旋挖鉆機與循環回轉鉆機配合施工的技術分析

程 遙

上海建工七建集團有限公司 上海 200050

1 工程概況及難點

某工程的工程樁采用φ600、φ700、φ800 mm端承摩擦型鉆孔灌注樁，樁長40～53 m不等。基坑開挖深度4.3～5.3 m，基坑圍護設計主要采用鉆孔灌注樁結合水泥攪拌樁的止水帷幕，圍護樁長7～8 m不等。涉及大塊巖石的障礙物區域主要位于暗塘分布區及原貨運碼頭區域范圍，原貨運碼頭主要以碎石及大塊巖石堆填，后期因受到人工破壞，下部塘渣呈零星分布，造成了圍護樁及工程樁施工困難[1]。

經勘察單位進一步加密勘探查明：工程樁施工范圍內發現部分連續塊石層及不均勻分布的零星塊石，塊石底部深度為3.0～8.1 m，埋深差異較大。圍護樁距離西側市政道路4.3 m，距離杭甬鐵路29.2 m，并且該施工區域原是貨運碼頭，地下水豐富，不適合大面積開挖換填，施工難度大。此區域共涉及2幢號樓工程樁131根、鉆孔灌注圍護樁81根，涉及區域較大.。經與建設單位、設計單位、監理單位、勘察單位商討研究，考慮了多種方案進行比選。

2 機械設備及施工方案比選

1）旋挖鉆機。優點：適用于黏性土、砂土、粉土、碎石及硬巖地質施工，成孔直徑在0.5～6.0 m，成孔最大深度可達90 m，成樁效率高[2-3]。缺點：噪聲大、擾民，容易頸縮、坍孔，費用高，容易卡鉆等。

2）沖擊鉆機。優點：適用于硬巖等地質，費用低。缺點：在黏度較大的軟土地質成孔難度大、成孔效率低，充盈系數較大，容易坍孔等。

3）開挖換填后循環回轉鉆機跟進施工。換填法適合埋深較淺的障礙物處理，而現場塊石埋深最大達8 m，施工區域鄰近道路及鐵路，并且圍護樁施工范圍內也涉及大塊巖石，所以該方案只適合周邊工程狀況較好的情況下施工。

4）旋挖鉆機與循環回轉鉆機配合施工。利用旋挖鉆機適用于硬巖碎石的優點，進行引孔掃除地下障礙物，鉆孔深度控制在10 m左右，然后用循環回轉鉆機鉆孔成樁[4]。

根據工程特點及工期要求，經比選，選用了經濟費用相對合理、工期也能保證的旋挖鉆機引孔加循環回轉鉆機成樁的組合方案。

3 施工技術方案

3.1 施工方案及施工工藝流程

根據現場的工程量及2種機械的成孔效率，現場配備1臺SR220c旋挖鉆機，進行引孔及處理地下障礙物施工，配備4臺GPS-10型正循環回轉鉆機成樁施工，工程樁采用從上而下的退打方式施工，圍護樁采用隔樁跳打的施工順序，現場配備鋼護筒25個。主要施工思路：工程樁施工前，旋挖鉆機先做引孔及處理地下障礙物工作，然后正循環回轉鉆機正常鉆進成樁。圍護樁施工時，由于圍護樁樁長在7～8 m不等，所以由旋挖鉆機單獨成樁，工程樁按圖1編號順序進行退打，圍護樁間隔成樁，按①⑤⑨→②⑥⑩→……順序進行施工。

圖1 工程樁成樁流程

圖2 圍護鉆孔樁成樁流程

工藝流程：前期準備→測量定位→護筒埋設→旋挖鉆機就位→旋挖鉆機鉆孔（鉆進深度約10 m）→旋挖鉆機移位→循環回轉鉆機就位→二次測量定位→鉆孔、泥漿循環、清孔→安放鋼筋籠和鋼導管→二次清孔→澆筑水下混凝土→混凝土養護→拔出護筒→成樁。

在整個樁基工程施工過程中，工程樁及圍護樁的施工順序、旋挖鉆機的鉆進速度、兩種設備交替施工的搭接、二次測量定位、泥漿相對密度的控制等都會對成樁的質量產生重要的影響，因此，我們要根據機械設備的性能及現場工況進行詳細的技術分析及應用，掌握好2種樁機的施工技術要點[5-8]。

3.2 技術要點

3.2.1 前期準備

根據施工現場實際情況，對施工區域的場地進行平整，然后對工程樁和圍護樁進行測量定位，用木樁標注出所有樁位，并在木樁上用紅色油漆標注樁徑大小。現場合理布置泥漿池和清水池的平面位置，然后根據旋挖鉆機及循環鉆機在施工現場的實際平面尺寸，并考慮混凝土攪拌車及材料運輸車輛的行車路徑，來合理地確定工程樁及圍護樁的施工順序。最終根據工期及工作面確定旋挖鉆機和循環回轉鉆機的需求數量，現場配置符合施工要求的配電箱、鋼板、路基板、挖機、吊車等機械設備。

3.2.2 旋挖鉆機施工

根據現場樁位中心線進行護筒埋設，護筒埋設完畢后，對護筒的垂直度和平整度進行檢查，發現平面誤差大于50 mm、豎直傾斜大于1%、筒位距孔心偏差大于50 mm時，應及時糾偏，尤其是旋挖樁引孔的垂直度控制。另外，護筒埋設高度宜高出施工地面0.3 m，同時要滿足孔內泥漿液面的高度要求。

旋挖鉆機應配備1名駕駛員及1名指揮員，在行走就位時應根據指揮員指示，緩慢行進，準確落位。鉆機在鉆進過程中，嚴格控制鉆進速度，預防坍孔、頸縮和卡鉆等現象。當鉆進過程中出現巨響或鉆進速率明顯降低時，要考慮可能已經碰到了堅硬的塊石，這時應及時調整機械設備的工作壓力，緩慢鉆進，防止卡鉆及鉆頭損壞。如不及時調整工作壓力，可能會造成孔壁傾斜及坍孔現象。

本工程旋挖鉆機負責前期引孔及清掃地下障礙物的工作（鉆進深度約為10 m），所以旋挖鉆機的施工控制尤為重要，這10 m的成孔質量關系到后續循環回轉鉆機的施工。在施工中，嚴格控制鉆進速率，鉆到規定深度后，應靜止10～20 min，然后緩慢提升鉆頭，檢查是否有坍孔及頸縮，因為旋挖鉆機要經常提鉆倒土，然后再下鉆，這樣孔道上部會受到多次的擾動，所以為了保證孔壁的穩定，在施工過程中要嚴格控制好提鉆、放鉆和鉆進的速度。另外，泥漿相對密度的控制也是十分的關鍵，定時監控泥漿相對密度，根據現場碎石情況將泥漿的相對密度控制在1.3以上。如有坍孔現象，應及時采取相應技術措施處理。

3.2.3 兩種機型交替施工

在施工中，根據設計要求，將600、700 mm這2種直徑的樁全部改為800 mm直徑的樁，以此來保證2種不同的機械設備在成樁過程中的質量要求。旋挖鉆機完成掃孔后，由指揮員指揮，按照施工順序緩慢行走到下一樁位，行走路線要嚴格按計劃行車路線執行，因為旋挖鉆機自身質量大，在移位的過程中，可能會造成已完成的孔和樁的損壞。現場應及時對旋挖鉆機完成的孔洞進行覆蓋保護，防止孔洞被破壞及人員墜落。回轉鉆機就位后，對機械的平整度和穩定性進行檢驗，必要時進行相關的校正，保證回轉鉆機平整穩固。

3.2.4 正循環回轉鉆機施工

回轉鉆機就位后，進行二次測量定位，保證樁位置的正確性。二次測量工作非常重要，它將影響成樁的質量，也是2種設備交接工作必不可少的環節。測量完畢后，回轉鉆進入正常鉆進，鉆進過程中按照工序要求，控制好鉆進速度、泥漿相對密度，保證鉆桿垂直。清孔時，泥漿相對密度不得大于1.1，含砂率應小于2%，黏度小于20 Pa·s，同時控制好沉渣厚度。鋼筋籠應分節制作，控制好主筋的搭接距離以及箍筋間距，吊放鋼筋籠應小心輕放，避免碰壞孔壁和造成鋼筋籠變形，鋼筋籠放入孔道中的時間不宜過長，應及時澆筑水下混凝土。

鋼筋籠吊放完成后下放導管澆筑水下混凝土，導管內壁應整潔光滑，導管連接應緊密，并做試拼試壓，檢查是否漏水 ，檢查隔水栓性能是否良好，導管底部距離孔底間距宜為0.3～0.5 m。初灌注混凝土時導管應埋入混凝土面1 m以上。澆筑過程中，導管埋入混凝土的深度控制在3～6 m。混凝土澆筑前應和攪拌站、交通運輸部門等做好溝通，保證混凝土供應的連續進行。澆筑完畢后按規定做好相關養護工作。

3.3 施工效果

通過2種機械設備的相輔施工，最終解決了回轉鉆機無法鉆進的問題，保證了工程進度，成樁質量經檢測也符合設計規范要求，與開挖換填法相比，節約費用約50%。在施工過程中，一定要仔細策劃及反復比選論證，把施工現場不利因素考慮周全，將2種機械設備的優點最大化，充分結合考慮，使施工質量與經濟效益達到最優化。

4 結語

在樁基礎施工過程中，面對復雜的地下障礙物以及建設單位對工期、質量的嚴格要求，常規的施工方法可能很難正常開展，此時就要打破常規，勇于創新。在遇到埋藏較深的大塊巖石，以及工期不能順延的情況下，旋挖鉆機引孔加循環回轉鉆機成樁的組合方式是一種新的選擇。