------千智光　　

　　摘要:旋挖鉆機施工是近幾年出現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,若施工中不嚴格控制,易影響樁基施工質量。鉆孔灌注樁基礎是建筑工程中極其重要的隱蔽工程,其質量的優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精品工程的目標。文章闡述了旋挖機施工特點,工程的質量保證措施,以及采用此工藝的優點。

　　近二十多年來,國家實行改革開放政策,快速地推動了經濟發展和社會進步,發展基礎設施是社會生產和強國富民的基本物質條件,也是眾多發達國家的必行之路,由此可見基礎設施對國家的發展、經濟、民眾的生活起著舉足輕重的作用。在眾多基礎工程中,旋挖鉆機以其優越的性能、方便安全、節能環保等特點,在基礎設施領域廣泛應用。由于旋挖鉆機扭矩大,軸向壓力大,適合我國眾多地區施工,所以這種工藝在國內的基礎建設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泥漿護壁鉆斗取土的工藝(當然也有干土直接取土工藝,視工地現場地層條件而定),是一種無沖洗介質循環的鉆進方法,但鉆進時為保護孔壁穩定,孔內要注滿優質泥漿(穩定液)。旋挖鉆機工作時能原地做整體回轉運動。旋挖鉆機鉆孔取土時,依靠鉆桿和鉆頭自重切入土層,斜向斗齒在鉆斗回轉時切下土塊向斗內推進而完成鉆取土;遇硬土時,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,拉動鉆斗上的開關即打開底門,鉆斗內的土依靠自重作用自動排出,鉆桿向下放關好斗門,再回轉到孔內進行下一斗的挖掘。

二、施工工藝及操作要點

　　(一)場地布置

根據設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,并記錄放樣數據備案;規劃行車路線時,使便道與鉆孔位置保持一定的距離,以免影響孔壁穩定。

(二)泥漿制備

泥漿的作用是滿足施工的需求。泥漿的質量取決于地質情況,如果地質情況較好可干成孔,那就無須制作泥漿。如果地質較為復雜,需泥漿的作用協助施工,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緯儀和50m鋼卷尺,工程測量基準點用混凝土澆筑固定,并安裝防護標志,防止重車輾壓和重物碰撞而產生的移位,基準點安設在視線范圍內的不產生變形物上,測設點加以混凝土保護。

在測定樁位前,先復校建筑物基點,閉合測量。搞清基點與紅線關系,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,在埋設護筒后復測一次使護筒中心與樁位偏差不大于設計允許偏差,并做好樁位標志,然后用水準儀測量護筒標高,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,標高控制的基準點。因此,每根樁施工前必須埋設護筒,鋼護筒的內徑應大于鉆頭直徑,具體尺寸按設計要求選用,埋入深度以滿足隔離雜填土,防止孔口塌陷為準,護筒外周間隙粘土回填并搗實,以確保護筒穩定牢靠。鋼護筒平面位置與垂直度應準確,鋼護筒周圍和護筒底腳應緊密,不透水。

(五)鉆機就位

在樁位復核正確,護筒埋設符合要求。護筒、地坪標高已測定的基礎上,鉆機才能就位;鉆機定位要準確、水平、垂直、穩固,鉆機導桿中心線、回旋盤中心線、護筒中心線應保持在同一直線。旋挖鉆機就位后,利用自動控制系統調整其垂直度,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的及時更換。根據土層情況正確選擇鉆斗底部切削齒的形狀、規格和角度;根據護筒標高、樁頂設計標高及樁長,計算出樁底標高,以便鉆孔時加以控制。成孔中,按試樁施工確定的參數進行施工,設專職記錄員記錄成孔過程的各種參數。

(七)成孔檢查

成孔達到設計標高后,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。成孔檢查方法根據孔徑的情況來定,當鉆孔為干孔時,可用重錘將孔內的虛土夯實,采用直接用測繩及測孔器測,若孔內存在地下水,可采用泵吸反循環抽漿的方法清孔,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量的重要一環,通過清孔確保樁孔的質量指標、孔底沉渣厚度、循環液中含鉆渣量和孔壁泥垢等符合樁孔質量要求,采用正循環回轉鉆進技術的清孔方法為:樁孔終孔后,將鉆具提高20～50m,采用大泵量泵入性能指標符合要求的新泥漿,并維持正循環30min以上,直到清除孔底沉渣且使孔壁泥質、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,而在孔內下入鋼筋籠,安裝好灌漿導管后施行二次清孔作業,以使砼灌注前孔底沉渣厚度符合要求,保證砼成樁質量。

三、工程質量的保證措施

(一)鉆進時出現卡埋鉆的控制措施

卡埋鉆是旋挖鉆機最易發生的施工事故,因此,施工過程中應采取積極主動的措施加以預防。當鉆機施工時出現卡埋鉆現象時,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等方法,清理鉆筒周圍沉渣,然后起吊即可。

(二)針對不同地質的施工方法

由于鉆機施工與地質變化密切相關,所以了解并認識地質尤為重要。地質的種類繁多,對于鉆機施工而言不必分得過于詳細,旋挖鉆機扭矩大,軸向壓力大,地質的細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分。由于軟泥含水量較高,細膩柔滑,具有高壓縮性和低承載力,鉆進時阻力小負荷輕,鉆進平穩等特點;但由于軟泥較軟,孔內10米以上的泥漿壓力較輕,鉆進時會出現縮孔現象,以及鉆進時負荷輕等原因,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荷,硬膠泥對泥漿的質量要求不高,是一種比較常見的較好鉆進的地質,鉆進時注意鉆進深度即可,多鉆會導致鉆斗斗底不能關閉,掉下的渣土會引起打滑現象。

2.沙層:可分為中沙、粗沙和細沙,沙層對泥漿要求較高,由于沙層摩擦系數高,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鍵,當然厚度越薄越好。由于卵石層中的卵石排列無規則、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化巖。由于沙巖和中風化巖層具有較強的膠結性,對泥漿的質量要求不高,成孔后無塌方跡象,鉆進負荷重等特點。如果鉆具有缺陷或操作不當較難鉆進。

(三)如何預防偏孔

旋挖鉆機施工規范中允許垂直度偏差為1%度。目前很多樁機工程驗孔設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,如果超出規范范圍,將會影響成孔質量影響施工進度。

1.偏孔原因:(1)地質:地質是偏孔主要原因,如果地質都是黃土層、粘土層,那么孔內就不會出現偏差現象,多數是由地質變化,風化巖、巖石分布不均,導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,但另外也具備導向防偏功能。鉆斗中心先導尖具有定位功能、同時先導尖可改變鉆進順序,鉆齒的數量及角度是否一致,鉆體兩側邊刀或防護條的高度是否一致,這些細節可讓鉆斗鉆進時左右受力均勻而預防偏差;(3)操作:當孔內有巖石、漂石、卵石、風化巖層,需控制浮動、加壓方式,如果快速鉆進就會造成急劇偏孔。

2.如何預防。(1)了解地質:考察工程時通過地質報告、巖芯取樣、地理環境等等,詳細了解地質情況;(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防偏差,原因是螺旋鉆斗的鉆進阻力小,再加于先導鉆進方式可有效預防偏孔;(3)優化鉆斗:盡可能地優化鉆斗,讓鉆斗降低鉆進阻力,特別是中心先導尖具有定位作用,可有效預防偏孔;(4)導向鉆斗: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,通過加長鉆斗導向鉆進,此方法可有效預防偏孔;(5)操作:控制浮動、加壓、轉速、控制鉆進速度可有效降低偏差;(6)鉆進方式:通過振動和負載判斷當前地質情況,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防偏孔。

四、結語

總之,在基礎施工時,設備的選型非常重要,從我們多年的施工經驗和設備使用來看,旋挖鉆機施工工藝具有施工質量可靠、成孔速度快、適應性強、環保的優點。由于旋挖鉆機所形成的孔壁較粗糙,增加了樁側摩阻力,克服了回旋鉆機樁側摩阻力低,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,但適應性強,最終的經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。