旋挖成孔工藝概述

青島中油巖土工程有限公司 山東 青島 266071

1 旋挖成孔的施工原理

旋挖成孔法即使用旋挖鉆機(jī)鉆桿配合可開關(guān)的活門筒式鉆斗，通過二者同時(shí)運(yùn)作并利用自身重力突破巖層并配合鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)提升功能，將破除土屑順利排出到孔外的成孔方法[1-2]。該工藝循環(huán)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、削土裝土、提升和卸土三個(gè)步驟，直至孔深達(dá)到所需要求。隨后放入鋼筋籠，加注混凝土而形成柱體。

2 旋挖成孔的施工流程

在施工開展前，首先應(yīng)完成旋挖鉆機(jī)的裝配，并操控旋挖鉆機(jī)對(duì)準(zhǔn)鉆孔點(diǎn)位，控制鉆機(jī)開始旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，開始打孔。在鉆進(jìn)的同時(shí)，需同時(shí)關(guān)注鉆機(jī)的電腦控制系統(tǒng)，將裝載滿土屑的鉆斗提升至孔外，卸于運(yùn)輸工具中運(yùn)走，避免堆放。隨后，關(guān)閉鉆機(jī)鉆斗的活門，控制鉆斗落入鉆孔點(diǎn)內(nèi)，此時(shí)需時(shí)刻關(guān)注地下水水位的變化。鉆孔形成之后，排設(shè)長度適中且略大于孔樁直徑的導(dǎo)向護(hù)筒。灌注前應(yīng)檢查施工現(xiàn)場的土質(zhì)，根據(jù)其特性確定是否需要注入泥漿來提升孔壁穩(wěn)定性，如若需要，則應(yīng)按照比例，調(diào)配出合適比重的泥漿進(jìn)行灌注。鉆孔結(jié)束后，測(cè)量孔深及孔壁系數(shù)，檢測(cè)是否符合成孔要求，并第一次對(duì)孔底土屑進(jìn)行處理。隨后將已制好的鋼筋籠放入孔中，放入過程中減少對(duì)孔壁的接觸，防止孔壁土層掉落。最后放入導(dǎo)管，并第二次對(duì)孔底土屑進(jìn)行清理，清理結(jié)束后，進(jìn)行混凝土灌注。當(dāng)混凝土加注完成后，依次拔出導(dǎo)管和導(dǎo)向護(hù)筒，完成該處旋挖成孔灌注樁[3]。

3 旋挖成孔的施工特點(diǎn)

旋挖成孔施工工藝有以下八大特點(diǎn)：

(1)施工速度快，效率高。旋挖鉆機(jī)在破除土層巖體的同時(shí)，利用提升裝置將鉆出的土屑及時(shí)排除孔外并卸出，無需將巖土打碎再靠泥漿返出孔外，減少了施工步驟，提高了施工效率；

(2)施工振動(dòng)小，噪音低。施工噪音主要來源于旋挖鉆機(jī)自身發(fā)動(dòng)機(jī)，其余零部件摩擦產(chǎn)生的噪音十分微弱，施工時(shí)機(jī)器對(duì)地表產(chǎn)生的振動(dòng)低。因此對(duì)施工現(xiàn)場和周圍環(huán)境的影響很小，適用于大多居民小區(qū)以及市中心等人口較多的區(qū)域；

(3)施工精度高，誤差低。該施工工藝通過電腦系統(tǒng)來操控機(jī)器，可以做到精準(zhǔn)定位，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，精準(zhǔn)控制，可時(shí)刻通過電腦來控制孔位深度、垂直度、鉆壓及鉆斗內(nèi)土屑容量，以達(dá)到施工要求；

(4)成孔質(zhì)量高。由于該工藝所制的灌注樁是直接形成的，柱身通常容易出現(xiàn)縮頸、夾泥、露筋，甚至斷柱的情況[4]。但旋挖鉆機(jī)在旋挖過程中依靠筒底角刃旋轉(zhuǎn)切土成孔，孔成后孔壁粗糙，孔壁泥膜薄，灌注混凝土成柱后更容易與土體契合，增大了柱側(cè)摩擦力，即增加了柱體的承重力，但由于該施工工藝成孔速度快，且主要靠切土來鉆進(jìn)，孔壁及護(hù)壁質(zhì)量相對(duì)較差，尤其在軟土或填土土層中作業(yè)時(shí)，縮頸和塌孔現(xiàn)象很容易出現(xiàn)，因此在施工時(shí)，應(yīng)控制鉆進(jìn)速度，多轉(zhuǎn)少鉆，使護(hù)壁質(zhì)量達(dá)到要求；

(5)旋挖鉆孔機(jī)械裝配簡單，移動(dòng)便捷，高度機(jī)械化，可自行在施工場地移動(dòng)選址不需要其他機(jī)械配合使用，不需人工進(jìn)行鉆桿的組裝和拆卸，并可解決土屑和泥漿的清理。人工清理孔內(nèi)沉屑存在諸多安全問題，例如遇到孔壁坍塌、淤泥土層、高處摔落、孔壁坍塌等等，都會(huì)對(duì)工人的生命構(gòu)成威脅。在國內(nèi)，部分地區(qū)建委已經(jīng)發(fā)出了限制使用人工清理孔底沉屑的條文規(guī)定，而此工藝在進(jìn)行成孔灌注樁施工時(shí)，完全依靠機(jī)械進(jìn)行清理，不存在此類安全隱患，大幅降低施工事故的發(fā)生[5]。總之，該工藝降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，增加了工人的施工安全性，也節(jié)約了人力資源分配，便于施工場地的管理，提高了工作效率和施工穩(wěn)定性；

(6)場地整潔有序，對(duì)環(huán)境污染較小。該工藝于施工時(shí)所用的泥漿量少，主要用于增加孔壁的穩(wěn)定性，因此可減少泥漿無處排放的問題，使得施工場地整齊有序，在減少泥漿對(duì)周邊環(huán)境污染的同時(shí)，也節(jié)約了泥漿外運(yùn)的成本。在施工過程中，若土層中出現(xiàn)強(qiáng)承壓水時(shí)，若泥漿控制和使用不當(dāng)，無法很好解決承壓水，導(dǎo)致施工鉆進(jìn)困難，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致塌孔[6]。如若是在黏性土層中工作，便可不需要泥漿，直接進(jìn)行干土作業(yè)，更是減少了對(duì)環(huán)境的污染以及對(duì)成本的節(jié)約；

(7)適應(yīng)性廣，功能齊全。旋挖機(jī)械可搭配多種鉆頭，針對(duì)不同土層不同地域進(jìn)行開孔等作業(yè)。但如果土層中石卵顆粒直徑超過10cm時(shí)，鉆進(jìn)將會(huì)比較困難；

(8)動(dòng)力來源便捷。該工藝所使用的旋挖機(jī)械通常采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，在施工場地沒有電源的情況下仍然適用，能持續(xù)作業(yè)，工作時(shí)間長、施工靈活、不受線路的拘束，也節(jié)省了對(duì)電纜線路的運(yùn)輸、排布及防護(hù)，安全性能也相對(duì)較高。

4 結(jié)論

在技術(shù)上，旋挖成孔法成孔速度快，施工效率高，且旋挖成孔工藝施工過程中產(chǎn)生振動(dòng)小、噪音低，適合在市中心、人口密集居住區(qū)域以及對(duì)噪音敏感的區(qū)域使用。旋挖成孔工藝的成孔精度高、質(zhì)量好，相對(duì)單柱的承載能力更強(qiáng)。應(yīng)用上，旋挖成孔機(jī)械可配合多種鉆頭，能適應(yīng)多種土層作業(yè)，作用范圍廣，功能強(qiáng)大；經(jīng)濟(jì)上，目前市面上大多旋挖鉆孔機(jī)械機(jī)械化程度高，操作安裝簡潔，移動(dòng)便捷，大幅降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約人力資源的同時(shí)，更易于管理和節(jié)約成本；環(huán)境保護(hù)上，使用旋挖成孔工藝施工時(shí)，場地可保持整潔、文明，有序的狀態(tài)，能夠減少對(duì)環(huán)境的污染。