淺談項目實施中如何正確選擇鉆孔機機型

◎ 張冬樓　中交二航局第三工程有限公司

淺談項目實施中如何正確選擇鉆孔機機型

◎ 張冬樓中交二航局第三工程有限公司

鉆孔樁施工已在國內工程中廣泛運用，但各地的地質不一樣，設計要求也不一樣，所以對機型的選擇要求也不一樣，機型選擇正確的與否不但直接影響到工作效率而且影響到施工造價的成本。

鉆孔樁 混凝土 施工

1.沖擊鉆機

1.1工作原理

沖機鉆鉆機成孔是利用鉆機的轉揚機為動力，再通過鋼絲繩，鋼絲繩再拉動沖錘上下運動。憑借錘的自重的沖擊作用，將巖層及卵石擊碎，然后利用泥漿泵循環，使的碎石渣隨著泥漿一起排出。沖擊錘的類型很多，一般使用的是十字形的。

1.2適用地質

沖擊式鉆鉆機是在鉆孔樁基礎施工的一種常用機型，它可以適應各種不同地質條件，特別是對卵石層和巖層的施工中，沖擊鉆機和其他的鉆機相比適用性更為廣泛。同時，用沖擊式鉆機成孔，成孔后，由于沖擊錘子對側面土體的擠壓，從而密實，不容易產生塌孔現象，易于后續施工。

1.3特點及優缺點

由于沖擊式鉆機的有點主要體現在可以擊碎卵石層鉆孔和巖層，但其缺點為功率消耗大，鉆進效率很低。所以如果遇到土層等其他條件的地質，一般會選擇其他機型進行代替。一般沖擊中風化巖層時每小時進尺在10cm左右（具體進尺要根據巖樣及工人操作水平等因素決定）。

1.4項目應用

在廣東云浮項目時，嵌巖灌注樁388根。其中：碼頭平臺Ф1200鉆孔嵌巖樁318根，引橋Ф1000鉆孔嵌巖樁70根，樁長基本在22m左右（因為地質復雜，以入中風化2.5m鑒定為主，設計標高為輔進行控制。）鉆孔樁工期由07年12月份－08年4月結束。設計要求為嵌巖中風化2.5m，在巖層以上基本為粘土層，本工程先考慮回旋鉆機對粘土層效率較高，先采用回旋鉆進行施工，當到風化巖時更換沖擊鉆進行施工的思想進行施工，但實踐證明，此施工功效較低，主要因為機器更換時間較長，且現場作業面較小，機械設備較多，容易相互干擾，后改成直接采用沖擊鉆進行施工，對碼頭平臺鉆機基本在3天能成孔。

其施工工藝及操作時應注意事項為常規施工工藝在此就不做具體論述了。

2.回旋鉆

2.1工作原理

在進行灌注樁施工的時候，可以使用回轉鉆成孔的辦法，也被稱之為是正反循環成孔灌注樁，主要包括回旋鉆機、液壓反循環鉆機及氣舉反循環鉆機，一般都是在泥漿護壁的情況進行施工，慢速鉆進，也是通過泥漿循環將渣排出，再次進行清空及下鋼筋籠，如果有必要可以將混凝土成樁在最后進行灌注，該技術在國內得到了廣泛的使用。

2.2適用范圍

該技術適用范圍非常廣泛，比如地下水位比較高的土層、高層建筑等，在軟質巖、淤泥、砂土以及黏性土等土層中也可以進行廣泛使用。

2.3特點及優缺點

該種工藝的優點在于施工無噪音，無劇烈震動，對原有土體擠壓小；對原有地質的擾動小，成孔質量可靠；使用的機械設備比較簡便、操作起來比較方便，費用不高，但是使用該技術的施工效率比較慢，成孔的速度不是很高，耗水量非常大，泥漿排放的流量也比較大，對環境易于造成嚴重的污染，擴孔率無法實現有效監管。

2.4項目應用

在南京江寧濱江港區一期工程，其引橋樁基35根均為直徑800，樁長為35m的摩擦樁。其地質為粘土層，采用GPS—10鉆機進行施工，大約2天能成孔。

3.旋挖鉆

3.1施工原理

旋挖鉆機的主要施工原理就是使用動力頭來實現作業的，主要使用旋挖斗或者是短式螺旋鉆頭進行施工，在對土或者是砂礫進行鉆渣旋轉挖掘的時候，主要是借助強大的扭矩進行直接操作的，接著將其從孔中迅速的移出。如果施工的地質情況比較好，可以實現干法施工，不需要使用泥漿進行支護處理，即使是施工的地質條件比較惡略，需要使用泥漿來進行護壁處理，泥漿所起到的作用就是支護。在進行鉆削的時候，泥漿的含量較低，會減少對環境的污染，也可適當的降低施工成本，促使成孔的效率得到不斷的提升。

3.2適用范圍

旋挖鉆機的主要適用范圍包括卵石層、淤泥質土、砂土以及粘土等地層。

3.3特點及優缺點

旋挖鉆機主要是使用履帶來進行行走的，這樣行走起來比較靈活、機動，成孔完成以后，移動起來比較迅速，可以快速的轉移到到下一個施工地點。但由于自身較重多為80～100t，對水上鉆孔樁的鋼平臺要求較高。

3.4項目應用

以湖南東常高速17標段適用過該類型機器現做簡要闡述：該樁基為1.5m直徑摩擦樁，樁長為25m，地質主要分為：（1）1m～12m范圍內為土層，（2）12m～25m范圍內為卵石層，卵石直徑約3cm～10cm，部分直徑達到20cm。在本工程相鄰標段的16標，采用普通沖擊鉆機施工其功效成樁約為7天，18標段采用氣舉反循環回旋鉆施工其成樁天數約為4天，我部采用回旋鉆功效為2天完成5根樁。但施工旋挖機的成本比沖擊鉆及旋挖鉆要高10%左右。

4.在施工的過程中，回轉鉆機與沖擊反循環鉆機的優缺點

（1）對已經完成的工程進行認真分析，對比相同地區、相同地層以及相同鉆孔樁直徑的工程，回轉鉆機正循環施工與沖擊鉆機反循環施工其各有特色。在淤泥質土層、粉砂層、粘土以及亞粘土等地層中進行施工的時候，認真分析施工記錄，對所得數據進行認真比對以后，發現回轉鉆機的施工效率比沖擊鉆的施工效率要高出1倍多，受自身重量問題、移動時間問題的影響，回轉鉆機在土層中施工要比沖擊鉆機快。在巖層、卵礫石層中進行施工的時候，沖擊鉆機的施工效率要比回轉鉆機的施工效率高出3倍，在5～10cm礫石層進行施工的時候，沖擊鉆機的施工效率要比回轉鉆機的施工效率高出3倍多。認真分析上述所有的情況，在嵌巖、巖層、礫石以及卵石層等復雜施工環境中，沖擊鉆機的孔樁成孔速度比較快，特別適合在丘陵山區比較適用，其具有較強的優越性能。

（2）從樁成型的方面來看，在粉砂層、亞粘土、粘土以及淤泥質土層中進行施工的時候，使用沖擊鉆進行孔徑施工需要采取正循環沖擊的策略，這樣可以使坍孔問題得到有效抑制，使用該技術易于造成縮孔的問題，然而樁身的垂直度卻呈現出較好的狀態。通常情況下，使用沖擊鉆在礫石層或者是卵石層中進行施工時，沖擊鉆的沖擊力較大，易于造成坍孔的情況，其充盈系數比較大。對已經施工結束的幾個工程進行認真分析以后，回轉鉆機的充盈系數平均值為1.2左右，沖擊鉆的充盈系數為1.3左右，在土層中回轉鉆和沖擊鉆的充盈系數基本相同。

（3）從施工成本控制的方面來看，在粉砂層、亞粘土、粘土以及淤泥質土層中進行施工的時候，回轉鉆的施工成本要比沖擊鉆的施工成本低，究其原因則是沖擊鉆的耗電量比較高、運行功率比較大所造成的。沖擊鉆在作業的時候，由于鉆身重量很大、沖擊損繩等原因，會使得鋼絲繩的磨損比較嚴重，進而使施工成本不斷提升。在基巖、塊石、礫石層、卵石以及漂石層進行施工的時候，回轉鉆的鉆頭磨損比較嚴重，成孔周期比較長，進尺的速度緩慢，其施工成本要比沖擊鉆高出5倍左右，一旦在施工的過程中遇到硬度高的花崗巖、大塊石或者是大漂石時，回轉鉆機就無法繼續施工了，只能用沖擊鉆機來完成施工。

（4）從對環境所造成的影響方面來看，沖擊鉆對四周環境所造成的噪音污染比較嚴重，回轉鉆對四周環境所造成的噪音污染相對小一點。在對堅硬基礎巖面進行施工的時候，沖擊鉆所造成的噪音污染較大，會影響附近人們的正常休息。

5.結束語

綜上所述，在工程的基礎施工時，對設備的選擇非常重要，以實際地質情況來選擇最佳的施工技術和施工機械裝置，從施工所使用的機械設備和施工經驗來進行分析，可以看出在粉砂層、亞粘土、粘土以及淤泥質土層中進行施工的時候，如果使用的是回轉鉆機，就會使施工成本得到有效的降低，使成孔質量得到明顯的提升。由于樁機的自身重量不高，在進行移動的時候就會比較便利，回轉鉆機的施工噪音非常小，由此可見回轉鉆機的使用范圍比較廣泛。在對復雜地質進行施工時，比如基巖、塊石、卵礫石以及漂石等，使用沖擊鉆機較為適應，因可縮短施工周期，提高工作效益，且能保證工程的質量。例如在工期較緊、環保要求較高、地基承載力較好的粘土、亞粘土、粉砂層、卵礫石、漂石均可考慮采用旋挖鉆進行施工。所以，在對鉆孔樁進行施工的時候，需要考慮的因素主要包括施工成本、地質情況、工期要求以及施工現場的實際情況等，在選擇施工技術和施工設備的時候一定要采取科學的辦法，確保施工技術的水平較高，在確保施工安全、施工工期以及施工質量的前提下，不斷提升工程施工的效益。