淺談旋挖鉆機施工工藝

　　旋挖鉆機是一種專門的灌注樁成孔作業施工機械, 廣泛用于市政建設、公路和鐵路橋梁、高層建筑等基礎施工, 配合不同的鉆頭, 適應于各種地質的成孔作業。本文介紹旋挖鉆機的施工工藝及施工中的質量控制進行分析。

　　《中國機械工程》(半月刊)1973年創刊，1983年更名為《機械工程》。經原國家科委批準，1990年主辦單位變更為中國機械工程學會，同時成為中國機械工程學會會刊，其主管單位為中國科學技術協會。1992年更名為《中國機械工程》，1998年由雙月刊改為月刊，2002年改為半月刊。

　　前言

　　旋挖鉆機以柴油為動力，全液壓驅動，履帶行走，360 度回轉，自行起落架，具有噪聲低、振動小、扭矩大、多功能、成孔速度快、機動靈活、施工效率高、電子自動監控、泥漿排放少等特點，越來越多的應用于鉆孔灌注樁的施工中。近年來, 旋挖鉆機作為鉆孔灌注樁施工中一種較為先進的施工機械,特別是其具有高環保性和工作效率,在城市高層建筑基礎及高速公路橋梁樁基施工中,顯示出明顯的優越性。

　　1 旋挖施工

　　1. 1 施工流程

　　1. 2 施工工藝

　　1.2.1 鉆孔準備。由于鉆機自重較大，對地基要求較高，因此場地平整、壓實的指標須嚴格按旋挖鉆機施工荷載要求以及原地基承載能力進行處理，為防止孔口周圍土體承載過大而產生塌孔，在鉆機處鋪設行走道板。旋挖鉆機通過履帶自行移動，施工時先初步就位，然后在測量技術人員的指揮下進一步調整鉆桿垂直度，并使鉆頭的中心與樁位中心重合。

　　1.2.2 鉆孔樁測量放樣。利用高精度全站儀對樁基平面中心位置進行測放，施工中一次測放多根基樁，并利用各樁間的數據關系進行相互校核，減少偶然誤差的出現。鉆孔前對測放好的基樁中心點設置\"十\"字護樁，并妥善保護，以便隨時恢復樁平面中心位置。

　　1.2.3 鋼護筒的埋設。鋼護筒利用鉆機自重進行定位、壓埋，護筒就位后，在護筒外側回填粘土并層層夯實，在四周疊放灌土草袋保護，以防孔口坍塌。埋入后的鋼護筒頂面應高出地面1.0m 左右。

　　1.2.4 泥漿拌制。由于旋挖鉆機采取直接式機械取土的施工工藝, 鉆挖過程中泥漿不攜帶泥渣循環, 僅需不斷補充泥漿以置換挖取的土層, 同時起到保護孔壁的作用。因此在泥漿池邊配置1 臺容積不小于1 m3 的泥漿攪拌桶適時拌制新漿, 且泥漿系統只需就近開挖1 個泥漿池, 容量不少于2~ 3 倍鉆孔體積( 可根據現場施工組織確定) 。泥漿指標應達到優質泥漿的要求, 具體泥漿指標控制如下: 比重1.1~ 1.25 g/cm3 , 粘度18~ 22S,含砂量小于6% , 膠體率不小于95% 。

　　1.2.5 成孔。啟動泥漿泵向護筒內補充優質泥漿，緩慢放松鉆機的主卷揚鋼絲繩，使鉆頭入孔，啟動回轉動力鉆頭開始護筒內取土，取土筒內的取土量由測深儀計算，一般1 米長的取土筒一次進尺長度控制在0.4～0.6 米之間，取滿后再由主卷揚鋼絲繩收起鉆桿和鉆頭，適時補充孔內的泥漿，轉動鉆機桅桿，將取出的渣土棄于孔外，然后運至指定地點棄土。回轉鉆機桅桿，利用鉆機的回轉限位裝置控制鉆頭對準孔位，以此往返取土鉆進，鉆進過程中的孔深和孔的垂直度由鉆機的測深儀和垂直度儀進行控制，成孔至最后2～3 米時，孔深應用測繩進行測量，并控制單筒的進尺深度。鉆進時須嚴格控制鉆進尺度，避免埋鉆事故，同時，應適當控制回轉斗的提升速度，提升速度過快，泥漿在回轉斗與孔壁之間高速流過，沖刷孔壁，破壞泥皮，對孔壁的穩定不利，容易引起塌孔。

　　1.2.6 成孔及清孔。當旋挖至離樁底設計標高約2~ 3 m 時, 技術人員要及時驗孔, 孔深控制以測繩測出的周邊四點平均值為準。在旋挖至設計標高后, 實施第1 次掏渣清孔, 使沉淀層厚度在規范之內。終孔后, 檢測泥漿各項指標, 及時下放鋼筋籠、導管。在澆筑水下混凝土前再次測量孔底沉淀層厚度, 如達不到設計要求值, 應進行第2 次清孔, 符合要求后方可進行水下混凝土的澆筑。

　　1.2.7 鋼筋籠安裝。鋼筋籠采用吊機安裝，吊裝使用專用吊具，先用兩個吊點抬吊到一定高度后，逐漸放松下吊點使鋼筋籠垂直，然后緩慢吊入樁孔內，鋼筋籠上端設置吊筋與壓桿固定，防止澆注砼時鋼筋籠上浮，安裝后利用護筒十字線對鋼筋籠中心位置進行調整。

　　1.2.8 水下混凝土施工。導管埋深控制2~4米不得小于1m。在灌注樁無鋼筋段的混凝土時應盡量加快，當孔內混凝土面接近鋼筋籠時，應保持較深的埋管，灌注速度控制在20m³/h以內，每斗以2min內慢慢滑入導管內，以控制混凝土上返速度，來減少其對鋼筋籠的攜帶能力，防止鋼筋籠上浮;當混凝土進入鋼筋籠5m左右(h=5m)時，要把導管底端提升到籠底以上2m處，導管組配時應預先計算好，如不滿足2m要求，則應繼續澆灌混凝土，既能保證取管又能滿足導管埋深要求。混凝土灌注到樁頂后必須進行超灌，將和泥漿混合在一起的混凝土浮漿翻出孔外，超灌高度不小于0.5m，超灌部分最終作為浮漿層被鑿除，確保樁頂混凝土強度達到設計等級。樁混凝土的灌注時間應按第一盤混凝土的初凝時間，控制在4h內完成，每小時的灌注高度不宜小于10m。一經灌注，應連續進行，中途中斷時間不得超過30min。

　　2 應用分析

　　2. 1 旋挖鉆機施工優點

　　1) 鉆機整體置于可自動行走的履帶式底盤上,機動性大, 移位迅速, 獨立作業性高, 施工移運中無需吊裝, 能適應惡劣地形, 一切吊裝作業可由本機卷揚設備處理。