旋挖鉆干式成孔技術與成樁工藝

范平

摘要：隨著我國現代化建設的發展，建筑行業迅速崛起，呈現出前所未有的繁榮景象。而且隨著建筑技術的不斷創新和進步，新技術、新材料、新工藝和新裝備不斷出現。旋挖鉆干式成孔技術與成樁工藝就是其建筑技術革新的重要代表。本文首先對旋挖鉆干式成孔技術與成樁工藝的相關概念、定義、優點及工作原理進行了簡單的闡述，然后詳細描述了旋挖鉆機的施工工藝流程和要點，最后簡要介紹施工階段的質量控制措施，希望該工藝在今后建筑工程的具體施工中能夠得到更好地應用。

Abstract： With the development of China's modernization， construction industry rose rapidly and has shown an unprecedented prosperity. And with the continuous innovation and progress of construction technology， new technologies， new materials， new technology and new equipment continue to emerge. Rotary drilling dry pore forming technology and pile forming technology is an important representative of construction technology innovation. In this paper， the concept， definition， advantages and working principle of the rotary drilling dry pore forming technology and pile forming technology are briefly described. Then the construction process and main points of the rotary drilling rig are described in detail. Finally， the quality control measures in construction stage are introduced. It is hoped that this process can be better applied in specific construction in the future.

關鍵詞：旋挖鉆進設備；旋挖鉆；干式成孔技術；成樁工藝

Key words： rotary drilling equipment；rotary drilling；dry pore forming technology；pile forming process

中圖分類號：TU753.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）14-0124-03

0 引言

隨著我國基本建設的快速發展，各行各業也都得到了很大的發展，城市的基礎建設施工項目也隨之增多，建筑技術不斷改進或推陳出新，推動著建筑行業逐漸邁向一個以技術應用為主的全新發展階段，技術創新制度體系的構建以及企業技術創新積極性、主動性的提高，在一定程度上增強了建筑技術的發展。隨著國內橋梁、鐵路事業的發展，我國對建筑的要求朝著“高標準、高質量”的方向逐步邁進，尤其是基礎設施開始進入規模化建設階段，樁基工程越來越常見。目前，旋挖成孔樁已在高等級鐵路以及公路橋梁工程領域得到大規模推廣應用。尤其近年來出現的旋挖鉆機以其成孔效率高、質量好、地層適應性強等技術優勢，可實現垂直度的自動調節和鉆孔深度的精確計量，逐漸取代了其他鉆機，成為鉆孔灌注樁施工首要選擇機型。旋挖鉆成孔是使用斗式鉆頭旋轉鉆桿將土挖松收入斗筒中，同時將礫巖塊帶出孔外的鉆孔施工技術。在高等級鐵路和公路橋梁工程中，可通過樁基施工提高地基承載力，從而確保主體結構安全穩定。

1 旋挖鉆進設備及其技術特點

相對于沖擊鉆進、回轉鉆進、泥漿循環護壁成孔等傳統鉆孔技術來說，旋挖鉆進技術具有較多應用優勢。

1.1 適用范圍廣，適應性強

在硬質土地上施工時，傳統鉆機都存在自重有限的缺陷，一定程度上限制了鉆頭的施工壓力，施工中常常出現問題。與傳統的鉆機相比，旋挖鉆機采用了動力頭裝置，很好地解決了自重有限的重大問題，大大增強了其鉆進能力，并且降低了對施工土質的要求標準，在很大程度上提高了旋挖鉆機的適應性。另外，旋挖鉆機裝配了便于移機的履帶式底盤，在野外作業能夠表現出更大的應用優勢。就現階段而言，國內大多數類型的旋挖鉆機都裝配了短螺旋鉆頭或鉆斗進行干鉆，或采用無循環泥漿鉆孔工法，不僅能旋挖鉆進，還適用于全管或套管施工。另外，旋挖鉆機還配備了地下連續墻抓斗，可以滿足地下連續墻施工要求。因此，它就是一種適應不同施工方法的大型工程鉆機（如圖1所示）。

1.2 節能環保

旋挖鉆機構造簡單，能夠對鉆孔參數及孔地虛土實施有效控制，整個鉆進過程中噪音極小。該鉆機裝配了動力鉆頭，能夠實現快速鉆進。因此其旋挖樁施工具有突出的節能特點。同時將松土快速提出孔外，無須采用濕黏的泥漿將鉆渣帶出孔外。旋挖鉆進振動小。而且由于泥漿被用來做為護壁，鉆渣則由鉆頭直接運出至地面裝車。據統計，干式旋挖鉆進所用泥漿量僅為正反循環鉆進的1/10～1/20，因此施工現場整潔，極大地避免了對工地工作環境的污染，改善了施工環境。

1.3 鉆進效率高

旋挖鉆機的鉆頭為動力鉆頭。作業時，通過鉆頭反復進行上下的機械運動使孔壁粗糙，提高孔壁負荷率和承壓力，在很大程度上提高了鉆進效率。鉆進設備的先進程度是提高鉆進效率的關鍵，旋挖鉆機設備性能先進，機械自動化程度高，一定程度上減少了人力作業強度。另外，旋挖鉆機為履帶式全液壓自行式鉆機，通過液壓系統實現機械運動，有的鉆機還裝配了微機控制系統，操控功能更加先進。在具體的施工的過程中，可參考地層結構轉換鉆頭，比如長鉆筒適用于粘性土層；長、短螺旋鉆頭適用于漂石、含孤石及較硬巖石地層等等（如圖2所示）。

一般情況下，在土層、砂層的鉆進速度可達10m/h，在粘土層可達4～6m/h，是普通回轉鉆進的3～5倍，甚至更高。可見，旋挖鉆機的移位也非常方便靈活，現場適應能力非常強，從而加快了施工速度，縮短工期，提高運作效率。

1.4 成樁質量好

旋挖鉆進對地層擾動小，孔壁泥皮薄，形成的孔壁為粗糙型。在成孔過程中，孔壁上受鉆頭的作用會形成較深的紋波線，不易附著泥皮，有利于增加樁側摩阻力，保證樁基設計承載力。

2 旋挖鉆干式成孔技術與成樁工藝

2.1 施工準備

施工前要有必要的準備工作，主要從資料、機械及設備等方面進行詳細的準備。在資料方面，必要的場地工程地質資料和樁基工程施工圖及圖紙會審紀要以及相關施工工藝的參考資料等。在機械及設備的準備方面，如測量儀器、旋挖鉆孔機、電焊機等都是必須要準備的施工機械設備，值得一提的是：鉆頭根據地層情況選用，中等密實以上的沙土地層選用回轉鉆頭，中等硬度的巖石及風化層選用鑲嵌鉆頭，達到最好的施工效果，保證施工的正常、安全運作。

2.2 干式成孔施工工藝流程

旋挖樁干式成孔的施工工藝流程為平整場地～測量樁位～準備鉆機～挖埋護筒～鉆進～清孔～成孔檢查～下放鋼筋籠～二次清孔～灌注混凝土～鑿柱頭～成樁檢測（如圖3所示）。值得注意的是在進行成孔檢查過程中，若不合格，則返回鉆進操作步驟，直至合格為止；若合格，才可進行下放鋼筋籠的操作。

2.2.1 平整場地，測量樁位

平整場地是進行干式成孔施工的重要前提，在進行平整場地的過程中，要結合工程的重要特點，根據設計規范，合理布置施工現場，只有很好地平整好場地之后，制造一個良好安全的施工現場專業工作人員才可以進行樁位的測量方樣，進行下一步的工作，因此合理地平整場地對于干式成孔的施工意義重大。

2.2.2 挖埋護筒

在護筒施工環節，先對照設計要求檢查護筒的外形和尺寸，確認其符合要求后再安裝。選擇內徑比鉆頭直徑偏大的整體式全鋼護筒，筒壁厚度視護筒長度而定（一般在5mm～20mm）。鉆進前必須為護筒套上鋼板套圈，以避免護筒在周轉使用過程中變形；護筒頂部應該比地面高出30cm，為鉆頭定位留足余量，同時能有效保護樁孔。安裝時，首先借助擴孔器擴孔，再借助大扭矩鉆頭把護筒壓放至設計標高。壓送完畢后，采用水平儀對護筒垂直度進行測控和調校，同時將護筒和護筒四周的土層夯實。

2.2.3 鉆進，清孔

將鉆機開到指定位置后，開工前要對照施工要求查看其性能狀態是否穩定，以免施工中突發故障耽誤工時。鉆機準確就位后，就可以開始進行鉆進。施鉆時，先進行鉆桿起立及調垂，順時針進行旋轉鉆孔。初期鉆進速度不宜過快，手動調垂使鉆桿將相對零位控制在±5°以內，再借助顯示器上的自動調垂按鈕實現自動調垂。操作員應該實時關注鉆孔垂直度，通過控制盤隨時調整孔道偏差。當孔內鉆渣過多后對鉆頭造成擠壓，應將其提出地表，棄至旋挖鉆機后，再按逆時針方向旋轉鉆斗，而后上提鉆斗，通過操作顯示器上的自動回位或手動操作回轉操作手柄對正按鈕機器自動回到鉆孔作業位置。

采用循環回轉鉆進技術清理孔內鉆渣。清孔時對泥漿參數嚴加控制。孔內要留一部分泥漿用來保護孔壁，以止塌孔。如果孔內鉆渣過厚，一次清孔無法達到設計要求，需要在裝好灌漿導管后二次清孔。建議將二次清孔安排在鋼筋籠下放完畢后進行，以確保工序之間不相互干擾。

2.2.4 下放鋼筋籠，灌注混凝土

在制作鋼筋籠的環節，要嚴格按技術規程和質量標準選擇鋼筋材料并將鋼筋捆扎到位，將護筒頂面作為基準面對鋼筋籠的尺寸、質量進行檢測，確認其符合要求后再將其下放到孔內。

用吊車配合人力共同下放鋼筋籠。起吊時應保持勻速緩慢地移動吊臂將鋼筋籠吊至孔位上方，監工人員輔助吊車使鋼筋籠與孔位對正后勻速下放，并且要在下放過程中隨時觀測鋼筋籠的位置，嚴防鋼筋籠傾斜破壞孔壁。對照設計標高將鋼筋籠下放就位后，焊吊筋固定。

在下放完鋼筋籠后，就可以進入混凝土灌注工序。先用專用攪拌機制備漿液，再運到工地，采用導管法直接進行灌注（如圖4所示）。

3 結語

目前，旋挖鉆干式成孔技術與成樁工藝具有很多優越性和先進性，在高等級鐵路和公路橋梁等基礎建設中的應用越來越廣泛。在具體的施工過程中，旋挖鉆干式成孔技術與成樁工藝的應用在很大程度上提高了施工效率和成樁質量，保證了鐵路和公路安全、穩定的運行。相信在不久的將來，旋挖鉆干式成孔技術與成樁工藝將會得到進一步的完善和進步，在道路橋梁的鉆孔工作得到更好的應用。

參考文獻：

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