摘要：通過(guò)旋挖鉆機(jī)在武漢北編組站橋梁基礎(chǔ)鉆孔樁施工應(yīng)用情況，介紹了旋挖鉆施工工藝、施工特點(diǎn)及常見(jiàn)問(wèn)題的處理方法。
　　關(guān)鍵詞：旋挖鉆；施工特點(diǎn)；施工工藝；技術(shù)措施
　　1前言
　　旋挖鉆機(jī)是近幾年來(lái)鉆孔灌注樁施工中較先進(jìn)的一種施工方法，其高效、環(huán)保、效益高的特點(diǎn)，適用于工期緊、工程量大、地質(zhì)條件較好的工程。本文通過(guò)旋挖鉆機(jī)在武漢北編組站橋梁鉆孔樁施工中的應(yīng)用，介紹了其技術(shù)性能、施工工藝及常見(jiàn)問(wèn)題處理。
　　武漢北編組站橋梁上部結(jié)構(gòu)為簡(jiǎn)支梁，基礎(chǔ)均設(shè)計(jì)為C30混凝土的鉆孔灌注樁，樁徑分別為φ1.0m、φ1.2m、φ1.4m和φ1.6m，樁長(zhǎng)30m左右，共計(jì)樁基102根。本橋主要地質(zhì)由上至下依次為第四系全新統(tǒng)（Q4）、第四系更新統(tǒng)（Q2-3）、白堊系（K）。一般以粘土、粉質(zhì)粘土、砂類土為主，巖層主要有泥巖、砂巖、砂礫巖等。
　　2鉆孔設(shè)備簡(jiǎn)介
　　2.1鉆孔設(shè)備選擇
　　由于本工程工期緊、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高、環(huán)保要求嚴(yán)，為保質(zhì)保量按期完成，必須采用具有成孔速度快、施工效率高、施工質(zhì)量好、移動(dòng)靈活方便、不使用循環(huán)泥漿、產(chǎn)生廢漿少、對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)的較為先進(jìn)的鉆孔設(shè)備，傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)或沖擊鉆機(jī)很難滿足本工程的需要，而旋挖鉆機(jī)恰好符合這個(gè)要求，所以鉆機(jī)采用以旋挖鉆機(jī)為主，旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)為輔的施工方案。本工程共投入了2臺(tái)旋挖鉆機(jī)，為中聯(lián)重科研制的ZR200型鉆機(jī)、北京經(jīng)緯巨力生產(chǎn)的ZYR200型鉆機(jī)。
　　2.2旋挖鉆機(jī)成樁原理
　　在鉆桿的扭矩作用和加壓系統(tǒng)的合力作用下使帶有活門(mén)的桶式鉆斗旋轉(zhuǎn)進(jìn)尺，在鉆斗旋轉(zhuǎn)過(guò)程中旋起的鉆渣從鉆斗下方的底口進(jìn)入鉆斗內(nèi)，當(dāng)鉆斗內(nèi)裝滿鉆渣時(shí)，扭矩反力顯著加大，并通過(guò)操作室內(nèi)傳感裝置反映出來(lái)。隨后在機(jī)組人員操作下，使鉆桿反向旋轉(zhuǎn)，由鉆機(jī)提升裝置和伸縮式鉆桿將鉆頭提出孔外卸土。如此循環(huán)反復(fù)，不斷取土、卸土，直鉆至設(shè)計(jì)深度。
　　2.3旋挖鉆機(jī)施工特點(diǎn)
　　⑴機(jī)械化程度高
　　旋挖鉆機(jī)集機(jī)、電、液于一體，操作靈活方便，機(jī)械自動(dòng)化程度高，施工現(xiàn)場(chǎng)可自行移動(dòng)，自立桅桿，孔位對(duì)中方便，施工中采用的伸縮鉆桿節(jié)省了人力和輔助時(shí)間，工效大增。另外，自身有起吊功能，在無(wú)吊車時(shí)，能自行完成鋼筋籠吊裝就位、吊接導(dǎo)管；施工后，又可將護(hù)筒及時(shí)拔出倒用。
　　⑵鉆進(jìn)速度高
　　由于鉆頭直接從孔內(nèi)提取巖土故成孔速度快，在土層和砂層的鉆進(jìn)速度可達(dá)6m/h，在巖層可達(dá)0.5～1.5m/h，鉆孔速度比普通回轉(zhuǎn)鉆機(jī)快幾倍。
　　⑶成孔質(zhì)量好
　　旋挖鉆施工中采用人工造漿護(hù)壁，泥漿性能好，成孔后孔底沉渣少，對(duì)樁底質(zhì)量控制有保證；旋挖鉆孔對(duì)地層擾動(dòng)小，所生成的孔壁泥皮薄，生成的孔壁相對(duì)于回轉(zhuǎn)鉆機(jī)施工生成的孔壁相對(duì)要粗糙，有利于保證設(shè)計(jì)樁基承載力。
　　⑷環(huán)境污染小
　　旋挖鉆孔施工中不需要進(jìn)行泥漿循環(huán)，所掏出的土層利于整體堆放外運(yùn)，施工現(xiàn)場(chǎng)整潔，漿體可以循環(huán)利用，施工產(chǎn)生的噪音低，對(duì)環(huán)境污染小。
　　3旋挖鉆孔施工工藝
　　3.1施工場(chǎng)地布置
　　施工場(chǎng)地根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形情況進(jìn)行合理安排，平整場(chǎng)地，修筑施工便道，水、電運(yùn)輸及機(jī)械設(shè)備材料要到位，泥漿排放、鉆渣外運(yùn)也要進(jìn)行布置安排，必須全面滿足施工要求。
　　3.2鉆機(jī)就位、護(hù)筒埋設(shè)
　　旋挖鉆機(jī)底座場(chǎng)地應(yīng)平整、夯實(shí)，確保在鉆進(jìn)過(guò)程中鉆機(jī)不產(chǎn)生基礎(chǔ)沉陷。鉆機(jī)為自行式，就位方便。護(hù)筒埋設(shè)主要由人工、機(jī)械配合完成，利用旋挖鉆機(jī)的動(dòng)力頭把護(hù)筒壓入地面，護(hù)筒由厚度16mm鋼板制成，護(hù)筒直徑比樁基孔徑大150mm，每節(jié)護(hù)筒長(zhǎng)度4.0m。護(hù)筒頂至少高出地面30cm，同時(shí)要滿足比地下水高出2m的要求，以保證水頭壓力，并防止雜物、泥水流入孔內(nèi)。
　　3.3泥漿制備
　　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)度和樁基質(zhì)量的關(guān)鍵。旋挖鉆機(jī)鉆孔速度快，鉆孔過(guò)程中采用靜漿護(hù)壁，所以普通粘土制備的泥漿不能滿足護(hù)壁要求。選用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土，加入純堿等配制出高質(zhì)量的復(fù)合泥漿，這種泥漿顆粒懸浮均勻、沉淀少、性能穩(wěn)定，能滿足鉆孔要求。泥漿由拌漿機(jī)攪拌后存于泥漿池內(nèi)，鉆孔施工時(shí)隨著孔深的增加向孔內(nèi)及時(shí)、連續(xù)地補(bǔ)漿，維持護(hù)筒內(nèi)應(yīng)有的水頭，防止孔壁坍塌。為了回收泥漿原料和減少環(huán)境污染，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置泥漿循環(huán)凈化系統(tǒng)，在鉆孔結(jié)束和灌注混凝土?xí)r，將泥漿排水固定的泥漿池中，循環(huán)凈化后可重復(fù)利用。
　　泥漿制備應(yīng)注意兩個(gè)方面：一是泥漿的指標(biāo)問(wèn)題，其比重一般應(yīng)控制在1.1～1.2之間，粘度控制在18～22s，砂率控制在2%以內(nèi)。二是補(bǔ)漿的速度，泥漿補(bǔ)充一般采用泵送方式，其速度以保證液面始終在護(hù)筒面以上為標(biāo)準(zhǔn)。
　　3.4鉆孔施工
　　鉆斗中心與樁位中心對(duì)正后，調(diào)整鉆桿垂直度，將鉆桿走行臂位置鎖定，注入調(diào)制好的泥漿，然后進(jìn)行鉆孔。當(dāng)鉆頭下降到預(yù)定深度后，旋轉(zhuǎn)鉆斗并施加壓力，將土擠入鉆斗內(nèi)，儀表自動(dòng)顯示筒滿時(shí)，鉆斗底部關(guān)閉，提升鉆斗將土卸于堆放地點(diǎn)。鉆機(jī)施工過(guò)程中保證泥漿面始終不得低于護(hù)筒底部，保證孔壁穩(wěn)定性。通過(guò)鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土和泥漿護(hù)壁，反復(fù)循環(huán)直至成孔。
　　鉆進(jìn)過(guò)程中配備專人清理鉆頭四周夾帶的泥塊，確保鉆頭下入孔底有泥漿通道使下鉆順利。由于鉆孔速度快，為確保孔壁穩(wěn)定不出現(xiàn)坍塌，由專人對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行復(fù)查并經(jīng)常進(jìn)行泥漿指標(biāo)的測(cè)定，及時(shí)調(diào)整泥漿性能。
　　在開(kāi)始鉆進(jìn)或穿過(guò)軟硬層交界處時(shí)采用低速鉆進(jìn)，主卷?yè)P(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。在鉆孔過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)具體情況對(duì)鉆桿進(jìn)行豎直度檢測(cè)，防止鉆桿因不可控制因素而變動(dòng)，影響成孔質(zhì)量。
　　根據(jù)不同的地層選配不同的鉆頭鉆進(jìn)，在粘性土層選用長(zhǎng)鉆筒，在砂、卵石含量較高的地層可選用短鉆筒，控制泥漿質(zhì)量和鉆速，對(duì)于含孤石、漂石和較硬巖石地層時(shí)，換用長(zhǎng)、短螺旋鉆頭進(jìn)行處理，松動(dòng)后換鉆筒繼續(xù)鉆進(jìn)。
　　3.5清孔
　　當(dāng)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)高程時(shí)，終止鉆進(jìn)，鉆頭空轉(zhuǎn)無(wú)進(jìn)尺掏渣，同時(shí)向孔內(nèi)注入經(jīng)過(guò)泥漿分離器處理過(guò)的泥漿，換出孔底沉碴及濃度較大的泥漿，直至泥漿各項(xiàng)指標(biāo)、孔底沉渣等符合設(shè)計(jì)及規(guī)范、驗(yàn)標(biāo)的要求為止，嚴(yán)禁采用加深孔底深度的方法來(lái)代替清孔。
　　3.6安放鋼筋籠、灌注水下混凝土
　　與一般鉆孔樁相同。需要指出的是，由于旋挖鉆機(jī)成孔速度非常快，鋼筋籠的制作、安裝、水下混凝土的灌注能力等必須與之相適應(yīng)，否則，不能充分發(fā)揮該鉆機(jī)的優(yōu)勢(shì)。
　　4施工過(guò)程中問(wèn)題處理
　　4.1埋鉆原因及預(yù)防措施
　　引起埋鉆的原因主要有以下幾種原因：挖鉆鉆進(jìn)時(shí)進(jìn)尺太長(zhǎng)或孔壁坍塌，造成鉆頭和鉆桿埋入孔中；孔口塌陷或機(jī)械操作失誤使孔口的鉆頭掉入；提鉆時(shí)受阻或施工中鋼絲繩拉斷，造成鉆頭和鉆桿埋入孔中；工作扭矩過(guò)大，造成鉆桿斷裂，連接銷或提引器損壞造成的掉鉆。預(yù)防措施：控制鉆進(jìn)進(jìn)尺長(zhǎng)度，鉆進(jìn)過(guò)程中根據(jù)地層情況調(diào)整泥漿特性，確保孔壁穩(wěn)定；將鉆頭等雜物遠(yuǎn)離孔口放置，護(hù)筒頂口周邊夯實(shí)，封閉地表水；提鉆時(shí)加強(qiáng)監(jiān)視卷?yè)P(yáng)壓力表，鉆進(jìn)時(shí)確保垂直度，提鉆時(shí)發(fā)現(xiàn)壓力突變時(shí)，及時(shí)調(diào)整方向；經(jīng)常檢查鋼絲繩狀況，勤更換；班組施工過(guò)程中對(duì)連接銷、鉆桿和提引器等設(shè)備勤做檢查保養(yǎng)。
　　4.2埋鉆處理方法
　　發(fā)生掉鉆事故后，要及時(shí)了解掉鉆深度、鉆頭型式、地層情況、水位高低等情況，制定相應(yīng)的處理方案。具體處理分以下幾種方法：鉆頭上焊有打撈環(huán)的，可以下打撈鉤將鉆頭撈出；如果是鋼絲繩拉斷引起的，鉆桿外還有殘留鋼絲繩，則重新連接鋼絲繩，若沒(méi)有殘留鋼絲繩，則用兩臺(tái)吊機(jī)結(jié)合副卷?yè)P(yáng)交叉拔起鉆桿和鉆頭；若鉆頭掉入孔中較深的位置且與孔壁卡緊，先采取措施擴(kuò)孔，在下長(zhǎng)護(hù)筒護(hù)壁進(jìn)行打撈。
　　5結(jié)語(yǔ)
　　旋挖鉆機(jī)在武漢北編組站樁基礎(chǔ)施工中得到了充分應(yīng)用，確保了工程進(jìn)度和質(zhì)量，本橋樁基成樁后對(duì)全部樁基進(jìn)行無(wú)破損檢測(cè)，全部達(dá)到優(yōu)良，充分體現(xiàn)了旋挖鉆機(jī)施工質(zhì)量可靠、施工效率高、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
　　參考文獻(xiàn)：
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