我國在上世紀(jì)90年代開始從國外引進(jìn)旋挖鉆機(jī)，到上世紀(jì)末已有國內(nèi)工程機(jī)械廠批量生產(chǎn)旋挖鉆機(jī)，在最近的10多年來我國旋挖鉆機(jī)取得了快速發(fā)展，旋挖鉆施工在各種城市內(nèi)高架橋、高速公路、鐵路等交通設(shè)施橋梁的樁基礎(chǔ)施工中以低噪音、低振動(dòng)、鉆進(jìn)速度快、施工現(xiàn)場內(nèi)移動(dòng)就位方便、施工占地面積小等諸多優(yōu)點(diǎn)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
工法特點(diǎn)：
旋挖鉆成孔施工法，又稱鉆斗施工法。成孔原理是在一個(gè)可閉合開啟的鉆斗底部及側(cè)邊，鑲焊切削刀鋸，在液壓伸縮鉆桿旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)下，旋轉(zhuǎn)切削挖掘土層，同時(shí)使切削挖掘下來的鉆渣裝入鉆斗內(nèi)，鉆頭裝滿提出孔外卸土，如此循環(huán)形成樁孔。
相對于傳統(tǒng)鉆機(jī)，旋挖鉆具有以下優(yōu)點(diǎn)：
旋挖鉆機(jī)采用筒式鉆斗成孔，利用鉆桿和鉆斗的旋轉(zhuǎn)將斗齒切削下來的土直接裝進(jìn)鉆斗內(nèi)，然后由鉆桿提出通過鉆斗的選裝、削土、提升和出土，多次反復(fù)成孔。而諸如沖擊鉆、回旋鉆等都是鉆頭切削巖、土后通過循環(huán)泥漿帶出孔口。
旋挖鉆機(jī)通常采用履帶式行走體系，移動(dòng)方便，就位僅需幾分鐘，鉆機(jī)整體置于履帶上進(jìn)行鉆孔作業(yè)。而常規(guī)鉆機(jī)要通過吊車或人工進(jìn)行就位，對原地面要求高，通常需要先布置鉆機(jī)底座，然后安放鉆機(jī)。
旋挖鉆機(jī)依靠自身柴油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力來完成行走和鉆孔，無需現(xiàn)場提供電源。常規(guī)動(dòng)力鉆機(jī)大多依靠現(xiàn)場提供大功率電源來完成鉆孔工作。
旋挖鉆機(jī)自身穩(wěn)定性通過底盤伸縮式履帶調(diào)整，鉆桿垂直度、成孔垂直度可通過電子監(jiān)測元件控制，操作司機(jī)可隨時(shí)直接讀取垂直度數(shù)據(jù)，過程控制簡易方便。常規(guī)鉆機(jī)自身穩(wěn)定性和垂直度依靠對鉆機(jī)底座進(jìn)行人工抄墊調(diào)整，成孔垂直度在鉆孔過程中不易獲取和調(diào)整。
適用范圍：
旋挖鉆適用于填土層、黏土層、粉土層、淤泥層、砂土層、短螺旋鉆不易鉆進(jìn)含有部分卵石和碎石的地層以及強(qiáng)度不高的風(fēng)化巖層。成孔孔徑一般在0.8～3m，最大成孔深度可達(dá)100m。根據(jù)不同地質(zhì)條件可采用干式成孔和濕式成孔，對于粘結(jié)性好的土層，可采用干式或清水鉆進(jìn)工藝，無需泥漿護(hù)壁。對于松散易坍塌底層，或有地下水分布、孔壁不穩(wěn)定底層應(yīng)采用靜態(tài)泥漿護(hù)壁進(jìn)行鉆進(jìn)。
旋挖鉆機(jī)由于采用旋挖鉆頭直接上下提取土壤，對于樁壁土的擾動(dòng)情況相對較大，有較大擴(kuò)孔率，在易塌地層施工時(shí)應(yīng)格外注意。
旋挖鉆機(jī)鉆頭一般分為回轉(zhuǎn)鉆頭和嵌巖鉆頭。回轉(zhuǎn)鉆頭包括單底土斗和雙底撈砂斗，嵌巖鉆頭包括短螺旋鉆頭、嵌巖筒鉆頭和牙輪鉆頭。地表土、淤泥質(zhì)亞粘土、黏土層在干性狀態(tài)下膠結(jié)性比較好，在采用干鉆法時(shí)可用單底板土層鉆斗鉆進(jìn)，也可以用雙底板撈砂鉆斗和土層螺旋鉆斗鉆進(jìn)；若采用濕鉆法時(shí)因土遇水膠結(jié)性變差，一般用雙底板撈砂鉆斗鉆進(jìn)以便撈取鉆渣。淤泥層、砂土層及含水豐富的流砂、流泥等易坍塌底層，應(yīng)采用雙底板撈砂鉆斗鉆進(jìn)。砂卵石、卵礫石、泥灰?guī)r、砂巖、灰?guī)r、泥巖、頁巖等較硬巖層，應(yīng)選用機(jī)鎖桿和短螺旋鉆頭。對于硬度較大的基巖底層、大的漂石層以及硬質(zhì)永凍土層，直接用短螺旋鉆頭或旋挖鉆斗鉆進(jìn)都比較困難，需要嵌巖筒鉆配合短螺旋鉆頭和雙底板撈砂鉆斗鉆進(jìn)。
施工注意事項(xiàng)：
旋挖鉆機(jī)開孔施工應(yīng)輕壓慢進(jìn)，鉆頭轉(zhuǎn)速不宜大于10r/min，待主動(dòng)鉆桿全部進(jìn)入孔后，方可逐步加速進(jìn)行正常鉆進(jìn)。
旋挖鉆鉆孔過程中應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況控制進(jìn)尺速度，防止卡鉆和埋鉆。一般在硬塑層中鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)采用快轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，以提高鉆進(jìn)效率；在砂層等松散易坍塌地層中鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)采用慢轉(zhuǎn)速慢鉆進(jìn)，并應(yīng)適當(dāng)增加泥漿比重和黏度；在易縮徑的地層中鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加掃孔次數(shù)，防止縮徑；由硬地層鉆至軟地層時(shí)，可適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度；由軟地層鉆至硬地層時(shí)，應(yīng)減速慢進(jìn)。旋挖鉆機(jī)鉆孔過程中應(yīng)嚴(yán)格控制鉆頭升降速度，減小鉆頭升降對孔壁的擾動(dòng)，避免造成塌孔事故。
工程實(shí)例：
新建合肥至福州鐵路安徽段站前及相關(guān)工程第3標(biāo)段全長16.9km，包括銅陵長江大橋主橋及南、北引橋，其中南、北引橋全長15.6km，基本為常規(guī)跨度的高速鐵路預(yù)制箱梁，南北引橋基礎(chǔ)全采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，共4516根，平均樁長52m，最長達(dá)82m。樁徑為1m、1.25m、1.5m三種孔徑。樁基依次穿越：第一大層為全新統(tǒng)新近堆積的填筑土及河槽表層最新沉積的粉、細(xì)砂層；第二大層為全新統(tǒng)河流沖積、湖沼相沉積的流塑狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、軟塑狀粉質(zhì)黏土及中密狀粉、細(xì)、中、粗、礫砂；第三大層以中更新統(tǒng)河流沖積的密實(shí)狀礫砂、細(xì)圓礫土為主，夾粉、細(xì)、中砂，江岸局部地段分布少量湖沼相沉積的硬塑狀粉質(zhì)黏土。基巖為陸相碎屑沉積巖，其巖性主要為泥質(zhì)粉砂巖，砂質(zhì)泥巖，礫巖和疏松砂巖。由于樁基工程量大、工期緊，綜合孔深、樁徑、地質(zhì)和設(shè)備資源選擇配置扭矩為360kN·m～150kN·m之間不同型號旋挖鉆機(jī)，孔徑1.5m樁基選擇360和220型旋挖鉆機(jī)成孔施工，孔徑1.25m和1.0m樁基選擇220和150型旋挖鉆機(jī)成孔，施工施工高峰期現(xiàn)場約30臺旋挖鉆機(jī)同時(shí)作業(yè)，另配置部分旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔。據(jù)統(tǒng)計(jì)，旋挖鉆機(jī)成孔速度約為傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔速度的4倍，直接工程費(fèi)約為0.85倍，其中不含節(jié)約的相關(guān)措施費(fèi)。此范圍內(nèi)樁基礎(chǔ)工程造價(jià)占全部線下工程造價(jià)的約40%，采用旋挖鉆施工對節(jié)約工程費(fèi)用和減少工期起到了積極的作用。
結(jié)束語
旋挖鉆用于土層或強(qiáng)度不高的風(fēng)化巖層中的鉆孔樁施工優(yōu)勢明顯，適用性強(qiáng)；自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低；鉆進(jìn)效率高；成樁質(zhì)量好；環(huán)境污染小。能顯著地提高工程施工效率和工程質(zhì)量。在合理選取施工方法與施工工藝時(shí),能最大限度地節(jié)省物力、財(cái)力、人力等資源。對工程施工工藝的發(fā)展及經(jīng)濟(jì)效益的提高具有重要意義。
 
 
參考文獻(xiàn)
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