旋挖鉆機成孔工藝在公路鐵路橋梁等基礎(chǔ)工程上的推廣和應(yīng)用

徐長杰

（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)大隊，山東 兗州 272100）

旋挖鉆機成孔工藝在公路鐵路橋梁等基礎(chǔ)工程上的推廣和應(yīng)用

徐長杰

（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)大隊，山東 兗州 272100）

我國各類工程建設(shè)取得的成就與施工工藝的發(fā)展有著直接關(guān)系，其中基礎(chǔ)工程位于施工中的關(guān)鍵，在公路鐵路橋梁等基礎(chǔ)工程施工中，主要設(shè)計為樁基礎(chǔ)，在樁基礎(chǔ)成孔方面，旋挖鉆機成孔具有重要的應(yīng)用價值。本文主要針對旋挖鉆機成孔工藝在公路鐵路橋梁等基礎(chǔ)工程上的推廣和應(yīng)用進(jìn)行分析。

旋挖鉆機成孔工藝；公路鐵路橋梁；基礎(chǔ)工程；推廣應(yīng)用

近年來，樁基礎(chǔ)在成孔過程中，旋挖鉆機作為一種重要的施工機械，在常見的砂土、粘性土以及粉質(zhì)土等相關(guān)土層施工中得到了重要應(yīng)用。根據(jù)國內(nèi)已有工程實例顯示，旋挖鉆機成孔施工中成孔深度可達(dá)到60～90m，成孔直徑最大可達(dá)到1.5～4.0m，在各類基礎(chǔ)工程施工中均有較好的應(yīng)用價值。

1 旋挖鉆機成孔原理分析

明確旋挖鉆機成孔原理是進(jìn)行具體施工的前提。旋挖鉆機本身具有行走功能，同時，存在桅桿變幅機構(gòu)，根據(jù)設(shè)計圖紙要求，在完成前期測量放線后，鉆機就位，在桅桿的導(dǎo)向作用下將筒式鉆頭放置到需要成孔的位置，筒式鉆頭位于鉆桿下方，底部帶有活門，在鉆機頭部動力輸出的情況下，鉆桿能夠帶動筒式鉆頭并施加壓力于地面，鉆頭在回旋過程中能夠使得成孔位置的巖土破碎，隨著旋轉(zhuǎn)的進(jìn)行，土體會進(jìn)入鉆頭內(nèi)，通過鉆機頂部的動力設(shè)備中的提升裝置以及伸縮式鉆桿，可將鉆頭提出地面，將鉆孔中的土體卸載。通過上述重復(fù)性的操作，在鉆進(jìn)的同時將孔中的土壤運送到地面，并通過其它運輸設(shè)備運送到指定位置，當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計要求后，可停止旋挖鉆進(jìn)。

2 旋挖鉆機成孔工藝分析

旋挖鉆機成孔施工前，需要做好充分的準(zhǔn)備工作，最基本的是三通一平，旋挖機械設(shè)備到達(dá)現(xiàn)場，組裝完成，測量放線等。還要做好以下工作。

（1）護(hù)筒埋設(shè)。屬于前期準(zhǔn)備工作中的關(guān)鍵，對于旋挖鉆機自帶護(hù)筒驅(qū)動器的，可以自行埋設(shè)護(hù)筒。護(hù)筒埋設(shè)的長度需要參照實際的地質(zhì)情況，一般情況下埋設(shè)的護(hù)筒長度控制在4～6m，整個護(hù)筒埋設(shè)期間，需要檢查埋設(shè)的垂直度，埋設(shè)完成的護(hù)筒頂部要求高出原始地面約30cm。這樣一方面能夠保護(hù)樁孔，另一方面則有利于快速進(jìn)行鉆頭定位，完成埋設(shè)的護(hù)筒需要有較好的穩(wěn)定性。

（2）泥漿制備。其中需要根據(jù)實際情況，在現(xiàn)場設(shè)置最少兩個泥漿池，具體容積需要根據(jù)施工情況確定，布置好現(xiàn)場的泥漿循環(huán)系統(tǒng)，及時清理泥漿池中的廢棄物。泥漿護(hù)壁成孔期間需要有大量的泥漿，泥漿制備質(zhì)量直接影響到施工的進(jìn)展以及施工質(zhì)量，在制備泥漿過程中控制好泥漿的相對密度。開鉆前需要完成泥漿制備，對應(yīng)的泥漿質(zhì)量以及數(shù)量都需要滿足要求。對于爛泥地基，在基礎(chǔ)成孔中，需要適當(dāng)?shù)奶岣吣酀{的密度，通常要求泥漿的粘度超過100s；對于砂礫層地基，在成孔過程中泥漿的粘度可控制在50～80s。配合完成的泥漿還需要進(jìn)行檢驗，便于進(jìn)一步了解泥漿的參數(shù)，常見的主要是泥皮形成性能檢測、泥漿密度檢測、穩(wěn)定性檢驗等。

（3）鉆孔操作。前期準(zhǔn)備工作做好后，鉆機就位，調(diào)整桅桿并控制好鉆桿的傾斜度，在鉆進(jìn)過程中還需要視情況隨時進(jìn)行調(diào)整。雖然前期制備了符合條件的泥漿，但是在具體施工中，由于地質(zhì)情況較為復(fù)雜，隨著鉆進(jìn)深度的增加，地質(zhì)構(gòu)造也會發(fā)生改變，此時就需要及時的對泥漿參數(shù)進(jìn)行調(diào)整?？刂坪媚酀{的含砂率、漏斗粘度、比重等。為了保證成孔質(zhì)量，應(yīng)做好泥漿的凈化處理，定期檢測成孔質(zhì)量參數(shù)。

（4）檢孔。在鉆孔過程中，通過檢孔器定期對成孔質(zhì)量進(jìn)行檢測，通常每鉆進(jìn)10m更換鉆頭，或者是地質(zhì)狀況發(fā)生改變后，都需要檢查成孔情況，避免在成孔過程中出現(xiàn)斜孔、彎孔、縮孔等問題。

（5）驗孔。在旋挖鉆孔達(dá)到設(shè)計要求后，需要根據(jù)設(shè)計圖紙指標(biāo)進(jìn)行驗收，比如，是否達(dá)到持力層等。在驗收合格后，對成孔中存在的各類垃圾進(jìn)行清理。

（6）后續(xù)施工。旋挖鉆機成孔施工完成在各項指標(biāo)驗收合格的情況下，需要及時清孔、下鋼筋籠、下導(dǎo)管、二次清孔等，泥漿比重達(dá)到要求后澆筑混凝土，以及做好成品樁的保護(hù)等后續(xù)操作。

3 旋挖鉆機成孔施工的優(yōu)勢分析

旋挖鉆機成孔施工工藝在公路鐵路橋梁等基礎(chǔ)工程中的推廣和應(yīng)用，與其自身的優(yōu)勢有著直接關(guān)系，具體的優(yōu)勢主要有以下幾點。

（1）成孔速度較快。相對于早期使用的正反循環(huán)鉆機，在基礎(chǔ)工程成孔過程中成孔較快，有助于保證施工進(jìn)度，為后期其它工序施工贏得了時間，有助于縮短工期、提高施工效率、節(jié)約施工成本。

（2）成樁質(zhì)量高。旋挖鉆機成孔在施工過程中，能夠保證成孔質(zhì)量，垂直度<1.0%，成孔規(guī)則，成孔質(zhì)量保證了后續(xù)的成樁質(zhì)量以及樁基承載力。在灌注混凝土過程中，相比其它正反循環(huán)成孔灌注混凝土的充盈系數(shù)?。?.05左右），既能保證施工質(zhì)量，又能節(jié)約成本。

（3）施工過程符合環(huán)保性要求。旋挖鉆機成孔相對于早期正反循環(huán)鉆機，在鉆孔過程中，使用的泥漿經(jīng)過處理后能夠循環(huán)使用，減少了對環(huán)境造成的不良影響。

（4）旋挖鉆機成孔前的對位準(zhǔn)確性較高。偏差較小(小于2cm)，根據(jù)測量放線要求，能夠通過旋挖鉆機自身攜帶的電子設(shè)備完成精確對位，極大地減少了實際操作與設(shè)計之間的誤差，保證了施工質(zhì)量。

（5）使用范圍較廣。根據(jù)實際情況，可采用干作業(yè)成孔，也可以采用濕作業(yè)成孔。

（6）施工操作靈活性高。在旋挖鉆機施工過程中，根據(jù)地質(zhì)狀況的差異，可采用不同斗底形式的鉆頭。對于粘土層或者是干孔條件下的施工，可采用單底板土層鉆頭，對于流沙層，存在砂土、膠結(jié)較差粒徑、存在較小卵石層或者濕孔鉆進(jìn)作業(yè)，可采用雙層底旋挖鉆頭。

（7）可與其它機械配合使用。旋挖鉆機可以配合長螺旋鉆、振動樁錘、地下連續(xù)墻抓斗等，在市政工程建設(shè)、工民建、鐵路公路橋梁建設(shè)、地下連續(xù)墻施工、水利施工以及防滲護(hù)坡等相關(guān)施工中發(fā)揮重要作用。

4 旋挖鉆機成孔工藝在公路鐵路橋梁等基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用

旋挖鉆機成孔工藝在公路鐵路橋梁等基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用廣泛，取得了明顯的效果，為我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出了較大的貢獻(xiàn)。舉例說明，旋挖鉆機成孔工藝在某橋梁基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用。

某特大橋施工，橋長1800m。根據(jù)設(shè)計要求，橋梁的樁基直徑為 1.25m的鉆孔灌注樁，樁長最長為55 m、最短為32m，屬于摩擦樁。全橋樁基共有248根。依據(jù)地質(zhì)勘察報告，全橋樁基所處地質(zhì)條件從上往下依次為沙層、粉細(xì)沙層、濕陷性黏土層、黏土層、卵石層等，在鉆孔過程出現(xiàn)塌孔的可能性較大，因而對于成孔質(zhì)量要求較高。與此同時，該橋梁工程的工期較為緊張，樁基施工需要在60天內(nèi)完成。綜合樁基施工的地質(zhì)條件、工期以及經(jīng)濟(jì)因素，在經(jīng)過科學(xué)論證以及方案比選后決定采用旋挖鉆孔成樁工藝。

采用旋挖鉆孔成樁施工過程中，對于特殊地質(zhì)的鉆進(jìn)屬于施工難點。在砂層施工中會造成泥漿污染，增加含砂率，影響到泥漿指標(biāo)，因而在砂層鉆進(jìn)過程中定期做好泥漿指標(biāo)的檢測，保證泥漿的合格性，避免施工中出現(xiàn)坍孔，在泥漿中增加纖維素的含量，促進(jìn)泥漿的附著力。鉆進(jìn)一段距離需要及時對水平方面以及垂直方向進(jìn)行檢測和調(diào)整，確保成孔質(zhì)量。此外在施工中，根據(jù)地質(zhì)條件采用合理的鉆頭類型，控制鉆頭升降速度。

采用旋挖鉆機成孔在樁基施工中，原定60天的工期，45天就順利完成。成孔質(zhì)量較好，灌注成樁后符合驗收標(biāo)準(zhǔn)，施工完成后的Ⅰ類樁達(dá)到98.0%，成本費用相對于預(yù)算節(jié)約了12.5%，樁的承載力比設(shè)計高了10～20%。施工過程滿足環(huán)保要求，達(dá)到了預(yù)期目的。

近年來，我公司購進(jìn)了4臺套德國產(chǎn)寶峨BG-30旋挖鉆機。此鉆機具有性能好，成孔質(zhì)量高等優(yōu)點，特別是在大深度入巖過程中，設(shè)備始終運行穩(wěn)定。從而保質(zhì)保量保工期完成了各項艱巨的施工任務(wù)。為公司樹立了良好的形象，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語

旋挖鉆機成孔工藝在公路鐵路橋梁等基礎(chǔ)工程施工中具有重要的應(yīng)用價值。隨著施工經(jīng)驗的積累、施工儀器設(shè)備的改進(jìn)等，在后續(xù)樁基工程施工中將會得到更加廣泛的推廣和應(yīng)用。

[1]馮廣維.旋挖鉆機穿越砂層成孔工藝探討[J]. 鐵道建筑,2015(07):29-30.

[2]張強葳. 澤蒙-博爾查大橋全沙層地段旋挖鉆機成孔工藝[J].中國水運(下半月),2014,14(01):251-252.

[3]霍小妹. 旋挖鉆機成孔開放式后注漿灌注樁施工工藝[J]. 施工技術(shù),2012,41(07):38-40.

[4]胡青. 旋挖鉆機在多瑙河水域砂性土成孔工藝研究[J]. 筑路機械與施工機械化,2016,33(04):65-68.

[5]張富祥,何祥偉. 淺析市政高架橋樁基旋挖鉆機成孔施工工藝[J]. 建材與裝飾,2017(01):239-240.

TU753.3

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