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　　[摘 要]本文結(jié)合鎮(zhèn)江益華廣場(chǎng)1#綜合商業(yè)樓樁基施工，對(duì)兩種類型鉆機(jī)進(jìn)行比選，在該工程中優(yōu)選大功率旋挖鉆機(jī)和耐磨合金子彈頭截齒旋挖鉆頭，護(hù)筒周圍回填土?xí)r夯實(shí)牢固，以防護(hù)筒底孔壁坍塌，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

　　[關(guān)鍵詞] 基礎(chǔ)樁,施工方法,旋挖鉆機(jī)

　　1工程概況

　　1.1 總體概況

　　鎮(zhèn)江益華廣場(chǎng)是鎮(zhèn)江市大港新區(qū)城市建設(shè)中重要的城市綜合體工程。整個(gè)場(chǎng)地地基巖土層自上而下以填土層、粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土(硬塑~堅(jiān)硬)、強(qiáng)風(fēng)化白云巖層為主，1#綜合樓采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)形式，A區(qū)基坑深約12.5m，采用直徑Φ1000長(zhǎng)45.5m鉆孔灌注樁：B區(qū)基坑深約11.5m，采用直徑Φ1000長(zhǎng)39.5m鉆孔灌注樁：樁深入⑤3層堅(jiān)硬黏土深度約10米。

　　1.2 地質(zhì)條件

　　(1)1#綜合商業(yè)樓主體結(jié)構(gòu)施工范圍內(nèi)的⑤3層黏土：黃色，硬塑~堅(jiān)硬，中等偏低壓縮性，切面稍有光澤，干強(qiáng)度中等，韌性中等，無(wú)搖震反應(yīng)，夾鐵錳結(jié)核，黏土夾小姜石，粒徑在1-3cm,該層分布較均勻，整個(gè)場(chǎng)地均有分布，該層層頂標(biāo)高為-16.5~-26.38。

　　(2)黏土層(夾姜石)呈層狀分布，且具粒徑大、含量多、埋深深、厚度大的特點(diǎn)。根據(jù)人工深井和地質(zhì)調(diào)查成果分析，顆粒最大粒徑為30mm：一般縱向分布在埋深為16.5~26.38m的范圍內(nèi)，分布厚度約為10m，地下水位在樁端以下。

　　2 2工程難點(diǎn)

　　2.1　　本工程施工主要難點(diǎn): ①工期較緊,樁基數(shù)量較多; ②地處鎮(zhèn)江市大港新區(qū)環(huán)保要求較高;

　　3 2施工方法

　　3.1 鉆機(jī)選型

　　根據(jù)1#綜合商業(yè)樓基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、堅(jiān)硬黏土層、地下水和周邊環(huán)境條件，通過(guò)對(duì)黏土地層成孔工藝的鉆進(jìn)難度、安全風(fēng)險(xiǎn)、設(shè)備資源、功效、成本、等方面進(jìn)行綜合分析，可采用旋挖鉆機(jī)或MZ系列搖動(dòng)式全套管鉆機(jī)成孔設(shè)備。由于MZ系列搖動(dòng)式全套管鉆機(jī)成孔成本高，設(shè)備資源較少，最終決定采用旋轉(zhuǎn)挖鉆機(jī)作為成孔設(shè)備進(jìn)行基礎(chǔ)樁施工。

　　3.2 工作原理

　　旋挖鉆成孔首先是通過(guò)鉆機(jī)自有的行走功能和桅桿變幅機(jī)構(gòu)使鉆具迅速達(dá)到樁位,利用桅桿導(dǎo)向下放鉆桿將底部帶有活門的筒式鉆頭置放到孔位,鉆機(jī)動(dòng)力頭裝置為鉆桿提供扭矩,加壓裝置通過(guò)加壓動(dòng)力頭的方式將加壓力傳遞給鉆桿、鉆頭,鉆頭回旋破碎土層,并直接將其裝入鉆頭內(nèi),然后再由鉆機(jī)提升裝置和伸縮式鉆桿將鉆頭提出孔外卸土,這樣循環(huán)往復(fù),不斷取土、卸土,直至鉆到設(shè)計(jì)孔深。本工程基礎(chǔ)樁均采用泥漿護(hù)壁。

　　3.3 施工過(guò)程控制

　　(1)鉆機(jī)施工前，必須對(duì)鉆頭直徑、鉆頭磨損情況以及護(hù)筒直徑進(jìn)行檢查。施工過(guò)程中應(yīng)設(shè)專職管理人員對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行施工，包括鉆進(jìn)深度、地質(zhì)情況、施工中出現(xiàn)的問(wèn)題、機(jī)械設(shè)備狀況等進(jìn)行記錄。記錄必須認(rèn)真、及時(shí)、準(zhǔn)確、清晰，為下一步施工提出指導(dǎo)性意見(jiàn)。

　　(2)旋挖鉆機(jī)配備電子控制系統(tǒng)顯示并調(diào)整鉆桿的垂直度，同時(shí)在鉆桿的兩個(gè)側(cè)面均設(shè)有垂直度儀，同時(shí)在平行于基坑一側(cè)設(shè)置測(cè)量?jī)x器，由測(cè)量人員負(fù)責(zé)校核鉆桿垂直度，隨時(shí)指揮機(jī)手調(diào)整。

　　(3)旋挖鉆機(jī)進(jìn)是一個(gè)短進(jìn)尺、多回次的重復(fù)循環(huán)過(guò)程。旋鉆挖機(jī)在堅(jiān)硬黏土層地層相對(duì)于粉質(zhì)粘土地層有回次進(jìn)尺短(約0.4~0.5m)、回次時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，鉆頭隨著鉆入土層的深度及地層的變化，回轉(zhuǎn)阻力有所增加，其轉(zhuǎn)速降低，內(nèi)外鉆桿傳遞扭矩的槽、鍵接觸面上壓力也隨之增大，這時(shí)操縱加壓油缸對(duì)鉆桿柱加壓，其壓力可傳至鉆頭，增大鉆頭切入深度;鉆進(jìn)負(fù)荷隨之增大，轉(zhuǎn)速進(jìn)一步降低，短時(shí)間內(nèi)切入深度回轉(zhuǎn)阻力逐漸增大。負(fù)載和轉(zhuǎn)速在很大范圍內(nèi)為波動(dòng)的鉆進(jìn)過(guò)程，這也是旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)的顯著特點(diǎn)。當(dāng)鉆進(jìn)至進(jìn)尺困難的堅(jiān)硬黏土層時(shí)，在負(fù)荷增大到一定程度后，操縱加壓液壓缸，通過(guò)動(dòng)力頭對(duì)鉆桿柱短時(shí)間加壓，加壓操作可視情況重復(fù)進(jìn)行1~2次，當(dāng)加壓后鉆頭切入量很小或不切入時(shí)，應(yīng)立即提鉆。故鉆進(jìn)過(guò)程中，操作手應(yīng)密切注視工作艙內(nèi)的壓力、轉(zhuǎn)速儀表以及鉆進(jìn)負(fù)荷變化情況，適時(shí)加壓、提鉆。

　　(4)鉆進(jìn)過(guò)程中當(dāng)?shù)貙訌姆圪|(zhì)粘土層變化至堅(jiān)硬黏土層時(shí)，要減速慢行，防止地層變化出現(xiàn)擴(kuò)孔現(xiàn)象。在堅(jiān)硬黏土層中應(yīng)采用慢轉(zhuǎn)速、慢鉆進(jìn)并適當(dāng)增加泥漿密度和粘度的方法，須按要求測(cè)試進(jìn)出口泥漿指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)及時(shí)調(diào)整。

　　3.4 施工過(guò)程常見(jiàn)問(wèn)題及處理措施

　　(1)鉆機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中地層由粉質(zhì)粘土層變化至堅(jiān)硬黏土層(夾姜石)時(shí)，由于堅(jiān)硬黏土層(夾姜石)中土的空隙比增大導(dǎo)致孔內(nèi)泥漿頁(yè)面迅速下降，即發(fā)生漏漿現(xiàn)象。現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)采用增大泥漿密度(由1.18調(diào)至1.25~1.30)或回填優(yōu)質(zhì)粘土的方法來(lái)進(jìn)行處理。隨泥漿漏失及孔深的增加，須及時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)充泥漿以保護(hù)泥漿液面的高度。

　　(2)鉆進(jìn)堅(jiān)硬黏土層(夾姜石)時(shí)，由于堅(jiān)硬黏土層(夾姜石)粒徑較大，每回次鉆進(jìn)深度過(guò)小時(shí)，應(yīng)立即采用螺旋鉆頭來(lái)替代旋挖鉆斗，利用螺旋鉆頭的葉面間隙將粒徑較大的姜石卡住并提升至地面取出，再更換旋挖鉆斗繼續(xù)鉆進(jìn)施工。

　　4 4旋挖鉆機(jī)成孔施工分析

　　4.1 大功率鉆機(jī)施工效率

　　基礎(chǔ)樁分別采用兩臺(tái)鉆機(jī)施工，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況以及施工記錄統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，在成孔過(guò)程中，扭矩小的BG20型(最大輸出扭矩191KN.m)較扭矩大的CHL220型(最大輸出扭矩220KN.m)成孔時(shí)間長(zhǎng)1~1.5h，在堅(jiān)硬黏土層(夾姜石)粒徑較大的地層鉆頭進(jìn)尺的時(shí)間普遍較長(zhǎng)。成孔時(shí)間延長(zhǎng)增加了漏漿、沉渣過(guò)多以及塌孔的風(fēng)險(xiǎn)，因此在堅(jiān)硬黏土層(夾姜石)地層中成孔時(shí)應(yīng)盡量選擇大功率鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè)施工，成孔時(shí)間和質(zhì)量才可以得到保障。

　　4.2 不同地層旋挖機(jī)鉆頭的選用

　　(1)基礎(chǔ)樁成孔過(guò)程中采用了3種旋挖鉆頭，耐磨合金剛鏟式斗齒旋挖鉆斗，耐磨合金子彈頭截齒螺旋鉆頭和耐磨合金子彈頭截齒旋挖鉆斗，針對(duì)1#綜合商業(yè)樓特殊地質(zhì)情況3種鉆頭均能發(fā)揮不同的功效。

　　(2)耐磨合金鋼鏟式斗齒旋挖鉆斗在現(xiàn)場(chǎng)施工中主要用于埋深在0~12m的粉質(zhì)粘土層，因該范圍土層基本為粉質(zhì)粘土層，所以施工進(jìn)尺較快。鉆進(jìn)至堅(jiān)硬黏土層(夾姜石)時(shí)必須更換耐磨合金子彈頭截齒旋挖鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)，因?yàn)槟湍ズ辖鹱訌楊^截齒可將大粒徑姜石切割、碾碎成可進(jìn)入鉆斗的小塊：由于本地堅(jiān)硬黏土層(夾姜石)石層抗壓強(qiáng)度較大，對(duì)鉆頭的磨損情況非常嚴(yán)重，成孔一根樁平均需要更換3~4個(gè)合金子彈頭截齒，而耐磨合金子彈頭截齒裝配、更換比較容易，為施工提供了便利。耐磨合金子彈頭截齒螺旋鉆頭主要用于旋挖鉆頭進(jìn)尺困難、堅(jiān)硬黏土層(夾姜石)粒徑較大且抗壓強(qiáng)度非常高的堅(jiān)硬黏土層(夾姜石)地層，當(dāng)旋挖鉆頭每回次的進(jìn)尺量非常小時(shí)，就需要更換螺旋鉆頭，由于螺旋鉆頭的回轉(zhuǎn)阻力小，可將孔下堆積在一起的大粒徑姜石攪散并將大姜石卡在螺旋鉆頭的葉片間隙部位提出。螺旋鉆頭的使用頻率不高，成孔5~10根僅使用一次。

　　(3)施工過(guò)程中通過(guò)對(duì)比分析，耐磨合金鋼鏟式斗齒旋挖鉆頭在堅(jiān)硬黏土層施工進(jìn)尺比耐磨合金子彈頭截齒旋挖鉆斗并沒(méi)有顯著提高，且鏟式斗齒磨損的速度較快，磨損后更換比較困難，故后期施工主要采用耐磨合金子彈頭截齒旋挖鉆斗。

　　4.3 施工質(zhì)量

　　(1)普通鉆機(jī)的機(jī)架和鉆桿都比較單薄，旋挖鉆機(jī)的鉆桿比普通鉆機(jī)粗很多，機(jī)架穩(wěn)固，且旋挖鉆機(jī)有自動(dòng)測(cè)斜裝置，鉆塔垂直度及鉆孔深度均有儀表顯示，鉆機(jī)底盤可伸縮并自動(dòng)整平，因此鉆進(jìn)時(shí)非常穩(wěn)定，能隨時(shí)監(jiān)控鉆孔的垂直度，有效地保證了鉆孔垂直度。

　　(2)基礎(chǔ)樁施工完畢后根據(jù)樁頂、樁底的偏移量統(tǒng)計(jì)結(jié)果以及土方開(kāi)挖后樁體實(shí)際踢鑿情況得出，由于樁身垂直度施工時(shí)控制較好，雖然有個(gè)別樁樁體傾斜較大，但統(tǒng)計(jì)得出樁體傾斜度平均值僅為1.52cm，約為1‰，根據(jù)樁身偏移量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，樁位中心的誤差僅有1~2cm，均小于規(guī)范要求的偏差值。

　　(3)根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析得出：在基礎(chǔ)樁施工過(guò)程中，施工人員對(duì)旋挖鉆機(jī)鉆頭就位、鉆桿垂直度基礎(chǔ)樁樁體尺寸(樁徑)控制到位，成樁后質(zhì)量較好，土方開(kāi)挖后基礎(chǔ)樁踢鑿量較小，為下一道施工工序節(jié)省時(shí)間并提高了工作效率。

　　4.4 適應(yīng)性及環(huán)保性

　　在堅(jiān)硬黏土層(夾姜石)底層，由于傳統(tǒng)鉆機(jī)的自重有限，不可能給鉆頭施加很大壓力，而旋挖鉆機(jī)采用動(dòng)力頭裝置，鉆進(jìn)能力強(qiáng)，適用于各種土層及軟質(zhì)巖層。旋挖鉆機(jī)在施工過(guò)程中，由于僅用泥漿護(hù)壁，不用泥漿排渣，因此噪聲小、震動(dòng)小、泥漿用量小，鉆渣流動(dòng)性小，可進(jìn)行集中堆放利于現(xiàn)場(chǎng)文明施工，機(jī)械化程度高，便于管理。施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需提供大功率電源，鉆機(jī)的所有動(dòng)力均來(lái)源于隨機(jī)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。鉆機(jī)整體置于可自動(dòng)行走的履帶式底盤上，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、獨(dú)立作業(yè)性高。

　　5 5結(jié)語(yǔ)

　　(1)堅(jiān)硬黏土層(夾姜石)底層中進(jìn)行鉆孔灌注樁成孔時(shí)，若選用旋挖鉆機(jī)作為成孔設(shè)備，應(yīng)盡量選擇大功率鉆機(jī)(最大輸出扭矩不小于220KN.m)進(jìn)行鉆孔作業(yè)，其鉆孔過(guò)程順利,成孔質(zhì)量良好,經(jīng)過(guò)第三方檢測(cè),各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)的要求，施工進(jìn)度和質(zhì)量都可以得到保障。

　　(2)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況和實(shí)施效果來(lái)看，建議在堅(jiān)硬黏土層(夾姜石)地層中，尤其是粒徑較大的堅(jiān)硬黏土層(夾姜石)地層中采用耐磨合金子彈頭截齒旋挖鉆斗作為主要鉆頭進(jìn)行施工，輔以耐磨合金子彈頭截齒螺旋鉆頭配合施工。

　　(3)旋挖鉆機(jī)受施工地層的制約，主要用于土層、砂層以及較松散、粒徑較小的卵礫石層，在粘性土層鉆進(jìn)效果最佳，而在硬巖層、較致密的卵礫層、孤石層施工比較困難，容易發(fā)生孔內(nèi)事故和機(jī)械事故，因此不宜用于卵石及巖石的施工。

　　(4)旋挖鉆機(jī)與傳統(tǒng)鉆機(jī)相比，旋挖鉆機(jī)的圓柱形鉆頭在提出泥漿液面時(shí)會(huì)使鉆頭下局部空間產(chǎn)生“真空”，同時(shí)由于鉆頭提升時(shí)泥漿對(duì)護(hù)筒下部與孔眼相交部位孔壁的沖刷作用，很容易造成護(hù)筒孔壁坍塌，因此對(duì)護(hù)筒周圍回填土必須進(jìn)行夯實(shí)。