旋挖鉆機施工工藝及控制

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　　一 前言

　　隨著高速公路的迅速發(fā)展，鉆孔灌注樁運用在公路橋梁基礎(chǔ)工程中日益增加，在大中橋梁中的運用顯得愈來愈重要，同時也促進了橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)的快速發(fā)展。近幾年來，旋挖鉆機是鉆孔灌注樁施工中一種較先進的施工方法，該施工方法主要特點是施工效率高，適用于工期要求緊的工程項目。在成章互通主線跨省道239橋樁基施工中發(fā)揮了充分的作用，同時使現(xiàn)場技術(shù)人員掌握了新技術(shù)，加塊了施工進度，確保了工程質(zhì)量。

　　二 工程概況

　　成章互通主線跨省道239橋位于常州市武進區(qū)嘉澤鎮(zhèn)成章南，橋梁角度90°，橋梁全長692.85m.基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁徑分別為1.4m、1.5m，樁長45m、47m、50m、不等，數(shù)量為124根。地基巖土主要以可塑或硬塑狀中偏低壓縮性粘土、亞粘土、中間夾有中密－密實狀態(tài)的粉砂層及中密－密實狀態(tài)的亞砂土層為主。

　　三 設(shè)備特點

　　用于樁基施工的旋挖鉆機是東明TRM140型，其最大扭矩140KN.m，最大旋挖速度6-23rpm，發(fā)動機功率192KW，最大樁徑1500mm.適用于粘性土、粉質(zhì)土、砂土等土層施工，該鉆機通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土，反復(fù)循環(huán)而成孔，并具有功率大、鉆孔速度快、移位方便、定位準確、工作效率高、噪音小、環(huán)保的特點。

　　四 工程施工

　　（一） 施工方案確定

　　根據(jù)該橋址處地質(zhì)情況、施工工期要求緊、施工場地受到限制、環(huán)保等因素，易選用旋挖鉆機成孔。

　?。ǘ?施工準備

　　施工圖紙的會審，測量放樣，施工場地平整，機械設(shè)備、材料的進場。組織施工人員對施工現(xiàn)場進行深入的調(diào)查和研究，收集與施工相關(guān)資料，采用合理的施工組織方法，使樁基施工保持連續(xù)、均衡、有節(jié)奏地進行。

　　機械設(shè)備投入旋挖鉆機2臺（東明TRM140型），配備泥漿泵，16~25T汽車吊2臺等設(shè)備。

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　　1. 機械就位、護筒埋設(shè)

　　施工場地平整處理，保證旋挖鉆機底座場地應(yīng)平整、夯實，避免在鉆進過程中鉆機產(chǎn)生沉陷。

　　樁位確定后，利用十字線放出四個控制樁位，并以四個控制樁為基準進行埋設(shè)護筒。

　　護筒埋設(shè)：護筒由厚度4－6mm鋼板制成，護筒直徑比樁基孔徑大100－150mm，每節(jié)護筒長度1.5-3.0m，護筒至少高出地面30cm.以防止雜物、泥水流入孔內(nèi)。

　　旋挖鉆機在埋設(shè)護筒時，應(yīng)由人工進行輔助配合，護筒埋設(shè)利用旋挖機的鉆斗擠壓作用做相應(yīng)的調(diào)整。

　　2. 泥漿調(diào)制

　　因鉆機施工中泥漿可以防止孔壁坍塌、抑制地下水、懸浮鉆渣等作用，為此泥漿是保證孔壁穩(wěn)定的重要因素。由于地基巖土中又夾有粉砂土層、亞砂層，地面水位較高的特點，調(diào)制出良好泥漿的各項性能指標尤為重要。

　　泥漿相對密度：1.02－1.10，粘度：18－22s，砂率≤4％，泥皮厚度：＜2mm，PH值：大于7.

　　施工過程中隨時檢測清孔后灌注砼時泥漿的各項性能指標，確保泥漿對孔壁的撐護作用，避免發(fā)生施工事故。

　　3. 鉆孔施工

　　旋挖鉆機采用筒式鉆斗。鉆機就位后，調(diào)整鉆桿垂直度，注入調(diào)制好的泥漿，然后進行鉆孔。當鉆頭下降到預(yù)定深度后，旋轉(zhuǎn)鉆斗并施加壓力，將土擠入鉆斗內(nèi)，儀表自動顯示筒滿時，鉆斗底部關(guān)閉，提升鉆斗將土卸于堆放地點。鉆機施工過程中保證泥漿面始終不得低于護筒底部，保證孔壁穩(wěn)定性。通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土和泥漿撐護孔壁，反復(fù)循環(huán)直至成孔。如下圖所示。

　　4. 改善鉆斗護壁能力

　　旋挖鉆機施工初期，提升料筒時，發(fā)現(xiàn)提升力顯著增大，有孔壁頸縮現(xiàn)象。經(jīng)過詳細分析，由于筒式鉆斗完全無護壁作用，在提升鉆斗時，其下部產(chǎn)生較大負壓力作用，致使產(chǎn)生“吸鉆”現(xiàn)象，從而造成孔壁頸縮現(xiàn)象。因此，必須對筒式鉆斗進行改進。在筒壁上加焊4塊雙曲面護壁鋼板（或增設(shè)導(dǎo)流槽），兩兩對稱布置，為防止升降時碰懷孔壁，鉆頭旋轉(zhuǎn)時雙曲面護壁鋼板直徑小于孔徑2cm.由施工現(xiàn)場實踐得知，改善后的鉆斗在提升過程中液壓系統(tǒng)壓力顯著減小，鉆孔頸縮現(xiàn)象得到改善。

　　5. 控制鉆斗鉆進、提升速度

　　（1） 旋挖鉆機鉆機過程中應(yīng)嚴格控制鉆進速度，避免鉆進尺度較大，造成埋鉆事故。

　?。?） 若鉆機升降鉆斗時速度過快，鉆斗外壁和孔壁之間的泥漿沖刷孔壁，再加上鉆斗下部產(chǎn)生較大負壓作用，造成孔壁頸縮、坍塌現(xiàn)象。所以鉆斗提升時應(yīng)嚴格控制其速度，經(jīng)現(xiàn)場實踐得知，鉆斗升降速度保持在0.75－0.80m/s.當鉆斗粉砂層或亞砂土層時，其升降速度應(yīng)更加緩慢。

　　五 鉆進施工時出現(xiàn)卡埋鉆的控制措施

　　卡埋鉆是旋挖鉆機最易發(fā)生的施工事故，因此，施工過程中應(yīng)采取積極主動的措施加以預(yù)防。當鉆機施工時出現(xiàn)卡埋鉆現(xiàn)象時，采取切實可行的措施及時進行處理施工事故。

　　處理卡埋鉆的方法如下：

　　（1） 直接起吊法：采用吊車直接向上起吊即可。

　　（2） 鉆斗周圍疏通法：即用水下切割或反循環(huán)等方法，清理鉆筒周圍沉渣，然后起吊即可。

　　六 施工注意事項

　?。?） 由于鉆機設(shè)備較重，施工場地必須平整、寬敞，并有一定硬度，避免鉆機發(fā)生沉陷。

　?。?） 鉆機施工中檢查鉆斗，發(fā)現(xiàn)側(cè)齒磨懷，鉆斗封閉不嚴時必須及時整修。

　?。?） 泥漿初次注入時，垂直向樁孔中間進行入漿，避免泥漿沿著護筒壁沖刷其底部，致使護筒底部土質(zhì)松散。

　?。?） 因粘土層中鉆進過深易造成頸縮現(xiàn)象，在鉆機施工時應(yīng)嚴格一次鉆進深度。

　?。?） 鋼筋籠或探孔器向孔內(nèi)放置時，應(yīng)由吊車吊起，將其垂直、穩(wěn)定放入孔內(nèi)，避免碰壞孔壁，使孔壁坍塌，在砼澆筑時出現(xiàn)廢樁事故。

　?。?） 根據(jù)不同地質(zhì)情況，必須檢測清孔后灌注砼時泥漿性能指標，確保泥漿對孔壁的撐護作用。

　　（7） 其他施工工藝事項，應(yīng)嚴格按照橋涵施工技術(shù)規(guī)范和標準進行施工。

　　七 旋挖鉆機TRM140型成孔優(yōu)點

　?。?） 因該鉆機操作由全液壓系統(tǒng)控制，能保證樁基垂直度、孔位、孔深、沉淀厚度等各項指標全部達到施工規(guī)范要求。

　?。?） 該鉆機適用不同地質(zhì)情況，成孔效率高，約6h左右即可成孔，1天成孔3-4個，是該橋回旋鉆機成孔的5-6倍，因此使用于工期要求緊的工程項目。

　?。?） 孔壁穩(wěn)定性好，成孔后清孔徹底，施工進度快。

　?。?） 施工噪音低，不污染環(huán)境，使用于環(huán)境保護要求高的施工地區(qū)。

　　八 結(jié)束語

　　通過本次施工，旋挖鉆機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、環(huán)保的優(yōu)點。由于旋挖鉆機所形成的孔壁較粗糙，增加了樁側(cè)摩阻力，克服了回旋鉆機樁側(cè)摩阻力低，以及孔底沉渣多，泥漿管理差的缺點。盡管旋挖鉆機投資較高，但適應(yīng)性強，最終的經(jīng)濟效益綜合指標還是遠大于回旋鉆機，可見旋挖鉆機是一種理想的施工工藝。

　　參考文獻

　　[1] 郭玉文旋挖鉆機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.

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