------千智光　　

　　摘要:旋挖鉆機施工是近幾年出現(xiàn)的一種較為先進的樁基施工方法,其主要特點是施工效率高,適用于工期要求緊的工程項目。但受其施工原理決定,若施工中不嚴(yán)格控制,易影響樁基施工質(zhì)量。鉆孔灌注樁基礎(chǔ)是建筑工程中極其重要的隱蔽工程,其質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響到建筑物的使用效果和壽命,影響到工程項目能否實現(xiàn)精品工程的目標(biāo)。文章闡述了旋挖機施工特點,工程的質(zhì)量保證措施,以及采用此工藝的優(yōu)點。

　　近二十多年來,國家實行改革開放政策,快速地推動了經(jīng)濟發(fā)展和社會進步,發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施是社會生產(chǎn)和強國富民的基本物質(zhì)條件,也是眾多發(fā)達(dá)國家的必行之路,由此可見基礎(chǔ)設(shè)施對國家的發(fā)展、經(jīng)濟、民眾的生活起著舉足輕重的作用。在眾多基礎(chǔ)工程中,旋挖鉆機以其優(yōu)越的性能、方便安全、節(jié)能環(huán)保等特點,在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。由于旋挖鉆機扭矩大,軸向壓力大,適合我國眾多地區(qū)施工,所以這種工藝在國內(nèi)的基礎(chǔ)建設(shè)中得到了越來越廣泛的推廣。

一、工藝原理

旋挖鉆機的成孔工藝與其他樁機不同,旋挖鉆機的鉆進工藝采用靜態(tài)泥漿護壁鉆斗取土的工藝(當(dāng)然也有干土直接取土工藝,視工地現(xiàn)場地層條件而定),是一種無沖洗介質(zhì)循環(huán)的鉆進方法,但鉆進時為保護孔壁穩(wěn)定,孔內(nèi)要注滿優(yōu)質(zhì)泥漿(穩(wěn)定液)。旋挖鉆機工作時能原地做整體回轉(zhuǎn)運動。旋挖鉆機鉆孔取土?xí)r,依靠鉆桿和鉆頭自重切入土層,斜向斗齒在鉆斗回轉(zhuǎn)時切下土塊向斗內(nèi)推進而完成鉆取土;遇硬土?xí)r,自重力不足以使斗齒切入土層,此時可通過加壓油缸對鉆桿加壓,強行將斗齒切入土中,完成鉆孔取土。鉆斗內(nèi)裝滿土后,由起重機提升鉆桿及鉆斗至地面,拉動鉆斗上的開關(guān)即打開底門,鉆斗內(nèi)的土依靠自重作用自動排出,鉆桿向下放關(guān)好斗門,再回轉(zhuǎn)到孔內(nèi)進行下一斗的挖掘。

二、施工工藝及操作要點

　　(一)場地布置

根據(jù)設(shè)計要求合理布置施工場地,先平整場地、清除雜物、換除軟土、夯打密實。在進行場地整平后,組織有資格的測量放樣人員,在沒有樁位的地方放出施工道路位置,并記錄放樣數(shù)據(jù)備案;規(guī)劃行車路線時,使便道與鉆孔位置保持一定的距離,以免影響孔壁穩(wěn)定。

(二)泥漿制備

泥漿的作用是滿足施工的需求。泥漿的質(zhì)量取決于地質(zhì)情況,如果地質(zhì)情況較好可干成孔,那就無須制作泥漿。如果地質(zhì)較為復(fù)雜,需泥漿的作用協(xié)助施工,泥漿的作用大致可概括成四點:壓強、護壁、懸浮和潤滑。制作泥漿的設(shè)備有兩種,一是用泥漿攪拌機,二是用水力攪拌器。使用粘土粉造漿時最好用水力攪拌器;使用膨潤土造漿時用泥漿攪拌機。

(三)樁位放樣

樁位放樣選用高精度的經(jīng)緯儀和50m鋼卷尺,工程測量基準(zhǔn)點用混凝土澆筑固定,并安裝防護標(biāo)志,防止重車輾壓和重物碰撞而產(chǎn)生的移位,基準(zhǔn)點安設(shè)在視線范圍內(nèi)的不產(chǎn)生變形物上,測設(shè)點加以混凝土保護。

在測定樁位前,先復(fù)校建筑物基點,閉合測量。搞清基點與紅線關(guān)系,符合誤差允許要求后,再測定樁位。測定樁位分三次,在挖埋護筒前測量一次,在埋設(shè)護筒后復(fù)測一次使護筒中心與樁位偏差不大于設(shè)計允許偏差,并做好樁位標(biāo)志,然后用水準(zhǔn)儀測量護筒標(biāo)高,做好測量記錄,第三次測量,在旋挖鉆機就位后進行。

(四)埋設(shè)護筒

樁的孔口護筒是保護孔口,隔離上部雜填松散物,是防止孔口塌陷的必要措施,也是控制定位,標(biāo)高控制的基準(zhǔn)點。因此,每根樁施工前必須埋設(shè)護筒,鋼護筒的內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑,具體尺寸按設(shè)計要求選用,埋入深度以滿足隔離雜填土,防止孔口塌陷為準(zhǔn),護筒外周間隙粘土回填并搗實,以確保護筒穩(wěn)定牢靠。鋼護筒平面位置與垂直度應(yīng)準(zhǔn)確,鋼護筒周圍和護筒底腳應(yīng)緊密,不透水。

(五)鉆機就位

在樁位復(fù)核正確,護筒埋設(shè)符合要求。護筒、地坪標(biāo)高已測定的基礎(chǔ)上,鉆機才能就位;鉆機定位要準(zhǔn)確、水平、垂直、穩(wěn)固,鉆機導(dǎo)桿中心線、回旋盤中心線、護筒中心線應(yīng)保持在同一直線。旋挖鉆機就位后,利用自動控制系統(tǒng)調(diào)整其垂直度,鉆機安放定位時,要機座平整,機塔垂直,鉆盤(鉆頭)中心與護筒十字線中心對正。

(六)鉆孔施工

成孔前必須檢查鉆頭保徑裝置,鉆頭直徑、鉆頭磨損情況,施工過程中對鉆頭磨損超標(biāo)的及時更換。根據(jù)土層情況正確選擇鉆斗底部切削齒的形狀、規(guī)格和角度;根據(jù)護筒標(biāo)高、樁頂設(shè)計標(biāo)高及樁長,計算出樁底標(biāo)高,以便鉆孔時加以控制。成孔中,按試樁施工確定的參數(shù)進行施工,設(shè)專職記錄員記錄成孔過程的各種參數(shù)。

(七)成孔檢查

成孔達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后,對孔深、孔徑、孔壁、垂直度等進行檢查,不合格時采取措施處理。成孔檢查方法根據(jù)孔徑的情況來定,當(dāng)鉆孔為干孔時,可用重錘將孔內(nèi)的虛土夯實,采用直接用測繩及測孔器測,若孔內(nèi)存在地下水,可采用泵吸反循環(huán)抽漿的方法清孔,則采用水下灌注混凝土施工的方法進行鉆孔的測孔工作。

(八)清孔

清孔是樁施工中保證成樁質(zhì)量的重要一環(huán),通過清孔確保樁孔的質(zhì)量指標(biāo)、孔底沉渣厚度、循環(huán)液中含鉆渣量和孔壁泥垢等符合樁孔質(zhì)量要求,采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進技術(shù)的清孔方法為:樁孔終孔后,將鉆具提高20～50m,采用大泵量泵入性能指標(biāo)符合要求的新泥漿,并維持正循環(huán)30min以上,直到清除孔底沉渣且使孔壁泥質(zhì)、泥漿含砂量小于4%為止。工程樁孔因有較厚的松散易坍土層,清孔后不能立即終孔,而在孔內(nèi)下入鋼筋籠,安裝好灌漿導(dǎo)管后施行二次清孔作業(yè),以使砼灌注前孔底沉渣厚度符合要求,保證砼成樁質(zhì)量。

三、工程質(zhì)量的保證措施

(一)鉆進時出現(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(dāng)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。

(二)針對不同地質(zhì)的施工方法

由于鉆機施工與地質(zhì)變化密切相關(guān),所以了解并認(rèn)識地質(zhì)尤為重要。地質(zhì)的種類繁多,對于鉆機施工而言不必分得過于詳細(xì),旋挖鉆機扭矩大,軸向壓力大,地質(zhì)的細(xì)微變化是可以忽略不計,下面就以下幾種地層進行論述:

1.泥層:泥層還有軟泥和硬膠泥區(qū)分。由于軟泥含水量較高,細(xì)膩柔滑,具有高壓縮性和低承載力,鉆進時阻力小負(fù)荷輕,鉆進平穩(wěn)等特點;但由于軟泥較軟,孔內(nèi)10米以上的泥漿壓力較輕,鉆進時會出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象,以及鉆進時負(fù)荷輕等原因,鉆進時注意鉆進深度。硬膠泥的密度適中,鉆進時鉆機會有一定的負(fù)荷,硬膠泥對泥漿的質(zhì)量要求不高,是一種比較常見的較好鉆進的地質(zhì),鉆進時注意鉆進深度即可,多鉆會導(dǎo)致鉆斗斗底不能關(guān)閉,掉下的渣土?xí)鸫蚧F(xiàn)象。

2.沙層:可分為中沙、粗沙和細(xì)沙,沙層對泥漿要求較高,由于沙層摩擦系數(shù)高,所以在鉆進沙層時阻力較大。

3.卵石層:卵石層以它的直徑、密度及卵石層的厚度來區(qū)分,其中直徑較大的卵石,鉆進時需用特殊鉆具鉆進;卵石層中的卵石密度決定其硬度,密度越高的卵石層越難鉆入。卵石層的厚度也很關(guān)鍵,當(dāng)然厚度越薄越好。由于卵石層中的卵石排列無規(guī)則、大小不一,造成斷面凹凸不平,鉆進時斗齒受力不均勻、震動大、反作用力強容易斷齒及憋住等特點。

4.巖層:具有抗蝕性,承載能力強,呈棕紅色,另一方面,由于它具有堅硬的物質(zhì)特性,所以較難鉆進;在太陽輻射、氣溫、水、植物等對巖石的破壞作用叫做風(fēng)化巖。由于沙巖和中風(fēng)化巖層具有較強的膠結(jié)性,對泥漿的質(zhì)量要求不高,成孔后無塌方跡象,鉆進負(fù)荷重等特點。如果鉆具有缺陷或操作不當(dāng)較難鉆進。

(三)如何預(yù)防偏孔

旋挖鉆機施工規(guī)范中允許垂直度偏差為1%度。目前很多樁機工程驗孔設(shè)備都已采用超聲波檢驗儀,對樁長、樁徑和垂直度檢驗都是很精確的,如果超出規(guī)范范圍,將會影響成孔質(zhì)量影響施工進度。

1.偏孔原因:(1)地質(zhì):地質(zhì)是偏孔主要原因,如果地質(zhì)都是黃土層、粘土層,那么孔內(nèi)就不會出現(xiàn)偏差現(xiàn)象,多數(shù)是由地質(zhì)變化,風(fēng)化巖、巖石分布不均,導(dǎo)致鉆進時鉆斗受力不均勻而造成的;(2)鉆斗:鉆斗主要功能是切削鉆進,但另外也具備導(dǎo)向防偏功能。鉆斗中心先導(dǎo)尖具有定位功能、同時先導(dǎo)尖可改變鉆進順序,鉆齒的數(shù)量及角度是否一致,鉆體兩側(cè)邊刀或防護條的高度是否一致,這些細(xì)節(jié)可讓鉆斗鉆進時左右受力均勻而預(yù)防偏差;(3)操作:當(dāng)孔內(nèi)有巖石、漂石、卵石、風(fēng)化巖層,需控制浮動、加壓方式,如果快速鉆進就會造成急劇偏孔。

2.如何預(yù)防。(1)了解地質(zhì):考察工程時通過地質(zhì)報告、巖芯取樣、地理環(huán)境等等,詳細(xì)了解地質(zhì)情況;(2)鉆斗:通過實際驗證,螺旋鉆斗就比雙底撈沙斗能更好地預(yù)防偏差,原因是螺旋鉆斗的鉆進阻力小,再加于先導(dǎo)鉆進方式可有效預(yù)防偏孔;(3)優(yōu)化鉆斗:盡可能地優(yōu)化鉆斗,讓鉆斗降低鉆進阻力,特別是中心先導(dǎo)尖具有定位作用,可有效預(yù)防偏孔;(4)導(dǎo)向鉆斗:可在螺旋鉆斗或雙底鉆斗鉆體上方焊接與孔徑相符的2米長護筒,通過加長鉆斗導(dǎo)向鉆進,此方法可有效預(yù)防偏孔;(5)操作:控制浮動、加壓、轉(zhuǎn)速、控制鉆進速度可有效降低偏差;(6)鉆進方式:通過振動和負(fù)載判斷當(dāng)前地質(zhì)情況,而改變鉆進方式:比如切削式鉆進、破碎式鉆進、撥動式鉆進和碾磨式鉆進,通過改變鉆進方式也可有效預(yù)防偏孔。

四、結(jié)語

總之,在基礎(chǔ)施工時,設(shè)備的選型非常重要,從我們多年的施工經(jīng)驗和設(shè)備使用來看,旋挖鉆機施工工藝具有施工質(zhì)量可靠、成孔速度快、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(biāo)還是遠(yuǎn)大于回旋鉆機,可見旋挖鉆機是一種理想的施工工藝。