蔣訓(xùn)忠　唐亞光

摘要：旋挖鉆機(jī)因其效率高、污染少、功能多的特點(diǎn)，適應(yīng)上述綜合發(fā)展的需求，目前在國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)澆混凝土灌注樁施工中得到了廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐，介紹旋挖鉆機(jī)在橋梁樁基工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：旋挖鉆機(jī) 鉆孔灌注樁 施工工藝 應(yīng)用

0 引言

旋挖鉆機(jī)的英文為Rotary Drilling Rig，旋挖鉆機(jī)是在回轉(zhuǎn)斗鉆機(jī)和全套管鉆機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，第二次世界大戰(zhàn)前，美國(guó)CALWELD首先研制出回轉(zhuǎn)斗，短螺旋鉆機(jī)。二十世紀(jì)五十年代，法國(guó)BENOTO將全套管鉆機(jī)應(yīng)用于樁基礎(chǔ)施工，而后由歐洲各國(guó)將其組合并不斷完善，發(fā)展成為今天的多功能組合模式。

鉆孔灌是目前橋梁工程中常用的重要基礎(chǔ)形式之一，由于施工工藝成熟、安全性高、地層適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于從中小型橋梁到特大型橋梁工程施工中。但由于傳統(tǒng)的鉆孔機(jī)械主要為回轉(zhuǎn)循環(huán)類(lèi)鉆機(jī)和沖抓類(lèi)鉆機(jī)，受鉆機(jī)自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及施工工藝特點(diǎn)，鉆進(jìn)速度較慢，并且在施工過(guò)程中循環(huán)泥漿、噪聲等的污染較大。

1 工程概況

常州市高架地面道路一標(biāo)工程位于武進(jìn)區(qū)長(zhǎng)虹路，其中的一座橋梁因設(shè)計(jì)變更的影響使計(jì)劃開(kāi)工時(shí)間滯后半年左右，為了保證工期及既有道路通行等要求，該橋梁的的大部分灌注樁采用旋挖鉆機(jī)施工。

2 旋挖鉆機(jī)施工工藝

旋挖鉆機(jī)施工工藝與常規(guī)鉆機(jī)部分相同，但由于旋挖鉆機(jī)自身的特點(diǎn)和成孔方式，在一些方面又有較大差別，施工基本流程如下

2.1 旋挖鉆機(jī)施工工藝步驟：①樁位放樣、埋設(shè)護(hù)筒，放入泥漿。按照工地現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況，放下一定長(zhǎng)度的護(hù)筒。護(hù)筒直徑一般應(yīng)比樁徑大100ｍｍ，以便鉆頭在孔內(nèi)自由升降。按現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況，調(diào)配泥漿。如果現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)都是比較好的粘性土，可以考慮不注入泥漿或清水，直接鉆進(jìn)。②旋挖鉆機(jī)的就位；③鉆頭輕輕著地，旋轉(zhuǎn)，開(kāi)鉆。最好以鉆頭自重作為鉆進(jìn)壓力，以更好的保證樁基精度；④當(dāng)鉆頭里裝滿(mǎn)土砂料，提升出孔外。注意孔內(nèi)地下水位情況，及時(shí)補(bǔ)充水，以防坍塌。⑤旋挖鉆機(jī)旋回，將鉆頭內(nèi)的土砂料傾倒在土方車(chē)或地上；⑥關(guān)上鉆頭活門(mén)，旋挖鉆機(jī)旋回到原位，鎖上鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)體；⑦放下鉆頭；⑧鉆孔完成，進(jìn)行第一次清孔，并測(cè)定深度；⑨放入鋼筋籠；⑩放入導(dǎo)管；進(jìn)行第二次清孔；進(jìn)行水下混凝土灌注；拔出護(hù)筒，清理樁頭沉淤回填，成樁。

2.2 施工注意點(diǎn)

2.2.1 護(hù)筒施工 護(hù)筒的埋設(shè)：護(hù)筒埋設(shè)工作是旋挖鉆孔機(jī)施工的開(kāi)端，護(hù)筒平面位置與豎直度準(zhǔn)確與否，護(hù)筒周?chē)妥o(hù)筒底腳是否緊密、不透水，對(duì)旋挖鉆孔機(jī)成孔、成樁的質(zhì)量都有重大的影響。

護(hù)筒的制作及埋設(shè)的原則：①護(hù)筒采用鋼護(hù)筒，長(zhǎng)度４ｍ以?xún)?nèi)采用厚4~6mm的鋼板制作，長(zhǎng)度大于4m的采用厚6~8mm鋼板制作。護(hù)筒埋置較深時(shí)，采用多節(jié)護(hù)筒連接使用，連接形式采用焊接，焊接時(shí)保證接頭圓順同時(shí)滿(mǎn)足剛度、強(qiáng)度及防漏的要求。②護(hù)筒內(nèi)徑大于鉆頭直徑，具體護(hù)筒直徑按設(shè)計(jì)要求選用。③護(hù)筒埋設(shè)深度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及有關(guān)規(guī)范要求，河流中將護(hù)筒埋置在較堅(jiān)硬密實(shí)的土層中0.5m以上。④護(hù)筒頂高出施工水位或地下水位1.5~2.0ｍ，并高出施工地面0.3ｍ。⑤護(hù)筒埋設(shè)前，先準(zhǔn)確測(cè)量放樣，保證護(hù)筒頂面位置偏差不大于5cm，埋設(shè)中保證護(hù)筒斜度不大于1%。

2.2.2 泥漿：①制備泥漿是旋挖鉆機(jī)能否成孔的關(guān)鍵，也是影響鉆孔進(jìn)度和樁基混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵。泥漿過(guò)稀時(shí)不能浮渣影響鉆進(jìn)，過(guò)稠時(shí)泥漿附在孔壁和鋼筋上，影響樁基混凝土的質(zhì)量。②泥漿性能指標(biāo)。制漿前，應(yīng)先把粘土塊盡量打碎，在井孔外以泥漿攪拌機(jī)制成泥漿后使用。為了回收泥漿原料和減少環(huán)境污染，均應(yīng)設(shè)置泥漿循環(huán)凈化系統(tǒng)。③泥漿性能參數(shù)。泥漿池可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件開(kāi)挖或采用砌筑，也可以采用用鋼板焊制的泥漿池，漿液材料以?xún)?yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土、純堿為主，泥漿制備用水直接采用施工場(chǎng)地附近河流水。泥漿制備完畢后，進(jìn)行各項(xiàng)性能指標(biāo)的檢測(cè)，不符合要求的重新調(diào)制。

2.2.3 鋼筋籠制作 因旋挖鉆機(jī)成孔速度較快，正常情況下，2～5小時(shí)即可成孔，因此，強(qiáng)制要求鋼筋籠必須在樁孔開(kāi)鉆前制作完成并驗(yàn)收合格，防止成孔靜置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)出現(xiàn)坍孔等各種意外情況。鋼筋籠制作的具體要求與其他樁基的要求相同。

2.2.4 合理控制鉆斗的升降速度 在開(kāi)始鉆進(jìn)或穿過(guò)軟硬層交界處時(shí)，為保持鉆桿豎直，宜緩慢進(jìn)尺。在鉆進(jìn)過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆進(jìn)時(shí)，可能是遇到硬石、石塊或硬物等，這時(shí)應(yīng)立即提鉆檢查，等查明原因并妥善處理后再鉆，以免導(dǎo)致樁孔嚴(yán)重傾斜、偏移，甚至使鉆桿、鉆具扭斷或損壞。

2.2.5 鉆進(jìn)出渣 開(kāi)鉆前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作就緒后，即可開(kāi)始鉆孔施工。旋挖鉆機(jī)鉆孔施工中，泥漿為單向供應(yīng)，在孔口注漿即可，與常規(guī)鉆機(jī)泥漿循環(huán)系統(tǒng)有較大的區(qū)別，部分泥漿隨筒鉆出渣而排出，損耗較大，需要隨時(shí)觀察孔內(nèi)泥漿標(biāo)高。

2.2.6 成孔驗(yàn)收 鉆進(jìn)到位后，將孔口附近的鉆渣及泥漿等全部清除干凈。對(duì)成孔進(jìn)行驗(yàn)收，主要檢查泥漿性能指標(biāo)、復(fù)核護(hù)筒中心偏位及標(biāo)高、成孔深度、孔徑、孔斜等。由于旋挖鉆機(jī)的鉆進(jìn)是桶型鉆頭的上下往復(fù)的循環(huán)過(guò)程，孔內(nèi)泥漿上下基本均勻，故取上部泥漿代替孔底泥漿進(jìn)行測(cè)試，性能指標(biāo)控制值同鉆孔過(guò)程的泥漿性能指標(biāo)。

2.2.7 下鋼筋籠、導(dǎo)管安裝、清孔、沉渣測(cè)量（旋挖鉆機(jī)正常情況下成孔孔底較干凈，孔壁穩(wěn)定性好，經(jīng)適當(dāng)清孔后，孔底沉渣大多能滿(mǎn)足要求）、水下混凝土灌注等施工工序基本與其他樁基施工相同。

3 旋挖鉆機(jī)與傳統(tǒng)的鉆孔機(jī)械相比的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用前景

3.1 優(yōu)缺點(diǎn)：

3.1.1 旋挖鉆機(jī)效率高、方便靈活、成孔速度快、擴(kuò)孔率小、正常情況下2~5小時(shí)就可以成孔，是傳統(tǒng)的鉆孔機(jī)械的10倍以上。是市政建設(shè)、鐵路、公路橋梁等理想的基礎(chǔ)施工設(shè)備。

3.1.2 噪聲小、污染少，特別適用于市區(qū)工程建設(shè)。

3.1.3 適用于填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、沙土層以及短螺旋不能鉆進(jìn)的含有部分卵石、碎石的地層。采用巖心鉆頭，還可嵌入巖層。

3.1.4 旋挖鉆機(jī)及施工工藝在我國(guó)北方地區(qū)已經(jīng)得到了很快普及，在南方沿海地區(qū)由于地層較軟，樁一般較大較深，旋挖鉆機(jī)成孔困難，目前仍以正反循環(huán)鉆機(jī)為主。

3.1.5 旋挖鉆機(jī)自重較大，鉆機(jī)平臺(tái)的穩(wěn)定，也是個(gè)不容忽視的問(wèn)題，不注意的話(huà)，容易發(fā)生孔斜超標(biāo)的質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致鉆機(jī)傾覆的安全事故。

3.1.6 目前旋挖鉆機(jī)價(jià)格比較昂貴，一臺(tái)動(dòng)輒幾百萬(wàn)，一次性投入比較大，且運(yùn)營(yíng)、維修保養(yǎng)等費(fèi)用較高

3.1.7 旋挖鉆機(jī)的大量應(yīng)用只是在近幾年，缺乏相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，尚未編制旋挖鉆機(jī)施工規(guī)范，沒(méi)有系統(tǒng)的工法研究，缺少技術(shù)培訓(xùn)，基本理論的研究有待深入。

3.2 應(yīng)用前景 旋挖鉆機(jī)因其具有裝機(jī)功率大，輸出扭矩大，軸向壓力大，機(jī)動(dòng)靈活、施工效率高、環(huán)保等特點(diǎn)，配合不同鉆具，適應(yīng)我國(guó)大部分地區(qū)的地質(zhì)條件，成為適合建筑樁基工程中成孔作業(yè)最理想的施工機(jī)械。近年來(lái)，在我國(guó)許多大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程的施工中得到廣泛應(yīng)用，旋挖鉆機(jī)高效、環(huán)保、效益高的優(yōu)勢(shì)得到公認(rèn)。旋挖鉆機(jī)具有一系列傳統(tǒng)鉆機(jī)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，在樁基工程施工中的推廣和廣泛運(yùn)用勢(shì)在必行。

參考文獻(xiàn):

[1]人民交通出版社.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ 041-2000).

[2]郭玉文.旋挖鉆機(jī)在北京城市鐵路高架橋樁基施工中的應(yīng)用[J].鐵道建筑技術(shù).2001.(12):5-7.

[3]周紅軍.我國(guó)旋挖鉆進(jìn)技術(shù)及設(shè)備的應(yīng)用與發(fā)展[J].探礦工程.2003.(2):18-21.