dòng)速度過快，致使水流以較快的速度由鉆頭外側(cè)和鉆孔之間的空隙中流過，沖刷孔璧，有時(shí)還會(huì)在上提鉆斗時(shí)在其下方產(chǎn)生負(fù)壓而導(dǎo)致孔壁坍塌。具體的預(yù)防措施有:

　　(1)控制鉆頭升降速度，根鋸不同的樁徑和地質(zhì)情況采取不同的升降速度。
　　(2)在松散易塌土層、砂層中，適當(dāng)埋深護(hù)簡，用黏土密實(shí)填封護(hù)筒四周。
　　(3)充分選用密度和黏度較大的泥漿，必要時(shí)向孔內(nèi)添加膨潤土。
　　(4)使用優(yōu)質(zhì)的泥漿，提高泥漿的密度和黏度。
　　(5)注意鋼筋籠的綁扎、焊接以及定位塊等的設(shè)置和安放，搬運(yùn)和吊裝時(shí)應(yīng)防止變形，下放過程中避免碰撞孔壁。
　　(6)注意工序安排，盡量避免重型機(jī)械在施工區(qū)域附近行走，盡量縮短灌注時(shí)間。
　　結(jié)束語
　　通過本次在福水特大橋施工中的情況來看，旋挖鉆機(jī)施工方法具有施工質(zhì)量可靠、成孔速度快、成孔效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)旋挖鉆機(jī)還克服了其他鉆機(jī)樁側(cè)摩阻力低，以及孔底沉渣多，泥漿管理差的缺點(diǎn)。盡管旋挖鉆機(jī)一次性投資較高，但適應(yīng)性強(qiáng)，最終的經(jīng)濟(jì)效益綜合指標(biāo)還是很高，因此，在地質(zhì)條件允件的情況下，旋挖鉆機(jī)是一種理想的樁基施工設(shè)備。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]李志剛.旋挖鉆機(jī)在樁基施工中的應(yīng)用[J].山西建筑，2011年, 第30期.