淺析旋挖鉆機在市政工程中的應用論文

　　【摘要】本文結合南京市寧溧路快速化改造工程，對3種類型鉆機進行鉆孔工藝比選，在該工程中鉆孔灌注樁采用旋挖鉆施工。介紹旋挖鉆機鉆孔的工作原理及施工工藝，闡述旋挖鉆在市政工程應用，對以后同類工程具有一定的參考價值。

　　【關鍵詞】旋挖鉆機 施工工藝 鉆孔灌注樁

　　1 工程概況

　　寧溧路快速化改造工程位于南京市主城東南部，起于雙橋門立交南端，終于麥德龍路，改造里程約2.5公里。其中SG1標段主要包括新建主線雙向四車道高架及地面雙向六車道改造，新建兩條單向三車道匝道、四條單向單車道匝道等。共有鉆孔灌注樁總計約335根，樁徑1.2～1.5m，樁長20～39m。

　　該工程樁基處地質情況相對較復雜，巖土層為雜填土、素填土、粘土、粉質粘土、粉質粘土混卵礫石、強風化泥巖、泥質粉砂巖、中風化泥巖、泥質粉砂巖。工程場地位于突起帶之間的基巖盆地中，沉積有厚層的泥質粉砂巖、泥巖和細砂巖，覆蓋層厚度變化較大，且基巖巖面起伏變化也比較大。作為樁基持力層的中風化泥巖、泥質粉砂巖，屬軟巖-極軟巖，遇水易軟化。

　　2 工程難點

　　本工程施工主要難點：

　　①南京市區施工，交通壓力大，施工區域極其狹小；

　　②工期較緊，樁基數量較多；

　　③地處鬧市區和綠化帶，環保要求較高；

　　3 鉆機選型

　　針對施工現場的施工環境及上述施工難點，為滿足工期及施工質量要求，主要對3種類型鉆機鉆孔工藝進行了研究比選[1-3]，3種類型鉆機鉆孔工藝區別見，表1。

　　根據上述比較結果以及樁基施工的特點、工程地質條件和該工程對環境保護的要求，本工程選用BG200旋挖鉆機，要求旋挖機同時配備筒鉆頭和螺旋鉆頭，在上層土層中使用筒鉆頭并控制鉆進速度；在進入較硬的基巖或礫石層后，用筒鉆頭難以鉆進后，可采用螺旋鉆頭與筒鉆頭交替使用的方法鉆進。

　　4 旋挖鉆機施工工藝

　　4.1 工作原理

　　旋挖鉆成孔首先是通過鉆機自有的行走功能和桅桿變幅機構使鉆具迅速達到樁位，利用桅桿導向下放鉆桿將底部帶有活門的筒式鉆頭置放到孔位，鉆機動力頭裝置為鉆桿提供扭矩，加壓裝置通過加壓動力頭的方式將加壓力傳遞給鉆桿、鉆頭，鉆頭回旋破碎巖土，并直接將其裝入鉆頭內，然后再由鉆機提升裝置和伸縮式鉆桿將鉆頭提出孔外卸土，這樣循環往復，不斷取土、卸土，直至鉆到設計孔深。

　　4.2 護筒埋設

　　護筒埋設是旋挖作業中的關鍵。護筒采用12mm厚鋼板卷制而成，護筒內徑較樁徑大20cm。在焊接接頭處均加設15cm寬的鋼帶，護筒底加設50cm寬的鋼帶作為刃腳，以為加強鋼護筒的整體剛度。首先采用人工風鎬破除既有道路瀝青面層及路基層，然后利用旋挖鉆機的桶型鉆頭進行開孔，開孔完畢后，利用鉆桿桅桿上的副卷揚機起吊護筒，輔助人工推移，進行護筒埋設，護筒頂口高出地面約30cm。沿護樁拉十字線復核護筒中心，使護筒中心豎直線與樁中心線重合，并在護筒口用紅油漆標識護樁方向線位置。經確認護筒平面位置的偏差不超過50mm，豎直線傾斜度不大于0.5%，則將其四周用粘土夯實。

　　4.3 泥漿制備

　　由于旋挖鉆成孔極快，對于護壁要求就更為嚴格，在泥漿制備上一定要嚴格要求，否則極易造成塌孔。造漿材料選擇優質膨潤土，不能使用孔內原土造漿護壁，膨潤土作為泥漿原料一般為用水量的8%，造漿前應根據泥漿性能指標的要求做泥漿配合比的試驗，現場按照泥漿配合比用制漿機拌制泥漿并存入儲漿池。特殊情況下，在使用黏土作為造漿材料時應符合下列要求：

　　①自然風干后，用手不易掰開捏碎。

　　②干土破碎時，斷面有堅硬的尖銳棱角。

　　③用刀切開時，切面光滑、顏色較深。

　　④水浸濕后有粘滑感，加水合成泥膏后，容易搓成1mm的細長泥條，用手指揉捻，感覺砂礫不多，浸水后能大量膨脹。

　　4.4 鉆進出渣

　　旋挖鉆機鉆孔施工中，泥漿為單向供應，在孔口注漿即可，與常規鉆機泥漿循環系統有較大的區別，部分泥漿隨筒鉆出渣而排出，損耗較大，需要隨時觀察孔內泥漿標高，一般應高出護筒底口1m以上。由于旋挖鉆機鉆渣由筒鉆直接取出孔口，需要裝載機及運渣車輛配合，及時將鉆渣轉移至指定堆放場地。鉆進至鉆機顯示深度在設計深度以上1m左右時，采用經檢定過的鋼絲測繩進行精確測量，避免出現后期超鉆深度過大。

　　4.5 清孔

　　由于旋挖鉆的施工特點，能夠采用掏渣法進行清孔，對于后期二次清孔是有利的。到達設計孔深前，最后一次下鉆時采用減壓吊鉆，并掃孔2～3圈，將孔底鉆渣盡可能取出，并保證孔底大致平整。旋挖成孔后利用旋挖鉆機掏渣鉆斗進行掏渣，保證樁底沉淀層厚度符合設計及驗標要求(摩擦樁不大于20cm)。在水下砼澆筑前，應復查樁底沉渣厚度，不滿足要求時進行二次清孔，二次清孔采用高壓風或泥漿置換法，泥漿置換法為常規施工方法，而高壓風或者高壓泥漿噴射，即在混凝土灌注前，對孔底進行高壓射風或射泥漿數分鐘，使沉淀物漂浮滿足沉渣厚度要求后，立即灌注水下混凝土。

　　5 旋挖鉆在市政工程中的應用

　　旋挖鉆機具有成孔速度快、環境污染小、操作靈活方便、適用性強的優點，結合該市政工程中樁基施工特點，在施工中需特別注意以下幾點：

　　重視開挖探溝。市政工程的地下管線情況極其復雜，涉及到自來水、國防、電信、煤氣、電力等諸多方面，盡管開鉆前就取得了地下管線的布置圖，但有些老管線在圖上可能漏標，管線圖的精度也不能滿足實際施工需要。如果貿然鉆進，有可能會造成嚴重損失，同時影響進度。所以在樁位放樣完成后，就必須開挖探溝，深度根據實際需求宜為1～3m。同時在埋設護筒的鉆進過程中，一定要緩速鉆進，遇到異常情況立即停鉆，提鉆后查看情況。 制作可移動式鋼板泥漿池。在市政工程中，由于施工區的狹小，施工線較長，對環境保護要求較高，制作可移動式鋼板泥漿池，提高泥漿循環利用率，降低污染，加快施工進度。

　　根據不同的地質條件，選擇不同的成孔方式。針對本工程中地質較差的世紀廣場旁樁基，從泥面至泥面下10m左右均為松散的建筑垃圾回填，采用傳統的方法不能滿足其穩定性，避免塌孔事件發生，從而選擇使用長度8～10m，壁厚1cm左右長護筒鉆進成孔，再使用泥漿護壁，取得了比較好的效果。對于地質條件比較好的，采用螺旋鉆+干成孔的方式，最后采用筒鉆掃孔，同時必須遵循“3個提前”(即提前制作鋼筋籠，提前運至現場，提前在現場焊接)，爭取鋼筋籠一次性吊裝完成，做好澆筑混凝土的前期準備工作。按放鋼筋籠到澆筑完混凝土整過過程不超過40分鐘，這樣，避免塌孔，再次清理孔底的工作，加快了施工進度，同時也保證了樁身的質量。對于較復雜的覆蓋層情況時，此時操作人員需根據出渣土質以及進尺情況，合理控制鉆進速度和提鉆速度，避免對孔壁造成較大的擾動，防止在鉆進過程中發生坍孔事故。對于實際地質情況與地堪報告相差較大時，采用不同旋挖鉆進都無法鉆進，鉆齒磨損極大時，應及時停鉆，防止傷害旋挖鉆機，此時可選擇其他方式成孔，從而避免推遲工期，減小經濟損失。

　　BG200旋挖機具有回位定位功能，每次提鉆拋土后就不需要進行對中，從而提高鉆進效率，也保證樁位的準確。但由于市政工程的高強度要求，應當避免在鉆進過程中為節約樁位復測時間，沒有鉆到設計標高就移動鉆機埋設護筒，一旦發生，必須重新利用護樁對中，在鉆進的過程中必須保護護樁，不得一開鉆就破壞護樁。

　　6 結語

　　在施工高峰期間共安排5臺旋挖機，日均成樁4根，最高日成樁8根。相比普通回旋鉆機，工效提高了將近1倍。由于采用可移動式鋼板泥漿池等方法，并及時運出樁基渣土，降低了對周邊環境的影響，有效地保護周圍環境，實現清潔、文明施工。同時結合市政工程的特點，因地制宜的采取各種施工措施，其鉆孔過程順利，成孔質量良好，經過第三方檢測，各項檢測指標均滿足規范和設計的要求，并取得了較好的鉆孔經驗，對以后同類型的旋挖鉆施工具有一定的參考價值。

　　參考文獻

　　[1] 中華人民共和國國家行業標準.公路橋涵施工技術規范[S].北京：人民交通出版.2000.

　　[2] 郭玉文.旋挖鉆機在北京城市鐵路高架橋樁基施工中的應用[J].鐵道建筑，2001.(12)：8-10.

　　[3] 董濤，程建新等.大直徑樁基旋挖鉆海上施工工藝及質量控制[J].橋梁建設.2009.(A01).39-42.

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