如何選用鉆機(jī)類型進(jìn)行鉆孔樁施工

摘 要：文章簡單介紹了鉆孔樁施工中常用的鉆孔機(jī)械及施工工藝，重點分析了土層巖性的特點，論述了其對選用鉆孔機(jī)械的實用價值。

關(guān)鍵詞：鉆孔樁；土層巖性；施工工藝

現(xiàn)代化市政工程建設(shè)以大口徑鉆孔樁為基礎(chǔ)的工程得到廣泛的應(yīng)用，如何在不同地層中選用鉆孔機(jī)械是擺在每個施工企業(yè)面前的一個大問題。選用的鉆機(jī)性能與地層巖性相適應(yīng)，鉆孔施工就會順利進(jìn)行，否則就會出現(xiàn)浪費財力、工期拖延或施工無法進(jìn)行的現(xiàn)象。

1 幾種鉆孔機(jī)械及其性能

在鉆孔樁樁基施工中，要選用好鉆機(jī)首先要了解各類鉆機(jī)的性能。常用的成孔鉆機(jī)有沖擊鉆、回轉(zhuǎn)鉆機(jī)（正、反循環(huán)鉆進(jìn)）、施挖鉆機(jī)三種類型。各類鉆機(jī)機(jī)械性能、適用條件簡單論述如下：

1.1 沖擊鉆機(jī)

目前常用的有兩種型號。一種是開動起來自動沖擊CE30型沖擊鉆機(jī)，主要配備有45、55、75千瓦電機(jī)，2-3噸重的沖擊錐和2.5至3米長，直徑0.5米掏筒、清水泵等。施工時要挖大的排漿池，沖擊孔徑小于1.8米，或孔深度小于50米。優(yōu)點是成孔成本低，清孔時間短，適用于石層；缺點是噪音大，受施工場地限制。另一種是砸機(jī)，用人力操縱卷揚機(jī)進(jìn)行沖擊，配備55、75千瓦電機(jī)，5噸以上重的沖擊錘，22千瓦3NP泥漿泵，適用于1.5至2.5半徑的樁基礎(chǔ)。優(yōu)點成孔成本低，適用于各種巖層大口徑樁基礎(chǔ)。缺點是人力操作笨重，沖擊較軟地層進(jìn)展速度不如沖擊鉆機(jī)、回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，噪音大，受施工場地限制。

1.2 回轉(zhuǎn)鉆機(jī)

鉆進(jìn)方法可分為正反循環(huán)鉆進(jìn)。配備30千瓦電機(jī)、22千瓦往復(fù)泵，3PN泥漿泵，采用合金鉆頭，牙輪鉆頭、滾刀鉆頭鉆進(jìn)。目前常使用的鉆機(jī)型號有1.2、1.5、1.8、2.0米口徑鉆機(jī)。由轉(zhuǎn)盤帶動鉆桿、鉆頭，刻削巖層。巖屑由泥漿或者鉆桿帶出孔外?；剞D(zhuǎn)鉆機(jī)優(yōu)點是噪音小，適用于各類地層，缺點是鉆桿常易扭斷，鉆頭貴，造價高。

1.3 旋挖機(jī)

旋挖機(jī)適用于粘土層和較密實的砂層，優(yōu)點是成孔速度快，泥漿層小，噪音小，不受場地施工限制。缺點是：挖到松散砂層易塌孔，遇到較硬地層效率低，旋挖機(jī)價格昂貴，施工企業(yè)買不起，難配備。上述內(nèi)容對各類鉆機(jī)做了簡單介紹，在各種地層中成孔，選用鉆機(jī)是關(guān)鍵。選用鉆機(jī)的前提是如何運用好工程地質(zhì)勘察資料，下面談一下閱覽地質(zhì)勘察資料的幾個著重點。

2 閱覽地質(zhì)勘察資料著重點

在樁基合同簽訂前，承包方要向發(fā)包方索取工程地質(zhì)勘察資料，資料內(nèi)容有地層時代、巖性、巖石風(fēng)化程度等，閱覽時要注重以下幾點內(nèi)容：（1）對于粘土層，要注意有無軟塑粘土夾層，因軟塑土鉆進(jìn)時孔易縮徑，鉆進(jìn)時要治理，費時、費力、費材料。（2）對于砂類土，一要注意砂類土的密實性，松散的砂層易塌孔，對反循環(huán)鉆進(jìn)，沖擊鉆機(jī)施工不利。二要注意卵石的直徑大小、數(shù)量。因卵石土是以粒徑尺寸劃分的，把2-20CM粒徑的土定為卵石，尺寸跨度大。直徑大于3CM的卵石土，對于正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)施工困難，直徑大于10CM的卵石土對沖擊鉆機(jī)施工困難。（3）對于沉積巖，注意巖石的性質(zhì)和生成時代。一般來說厚層狀泥巖、砂巖、頁巖較薄層狀泥巖石、砂巖、頁巖難鉆進(jìn)，成因時代老的泥巖、砂巖、頁巖較成因年代新的泥巖、砂巖、頁巖難鉆進(jìn)。寒武紀(jì)以前形成的白云巖、灰?guī)r較寒武紀(jì)以后形成的白云巖、灰?guī)r難鉆進(jìn)。（4）對于火成巖，要注意礦物成分和結(jié)構(gòu)，例如花崗巖，含結(jié)晶顆粒比暗色礦物少，結(jié)晶顆粒細(xì)的花崗巖易鉆進(jìn)。（5）要著重分析研究巖石的物理指標(biāo)：在工程地質(zhì)勘察報告中，常給出[R]值（巖石承載力）和[Φ]值巖石單軸抗壓強(qiáng)度。一般來說給出[R]值比較保守，不能夠準(zhǔn)確反映出巖石的硬度，比如說京山線灤河大橋前寒武系白云巖、灰?guī)r勘察報告給出的[R]值為1000KPa，山西大同淤泥河大橋白堊系泥巖、砂巖給出的[R]值也是1000KPa，用同一種鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)，沖砸白云巖、灰?guī)r每臺班1米，而沖砸泥巖、砂巖，每臺班3米。而巖石單軸抗壓強(qiáng)度，較真實的反映了巖石的強(qiáng)度，如果勘察報告中沒有巖石單軸抗壓強(qiáng)度，可向勘察單位索取。

3 依據(jù)地層特征，選用鉆孔機(jī)械

在了解地層特征以后，可根據(jù)鉆機(jī)功能進(jìn)行選型：（1）鉆粘土層，可選用旋挖鉆機(jī)、回轉(zhuǎn)鉆機(jī)。（2）鉆粘土層灰砂層，選用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)。這是因為正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)用泥漿護(hù)壁，泥漿可根據(jù)護(hù)壁需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。而反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，用清水鉆進(jìn)，靠水壓力進(jìn)行護(hù)壁，一旦發(fā)生漏水，水位下降，砂層易坍塌。（3）鉆較密實的砂層、礫石層，以及粒徑小于10CM卵石石層。選用反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)是通過鉆桿將砂、礫石返出孔外，抽渣能力強(qiáng)，抽出的渣沫破碎，減少了破碎礫石的環(huán)節(jié)，因此比正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)速度快的多。沖擊鉆機(jī)鉆較密實的砂層和直徑小于10CM卵石層較適宜。（4）鉆直徑大于10CM的卵石層，碎石層可用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)（帶牙輪、滾刀鉆頭）。一般沖擊鉆機(jī)錐頭2.5-3噸，在加上沖擊行程短，難以將10CM以上卵石擊碎，影響進(jìn)展速度。而正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)所帶的牙輪鉆頭、滾刀鉆頭重量4-5噸，可將大的卵石喀碎，達(dá)到進(jìn)展目的。（5）在沉積巖地層成孔施工，因沉積巖種類多，巖石成因時代不同，礦物成份、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造不同，使巖石堅硬程度不一。選用的鉆機(jī)類型也不一樣。對于白堊系以后沉積形成的泥巖、砂巖，一般選用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)、砸機(jī)。對于白堊系以前沉積的泥巖、砂巖、頁巖、白云巖比較堅硬的巖石，選用沖擊鉆機(jī)、砸機(jī)。（6）對于火成巖、變質(zhì)巖，因結(jié)構(gòu)致密，巖石堅硬，在施工場地不受限制情況下，可選用砸機(jī)。在施工?？钍芟拗频那闆r下可使用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)。

上述根據(jù)地層特征選用鉆孔機(jī)械是從兩方面考慮的。第一考慮成孔是否順利，鉆進(jìn)速度的快慢。第二考慮成孔成本。二者應(yīng)綜合考慮。

4 通過鉆孔樁施工實踐看合理選用鉆機(jī)的重要性

河南滎陽高速公路立交橋，地層為粘土夾粉細(xì)砂層，卵石石層，鉆孔直徑1.5M，孔深30米，剛開始施工選擇旋挖機(jī)，沖擊鉆機(jī)進(jìn)行施工。旋挖機(jī)挖到16米時，遇到細(xì)砂層，邊挖邊塌孔，不能成孔。沖擊鉆機(jī)在孔深25米時遇卵石石層，因沖砸不進(jìn)展而停工。后來采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)（帶牙輪、滾刀鉆頭）進(jìn)行施工才將鉆孔樁任務(wù)完成。

5 結(jié)語

從上節(jié)列出施工實例可以看出選用與地層性質(zhì)相適應(yīng)的鉆孔機(jī)械十分重要，鉆孔設(shè)備選用的好就能正常施工，有經(jīng)濟(jì)效益。若鉆機(jī)選用與地層性質(zhì)不適應(yīng)，施工就困難，經(jīng)濟(jì)效益不佳。選擇鉆機(jī)的關(guān)鍵就是對地層性質(zhì)有充分的認(rèn)識，要想做到這一點，就要不斷學(xué)習(xí)工程地質(zhì)方面知識在實踐中加以靈活運用，才能取得經(jīng)濟(jì)和社會效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 史佩棟主編.樁基工程手冊[M].人民交通出版社出版，2008.

作者簡介：馬玉龍（1977.07- ），男，吉林長春人，邢臺中鼎麒麟房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，中級工程師，研究方向：高層建筑基礎(chǔ)。endprint