旋挖鉆機在樟井特大橋樁基礎施工中的應用

【摘 要】 通過旋挖鉆機在樟井特大橋樁基施工中的應用，總結了旋挖鉆機施工特點及其優越性。 旋挖鉆機施工效率高、節能、成孔質量好、噪音及污染小，在橋梁施工過程中加快了鉆孔施工進度，降低了施工成本，并保證了施工質量，建議推廣使用。

【關鍵詞】 旋挖鉆機 工藝原理 控制要點

1、工程情況

泉州環城晉石高速公路A3標段位于晉江市內，本標段起于晉江市羅山街道小梧塘村，設樟井特大橋上跨獅城大道，分離成雙線布設于獅城大道邊分隔帶上，于樟井村設置樟井樞紐互通引出圍頭疏港支線，至湖格村轉而向北至本合同段終點，路線總里程3.71km。

本項目鉆孔樁共計866根，樁徑為1.2m、1.5m、1.6m、1.8m，樁基大部分為摩擦樁，樁長25m～62m不等。

橋址內地質大部分為沿海丘陵剝蝕臺地-沖海積平原地貌，剝蝕臺地區，表層多分布有坡殘積粘性土層，層厚變化較大，層厚6.0～29.3m不等，獅城大道沿線表層多分布有近期人工筑路堆填的素填土層，最大厚度7.5m。本合同段的鉆孔樁主要以砂土狀強風化混合花崗巖、碎塊狀強風化混合花崗巖作為持力層，持力層強度為450～550Kpa。

2、旋挖鉆機性能及工藝原理

本項目選用的旋挖鉆機為YTR260型，其最大扭矩260KN.m，發動機功率246kw，可施工孔深80m，樁徑2000mm以內摩擦樁。配套相應的鉆具可鉆進粘土層、砂土層、卵石層及強風化巖層等各類土層，但截至目前，針對中風化及微風化巖層，旋挖鉆在鉆具方面還有待改進。

旋挖鉆機是將整體自重置于可自動行走履帶式底盤上，以自帶柴油發動機輸出動力來提供自身所需要的大功率電源，利用筒式鉆斗斗齒，在液壓系統加壓下切削土體，并壓入鉆斗內，再由鉆桿提出鉆斗，出孔口后快速回轉倒土。如此反復循環，完成成孔作業。在鉆進過程中隨孔深連續注入化學泥漿進行護壁，保證水頭壓力，防止塌孔。

3、鉆孔樁施工

3.1 施工準備

⑴ 平整場地，做好三通一平工作。

⑵ 泥漿池開挖。就近選取場地，開挖泥漿池及沉淀池。要求泥漿池容量不小于單根樁所需泥漿體積的1.5倍。

⑶樁位放樣。施工前由測量工程師進行樁位放樣，并與其它樁位用跨距相互復核，經檢查合格后，方可進行護筒埋設。

⑷護筒埋設。本工程樁基為岸上陸地施工，所選用的護筒為壁厚10～20mm，長度3m，內徑為設計樁徑+20cm的鋼護筒。

護筒的埋設采用旋挖鉆機靜壓的方式來完成。鉆機就位后，調整鉆桿垂直，并使鉆頭與樁中心點對中，同時做好樁基周邊護樁，以便于樁位復核。給鉆頭加上比護筒直徑大1～2cm擴孔器后在樁位處進行開挖。開挖孔深2m后，提出鉆頭，采用吊機起吊護筒就位，并用旋挖鉆機垂直將護筒壓入土中。利用護樁檢測護筒埋設精度。

⑸泥漿拌制。泥漿質量控制是旋挖鉆機鉆孔施工的關鍵。旋挖鉆機施工速度快速，必須采用優質泥漿對孔壁進行有效護壁，確保孔壁質量，以防塌孔等事故發生。本工程采用優質化學泥漿進行施工。

① 確定泥漿配合比

泥漿配合比需經過反復試驗確定，本項目所使用的泥漿由優質膨潤土、純堿、纖維素配制而成，1m3化學泥漿配合比為膨潤土200kg，純堿2kg，纖維素1kg。

② 泥漿拌制。由人工操作拌漿機拌制完成，本項目所用的拌漿機容量為1m3。先在拌漿桶加入適量的清水，放入200kg的膨潤土，拌制均勻，再加入2kg純堿，進行攪拌，取1kg纖維素用清水融化開加入拌漿桶中，攪拌均勻后倒入制漿池。開啟泥漿泵使制漿池中的泥漿處于流動狀態。泥漿的各項性能需滿足以下指標：相對密度1.03～1.20，粘度17～20s，膠體率≥98%，酸堿度8～10。

3.2 鉆孔

鉆機就位后調整鉆桿垂直度，下放鉆頭至護筒內開始鉆進。鉆機初始鉆進采用低速鉆進，主卷揚機鋼絲繩承擔不低于鉆桿、鉆具重量之和的20%，保證孔位不產生偏差。鉆進至護筒底以下3m后采用高速鉆進。鉆進速度采用機械加壓方法進行調整，一般在150MPa壓力下，進尺速度可達20cm/min；在200MPa壓力下，進尺速度可達30cm/min；在260MPa壓力下，進尺速度可達50cm/min。鉆進過程中，操作人員使用機身電腦控制孔深及垂直度，通過旋挖機鉆斗旋轉、挖土、提升、卸土，重復此過程完成鉆孔

在鉆孔過程中需注意如下幾點：

①開孔鉆進時，鉆頭要輕壓慢轉漸漸進入，待鉆頭全部進入并通過護筒底口3m以上時，方可加速鉆進，初成孔壁應豎直、圓順、堅實。

②操作人員要時刻關注孔內泥漿水頭，隨著鉆孔加深，要及時提醒操作工人往孔內補充泥漿，確保孔內泥漿水位始終高于護筒底口0.5m以上，保證足夠的泥漿壓力以維持孔壁穩定。

③鉆進時，鉆頭在提升和下降過程中，孔內泥漿在孔壁和鉆頭之間流動，若升降速度過快，則泥漿流動將加大對孔壁的沖刷，易造成孔壁坍塌，故要求機械手合理控制鉆頭升降速度。

④鉆進時，根據不同地層使用不同的鉆速，如有由硬地層到軟地層，可適當加速鉆進；有軟地層到硬地層時要減速慢進；在易縮孔地層中適當增加掃孔次數，防止縮徑；對硬塑層可快速鉆進，提高功效；砂質地層，操作手對鉆頭要輕提輕放，不可強行加壓，并提醒操作工人適當增加泥漿比重和粘度；在較軟弱地層上施工時，由于鉆機重心在前，要注意控制鉆機移位，防止鉆孔偏斜。

4、施工重點控制

⑴ 泥漿配置。旋挖鉆機成孔質量的優劣及有效預防各類鉆孔質量事故的發生，很大程度上取決于泥漿質量控制。有經驗的操作工人在已確定的配合比基礎上會根據土層情況適當調整，配置的泥漿性能更為穩定。

⑵ 需熟練掌握設備的操作。

旋挖鉆機作為一項先進的鉆孔施工工藝，要求操作人員不但具備機械操作的相關技能，更要求操作人員具備豐富的鉆孔施工知識和經驗。操作人員施工水準直接影響成孔質量的好壞。施工之前需加強對操作人員的技術培訓，并深入研究工程地質情況。

5、旋挖鉆機施工優越性

旋挖鉆機成孔施工作為一種新型的施工工藝，與傳統沖擊鉆機成孔等工藝相比，具有較為全面的優越性。

⑴施工快速，效益顯著。本項目上30m深樁基成孔時間在3小時左右，同等地質條件下功效是回旋鉆機的2-3倍，是沖擊鉆機的5～6倍。極大提高了施工進度。

⑵ 環境污染小。旋挖鉆機泥漿通過沉淀池沉淀可重復使用，減少了泥漿處理工作。旋挖鉆機旋挖出來的鉆渣為渣土，方便堆放，并可以用拖斗車及時運送到指定場所丟棄，使施工場地環境污染降到了最低，能滿足工地標準化文明施工的要求。

⑶ 施工精度比較高。施工過程對樁基深度、垂直度、鉆壓等均可以通過機身電腦控制，便于現場質量控制。

（4） 機械化程度高。施工過程不需要人工進行鉆桿拆除和組裝， 無需進行泥漿清渣處理，可降低工人勞動強度，節約人力資源。

5.結語

本項目采用旋挖鉆機進行鉆孔樁施工，該成孔工藝表現出了施工質量可靠、成孔效率高、適應性強、安全環保等優點，是一種較為先進的施工工藝。

通過對本項目旋挖鉆機施工的相關技術總結，希望能為后續橋梁鉆孔樁施工提供借鑒和參考。