摘要：旋挖鉆機(jī)具有機(jī)動(dòng)靈活，成孔速度快，施工效率高等優(yōu)點(diǎn)，適用于樁基密集，工期短的工程。本文簡(jiǎn)介了旋挖鉆機(jī)在公路工程中的應(yīng)用及施工工藝，供參考。��
關(guān)鍵詞：旋挖鉆機(jī)，公路工程，施工工藝
1 前言：
旋挖鉆機(jī)在國(guó)外發(fā)展已有幾十年的歷史，在國(guó)內(nèi)是近幾年才逐漸被認(rèn)識(shí)和應(yīng)用，因其工作效率高、成孔快、施工質(zhì)量好、塵土泥漿污染少，大規(guī)模應(yīng)用于城市建筑中的樁基工程。其一般適用于粘土、粉土、砂土、淤泥土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地層，具有大扭矩動(dòng)力頭和自動(dòng)內(nèi)鎖式伸縮鉆桿的鉆機(jī)，可以適應(yīng)微風(fēng)化巖層的施工。在公路工程中，因樁基比較分散，線路長(zhǎng)而地質(zhì)變化多，以前使用該類鉆機(jī)較少，但近年，隨著公路工程普遍任務(wù)緊、工期短、且旋挖鉆機(jī)造價(jià)不斷降低，慢慢地使用多了起來(lái)。
2 施工工藝流程：
旋挖鉆孔施工是利用鉆桿和鉆斗的旋轉(zhuǎn)，以鉆斗自重并加液壓作為鉆進(jìn)壓力，使土屑裝滿鉆斗后提升鉆斗出土。通過(guò)鉆斗的旋轉(zhuǎn)、挖土、提升、卸土和泥漿置換護(hù)壁，反復(fù)循環(huán)而成孔。吊放鋼筋籠、灌注砼、后壓漿等同其他水下鉆孔灌注樁工藝。
                   

3 主要施工機(jī)械設(shè)備
工作面主要施工設(shè)備配套表
        
4 施工工藝介紹
4.1 施工準(zhǔn)備：
4.1.1 施工現(xiàn)場(chǎng)的準(zhǔn)備
1. 臨時(shí)設(shè)施
根據(jù)施工需要，配備一個(gè)集裝箱或若干帳篷用于工人生活住宿。
2. 供水供電
旋挖鉆機(jī)本身施工采用柴油動(dòng)力，只需配備一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)用于臨時(shí)設(shè)施及電焊機(jī)等設(shè)備，另需挖掘水井或用供水車運(yùn)輸水至蓄水池用于泥漿制作。
4.1.2 泥漿制備
泥漿有保護(hù)孔壁和排渣的作用，泥漿質(zhì)量應(yīng)以不塌孔并達(dá)到有效排渣為原則。旋挖機(jī)鉆孔速度快，更應(yīng)注意泥漿的制作。推薦采用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土粉制漿，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置1個(gè)泥漿池集中制漿，容量約100m3，并設(shè)容積20m3的沉淀池兩個(gè)，串聯(lián)并用，泥漿泵送至施工樁孔。
泥漿中應(yīng)添加適量純堿（0.4%的Na2CO3），對(duì)細(xì)砂粉砂較松散的地段和再次使用的泥漿，還應(yīng)添加適量(約0.1%)纖維素以改善性能。泥漿性能指標(biāo)要求如下：
泥漿指標(biāo)控制表

                            
在施工中應(yīng)做好泥漿的日常維護(hù)管理，經(jīng)常測(cè)定泥漿的比重、粘度、及含砂率。清孔后及灌注砼前泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)要達(dá)到有關(guān)的設(shè)計(jì)、規(guī)范要求，達(dá)不到要求的泥漿不準(zhǔn)使用。
泥漿循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)施工場(chǎng)地合理布置，泥漿循環(huán)槽要盡可能長(zhǎng)并具有一定的坡度，以保證泥漿循環(huán)順暢及沉淀巖渣的清理，并及時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)至固定地點(diǎn)堆放，以保證現(xiàn)場(chǎng)的施工作業(yè)正常，做到文明施工。
4.2 樁位測(cè)量及定位
根據(jù)提供的水準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)做好永久性標(biāo)志，并在施工前對(duì)樁位點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)，以此作為護(hù)筒埋設(shè)及鉆機(jī)定位的依據(jù)。
4.3 護(hù)筒埋設(shè)
根據(jù)測(cè)量定出的軸線及樁位中心點(diǎn)，然后用“十字交叉法”將樁位中心點(diǎn)引到枕木或護(hù)筒上，并作好標(biāo)記，作為挖埋護(hù)筒、鉆機(jī)定位及以后檢驗(yàn)樁位中心的依據(jù)，同時(shí)測(cè)出地面高程或枕木高程，以此為鉆孔深度的基準(zhǔn)。
護(hù)筒用6mm厚的鋼板卷制，單節(jié)長(zhǎng)1.3m，護(hù)筒直徑比設(shè)計(jì)樁徑大20cm，護(hù)筒埋設(shè)深度宜在2-4m，垂直度不得超過(guò)1%，護(hù)筒中心與樁位中心的偏差不得大于2cm。
4.4 旋挖鉆成孔技術(shù)方法
4.4.1 鉆機(jī)就位
鉆機(jī)就位前，應(yīng)先對(duì)旋挖鉆的樁孔中心點(diǎn)重新校核，并平整樁位附近場(chǎng)地。鉆機(jī)就位時(shí)，預(yù)先檢查鉆機(jī)的性能狀態(tài)是否良好，保證鉆機(jī)工作時(shí)正常，把鉆機(jī)開(kāi)到樁位旁，將螺旋鉆頭的尖端正對(duì)樁位標(biāo)注點(diǎn)。
鉆機(jī)停位回轉(zhuǎn)中心距孔位在3~4.5m之間。在允許情況下，變幅油缸盡可能將桅桿縮回，這樣可以減少鉆機(jī)自重和提升下降脈動(dòng)壓力對(duì)孔的影響。注意檢查在回轉(zhuǎn)半徑是否有障礙物影響旋挖鉆機(jī)回轉(zhuǎn)。
4.4.2 旋挖鉆進(jìn)成孔
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(kāi)啟的鉆斗的底部及側(cè)邊，鑲焊切削刀鋸，在伸縮鉆桿旋轉(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(lái)的土渣進(jìn)入鉆斗內(nèi)，鉆頭裝滿后提出孔外卸土，如此循環(huán)形成樁孔。旋挖鉆機(jī)成孔施工具有低噪音、低振動(dòng)、扭矩大、成孔速度快、無(wú)泥漿循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是在粘性較大的粘性、淤泥土層中施工，回轉(zhuǎn)阻力大，鉆進(jìn)效率低，容易糊鉆。因此比較適用于填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、砂土層以及短螺旋不易鉆進(jìn)的含有部分卵石、碎石的地層、全、強(qiáng)及中風(fēng)巖層。
鉆進(jìn)成孔的技術(shù)方法如下：

                                    
當(dāng)鉆機(jī)就位準(zhǔn)確，泥漿制備合格后即開(kāi)始鉆進(jìn)，鉆進(jìn)時(shí)每回次進(jìn)尺控制在60cm左右，剛開(kāi)始要放慢旋挖速度，并注意放斗要穩(wěn)，提斗要慢，特別是在孔口5～8m段旋挖過(guò)程中要注意通過(guò)控制盤(pán)來(lái)監(jiān)控垂直度，如有偏差及時(shí)進(jìn)行糾正，而且必須保證每挖一斗的同時(shí)及時(shí)向孔內(nèi)注漿，使孔內(nèi)水頭保持一定高度，以增加壓力，保證護(hù)壁的質(zhì)量。
鉆進(jìn)硬層，回次進(jìn)尺深度太小，斗內(nèi)鉆渣太少時(shí)，可換用小直徑筒形齒狀鉆斗，先鉆一小孔，然后再用鉆斗擴(kuò)孔鉆進(jìn)，也可換用短螺旋鉆進(jìn)，然后再下鉆斗撈渣，鉆進(jìn)速度，應(yīng)根據(jù)土層情況、孔徑、孔深、鉆機(jī)負(fù)荷以及成孔質(zhì)量等具體情況確定，在砂礫、砂卵、卵石地層中鉆進(jìn)時(shí)，為保護(hù)孔壁穩(wěn)定，可事先向孔內(nèi)投入適量粘土球，下入孔內(nèi)的鉆頭，其底盤(pán)進(jìn)渣口必須裝閉合閥板，以防提鉆時(shí)砂礫石從底部漏落孔內(nèi)。
4.4.3 各地層鉆斗的選擇
填土，粘土，填砂層一般比較松軟，可選用摩擦鉆桿和回轉(zhuǎn)鉆斗鉆進(jìn)，像填土層在干性狀態(tài)下膠結(jié)性都比較好，在干孔鉆進(jìn)下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)；若在濕孔鉆進(jìn)條件下，因土遇水的膠結(jié)性能變差，一般用底板撈砂鉆斗鉆進(jìn)以便撈取鉆渣。砂土層和砂層的膠結(jié)性能都比較差，不管干孔鉆進(jìn)還是濕孔鉆進(jìn)均用雙底板撈砂鉆斗鉆進(jìn)。對(duì)于含水豐富的流砂，淤泥等易坍塌地層，采用雙底板撈砂鉆斗鉆進(jìn)。
對(duì)于硬質(zhì)較大的基巖地層，大的漂石層，直接用短螺旋鉆頭或旋挖鉆斗鉆進(jìn)都比較困難，嵌巖筒鉆配合短螺旋鉆頭和雙底板撈砂鉆斗鉆進(jìn)。嵌巖筒鉆分為取芯巖石筒鉆和不取芯巖石筒鉆兩種。取芯巖石筒鉆除了筒體下端焊有子彈頭截齒外，筒體內(nèi)壁上裝有承托巖芯的合頁(yè)片。不取芯巖石筒鉆則沒(méi)有承托巖芯的合頁(yè)片。嵌巖筒鉆的主要作用在于對(duì)孔內(nèi)巖芯的圓周進(jìn)行松動(dòng)掏挖，為以后下入嵌巖短螺旋鉆頭破碎巖芯創(chuàng)造破碎自由面。對(duì)于層理發(fā)育且各向異性的硬巖地層，用嵌巖筒鉆配合嵌巖短螺旋鉆頭和雙底板撈砂鉆斗鉆進(jìn)，能有效的孔斜及提高工作效率。
旋挖鉆機(jī)在鉆進(jìn)時(shí)，根據(jù)地層選用鉆斗的同時(shí)，還要注意在鉆進(jìn)時(shí)進(jìn)尺的控制。在使用旋挖斗時(shí)依據(jù)斗體的容量，一般在斗體三分之二為合適。進(jìn)尺深度根據(jù)樁直徑而定，也要根據(jù)地層的密度控制進(jìn)尺深度。進(jìn)尺過(guò)多，導(dǎo)致卸土困難，還會(huì)導(dǎo)致埋鉆卡鉆的事故發(fā)生。過(guò)少會(huì)延誤施工進(jìn)度與設(shè)備，能源的消耗，成本提高，降低了效益。
4.4.4 施工作業(yè)應(yīng)注意事項(xiàng)：
1）不管孔內(nèi)有無(wú)地下水和表層土質(zhì)情況，均需設(shè)置表層護(hù)筒，護(hù)筒至少需高出地面30cm。
2）在防護(hù)筒插入到預(yù)定深度以前，均需使用鉆頭的鉸刀。
3）為防止鉆斗內(nèi)的砂土掉落到孔內(nèi)而使穩(wěn)妥定液性質(zhì)變壞或沉淀的也底，斗底鐵門(mén)在鉆進(jìn)過(guò)程中始終應(yīng)保持關(guān)閉狀態(tài)。
4）必須控制鉆斗在孔內(nèi)的升降速度。因?yàn)槿绻�快速地下移�?dòng)鉆斗，那么水流將以較快的速度由鉆斗外側(cè)和孔壁之間的空隙流過(guò)，導(dǎo)致沖刷孔壁；有時(shí)還會(huì)在上提鉆斗時(shí)在其下方產(chǎn)生負(fù)壓而導(dǎo)致孔壁坍塌，所以應(yīng)按孔徑的大小及土質(zhì)情況來(lái)調(diào)整鉆斗的升降速度，見(jiàn)表。
空鉆斗升降時(shí)，因泥漿會(huì)流入鉆斗內(nèi)部，所在不會(huì)導(dǎo)致孔壁坍塌。空鉆斗升降速度見(jiàn)表。
                                                                            空鉆斗提升速度

                    
5）按照鉆孔阻力大小，考慮必要的扭矩，來(lái)決定鉆斗的合適轉(zhuǎn)數(shù)。
6）在樁端持力層中鉆進(jìn)時(shí)，需考慮由于鉆斗的吸引現(xiàn)象使樁端持力層松馳，為上提鉆斗時(shí)應(yīng)緩慢。如果樁端持力層傾斜，應(yīng)稍加壓鉆進(jìn)。
7）為防止孔壁坍塌，應(yīng)確保孔內(nèi)水位高出地下水位2m以上。
4.4.5 其他工序
其他終孔、清孔、吊放鋼筋籠、灌注水下混凝土等工序和普通鉆機(jī)相同，這里不再細(xì)述。
5 綜述
旋挖鉆機(jī)成孔速度快、施工質(zhì)量好，一般一天可成孔四到五個(gè)孔，大大加快了施工進(jìn)度，在公路工程中較適合連續(xù)高架旱橋路段或大型互通立交，如在普通路段，因橋涵間隔一般有三、四百米，則需平板拖車配合才能充分發(fā)揮其效率。在成孔過(guò)程中，因其成孔快，所以泥漿的配制比普通鉆機(jī)的要求高，鉆孔時(shí)尤其要注意鉆斗在孔中的升降速度，才能保證不易塌孔。