旋挖鉆與潛孔鉆在巖石樁基施工中的應用

王穆芝 臧西遠

（1.中國人民解放軍72702 部隊，山東 青島266300；2.青島宏遠基礎工程有限公司，山東 青島266022）

1 工程概述

本工程位于青島即墨鰲山衛，為青島藍色硅谷輕軌工程** 標段。

該地段樁基地層主要分布為：素填土—中粗砂—含有機質粉質黏土—粉質黏土—中粗砂—粉質粘土—砂礫—粗圓礫土—全風化花崗巖—全風化煌斑巖—全風化砂巖—強風化花崗巖—強風化煌斑巖—強風化砂巖—中風化花崗巖—中風化砂巖—微風化花崗巖—微風化砂巖。

2 旋挖鉆機的選用

旋挖鉆機是一種適合建筑基礎工程中成孔作業的施工工藝.廣泛用于市政建設、公路橋梁、高層建筑等地基礎施工工程，配合不同鉆具，適應于干式（短螺旋），或濕式（回轉斗）及巖層（巖心鉆）的成孔作業，旋挖鉆機具有裝機功率大、輸出扭矩大、軸向壓力大、機動靈活，施工效率高及多功能特點。旋挖鉆機適應我國大部分地區的土壤地質條件，使用范圍廣，基本可滿足橋梁建設，高層建筑地基礎等工程的使用.目前，旋挖鉆機已被廣泛推廣于各種鉆孔灌注樁工程。 因此對旋挖鉆機的施工準備與常用清水施工工藝進行技術上探討有著十分重要的意義。施工時，根據不同的土壤、地質條件按下列規定選擇不同的鉆頭：短螺旋鉆具，適用于地下水位以上的粘性土、粉土、填土、中等密實以上的砂土、風化巖層。 巖心螺旋鉆頭，適用于碎石土、中等硬度的巖石及風化巖層。巖心回轉斗，適用于風化巖層及有裂紋的巖石。對于具有大扭矩動力頭和自動內鎖式伸縮式鉆桿的鉆機可以適應微風化硬巖的施工。 目前旋挖鉆機最大鉆孔直徑為3m 最大鉆孔深度達120m最大鉆孔扭矩為620KNm。

本工程選用中聯重科ZR280A-2 型旋挖鉆機其技術參數有：扭矩280kN.m 鉆孔直徑800-1500mm 機鎖式鉆深56m 鉆進轉速8-24 r/min 發動機型號Cummins QSM11 額定功率261kW 額定轉速2100r/min 最大加壓力200kN 最大起撥力220kN 主卷揚提升力（第一層）274 kN 主卷揚提升速度68m/min 副卷揚提升力（第一層）110kN 副卷揚提升速度（第一層）66 m/min 設備總重80t 牽引力423kN。

3 潛孔鉆機的選用

潛孔鉆機是工程爆破前用于在巖石上進行鉆孔的設備，還可用于城市建筑、鐵路、公路、河道、水電等工程中鉆鑿巖石錨索孔、錨桿孔、爆破孔、注漿孔等鉆鑿施工。

本工程選用河北省張家口市宣化金科鉆孔機械有限公司生產的KS300 型履帶式多功能水井鉆機，它是一種新型、高效、節能、多功能的液壓鉆機，主要用于鉆鑿水井、監測井、地熱空調孔、錨固、國防工程等鉆孔作業；該鉆機采用潛孔沖擊套管跟進護壁鉆孔工藝，有效解決松散層不易成孔巖石層進尺慢的技術難題。該鉆機配備有大功率液壓馬達回轉、油缸推進及提升、高風壓潛孔沖擊器，鉆孔進尺效率高消耗低。 松散層可用切削牙輪鉆井作業，泥漿排渣，適于復合地質條件鉆孔，回轉機可以翻轉，卷揚大于6 米，液壓支腿行程大，不需吊車鉆機即可轉場裝卸。 其技術參數有：鉆孔直徑105-350mm 鉆孔深度350m行走速度2kM/h 適應巖石硬度f=6-20 工作風壓1.2-3.05MPa 耗風量16-35m3/min 推進行程3400mm 滑架最大傾角95°最小離地高度300mm 回轉機轉速0-80rpm （一檔）0-160 （二檔） 最大回轉扭矩7500Nm 最大提升力12000N 提升速度5-18m/min 爬坡角度21°鉆機外廓尺寸(運輸狀態) 6100*2200*3200 mm 鉆機質量9000kg。

4 空壓機的選用

本工程為潛孔鉆機配備的空壓機為P0SJ750S-4B1 型， 其技術參數有： 排氣量24.0/21.2m3/min 排氣壓力1.72-2.07MPa 潤滑油容量84L 壓縮級數2 級 制造商及型號 三菱6D24-TLE2A 氣缸數6 總排氣量11.94L 額定轉速2200/2000r/min 怠速1100r/min 額定功率238KW 潤滑油容量49L 冷卻油容量45L 燃油555L 蓄電池電壓24V噪音74dB (a) 接口尺寸* 數量3/4"*1.2"*1 車輪尺寸* 數量7.50-1610PR*4 外型尺寸4300*2000*2445mm 重量5650Kg。

5 施工方法及工作原理

5.1 根據樁基的深度及地質資料確定樁基的巖石強度等級， 參考旋挖鉆機與潛孔鉆機的技術參數，計算出需在樁基斷面上梅花形布置的鉆孔直徑和數量。

5.2 由旋挖鉆機在樁位把孔內易挖的先挖除， 再由潛孔鉆機根據布孔直徑和數量來完成鉆孔取芯工作，直至樁基設計標高。

5.3 鉆孔取芯減少了樁基斷面面積， 其主要目的還是鉆孔取芯的孔洞的間隙在旋挖鉆機工作時巖石更易破碎，從而彌補了所選用旋挖鉆機開挖堅硬巖石扭矩不夠的弊端，使得旋挖鉆機原來不能完全或高效率完成的工作變得輕而易舉了。

6 結束語

旋挖鉆機受施工地層的制約，在硬巖層施工比較困難，體現不出旋挖鉆進的優越性。 與潛孔鉆機配合使用變得尤為重要，取長補短相得益彰。

實踐證明：看似兩種不同施工領域的不相關聯的施工機具的有機結合，非常圓滿的完成了該樁基施工項目。同時也印證了一個道理“科學高峰永無止境”，更需要我們在以后的工作中開拓思路，不拘一格。通過采用新技術、新工藝、新設備且不斷的進行技術革新才能為社會創造更多的價值，也才能實現個人的價值。