旋挖鉆孔灌注樁在樁基工程中的應(yīng)用和改進

1、旋挖鉆孔灌注樁在樁基工程中的應(yīng)用和改進摘要近年來，我國在基礎(chǔ)設(shè)施方面不斷加大 建設(shè)力度，同時也對碼頭、建筑、交通等基礎(chǔ)設(shè)施的 基礎(chǔ)樁建設(shè)提出了快捷、高效、優(yōu)質(zhì)的要求。在樁基 工程施工中，旋挖鉆以其適用性強、安全性高、操作 靈活、環(huán)境污染小、成孔質(zhì)量好、施工速度快等優(yōu)勢 成為了鉆孔樁施工的首選鉆孔設(shè)備。從目前所應(yīng)用的 旋挖鉆來看，其施工工藝仍有一定的局限性，特別是 對硬巖及大口徑成孔，時效性普遍不佳。本文首先分 析了旋挖鉆的施工工序、使用范圍及時效性，然后結(jié) 合工程實例，提出了旋挖鉆頭的改進方案。關(guān)鍵詞鉆頭改進 巖層鉆進 旋挖鉆中圖分類號U443.15+4 文獻碼B文章編號 1000-405X（

2、2014）-5-325-1目前，旋挖鉆以其適用性強、安全性高、操作靈 活、環(huán)境污染小、成孔質(zhì)量好、施工速度快等優(yōu)勢， 被廣泛應(yīng)用于鉆孔樁工程施工，成為了鉆孔樁施工的 首選鉆孔設(shè)備。自旋挖鉆機被應(yīng)用于基礎(chǔ)樁施工以來， 其施工工藝就在不斷地被改進、完善，但截至目前仍 然存在著一定局限性，特別是對硬巖及大口徑成孔， 時效性普遍不佳。所以，與傳統(tǒng)施工工藝（循環(huán)鉆） 相比，有必要提高旋挖鉆機成孔效率，改進旋挖鉆孔 施工工藝，使其能夠被應(yīng)用于更廣闊的領(lǐng)域，實現(xiàn)節(jié) 省經(jīng)濟成本、提高施工效率及樁基質(zhì)量等目標(biāo)。1旋挖鉆機的應(yīng)用分析由于旋挖鉆機在性能方面具有出眾的優(yōu)越性，故 旋挖鉆孔灌注樁被廣泛應(yīng)用于各類樁基工程

3、。旋挖鉆 機的鉆孔工序為：鉆機就位一護筒埋設(shè)一鉆頭著地開 鉆，鉆頭裝滿土砂料后，將鉆頭提出一鉆機旋回，傾 倒鉆頭內(nèi)的土砂料一關(guān)閉鉆頭活門，鉆機復(fù)位，將旋 轉(zhuǎn)體上鎖一放下鉆頭一清孔，測定鉆孔深度一在孔內(nèi) 放入導(dǎo)管及鋼筋籠一二次清孔一灌注混凝土一將護筒 拔出，渣土回填或清理樁頭一成樁。在各類樁基工程施工中，都應(yīng)用到了旋挖鉆孔灌 注樁。我國采用旋挖鉆孔灌注樁的地區(qū)主要有江浙、 中原、東北、華北及西北的大部分地區(qū)，其適用地層 主要有淤泥層、土層、強風(fēng)化頁巖層、卵石層（卵石 粒徑30mm）等。旋挖鉆機通過更換工作裝置，可實 現(xiàn)全套管鉆進、咬合樁、預(yù)制樁、地下連續(xù)墻、鉆孔 樁等工藝施工。2旋挖鉆機的時效性

4、分析總結(jié)大量的施工經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化旋挖機鉆齒角， 可使旋挖鉆機的時效性得到有效提高。如果鉆機的鉆 齒角太小，易發(fā)生不進尺、空鉆問題，僅單純地加大 鉆壓，就可能損壞鉆齒；如果鉆機的鉆齒角太大，則 容易在鉆進時產(chǎn)生較大的扭矩，造成鉆桿變形、扭曲， 對鉆機設(shè)備造成損害。旋挖鉆機鉆進速度與鉆齒角的 關(guān)系，如圖1所示。由圖1可看出，在第四紀(jì)地層（Q1）中，應(yīng)用旋 挖鉆機鉆孔，斗齒前角在3243。范圍內(nèi)時，可獲 得最佳的鉆進速度。所以合理調(diào)整斗齒前角，能有效 實現(xiàn)樁位鉆孔的準(zhǔn)確、高效施工。對于不同的旋挖鉆 機，應(yīng)設(shè)置不同的斗齒前角，若功率偏大，斗齒前角 也應(yīng)相應(yīng)地偏大，若功率偏小，斗齒前角也應(yīng)相應(yīng)調(diào) 小。隨

5、著旋挖鉆機應(yīng)用的日益廣泛，其在強風(fēng)化、中 風(fēng)化地層中也有了一定的應(yīng)用。常見的有抗壓強度的 地層，會極大地限制旋挖鉆機的應(yīng)用效果。旋挖鉆機 在常見巖層、地層中的時效性比較，如圖2所示。從 圖中可看出，在土層及砂層中，旋挖鉆機均具有較好 的時效性，鉆孔直徑不會對時效性產(chǎn)生較大影響。但 在強風(fēng)化巖及卵石層中，旋挖鉆機的時效性則明顯不 及土層和砂層，這主要與旋挖鉆機的碎巖、破土機理 有關(guān)。所以，在強風(fēng)化巖及全風(fēng)化巖層中，有必要調(diào) 整斗齒前角，以提高鉆進時效性。3旋挖鉆機的改進方案3.1工程概況本工程為XX港口碼頭的基礎(chǔ)樁基施工工程，本 工程作業(yè)區(qū)域為軟巖地基，其上部荷載明顯比下部荷 載更大，選用樁基作

6、為地基，在進行樁基施工時，未 對軟巖地基產(chǎn)生明顯的擾動破壞，設(shè)備基礎(chǔ)埋深差異 較大且數(shù)量眾多，故基坑內(nèi)存在局部高差。采用鉆孔 灌注樁進行樁基施工，樁長28.5m，樁徑1.5m，樁數(shù) 504 根。在工程設(shè)計中，需要鉆孔局部埋入強風(fēng)化泥巖和 強風(fēng)化砂巖中。隨著潛入深度的增加，巖層的抗壓強 度也不斷增大，其給旋挖機施工增加了難度。3.2旋挖鉆機的鉆頭改進方案由于作業(yè)區(qū)內(nèi)的鉆孔需要進行局部嵌頓，故在前 期鉆孔施工中選用了傳統(tǒng)鉆頭，鉆頭在進入巖層后， 鉆進速度明顯降低，若按照這一鉆進速度施工，將很 難保證工程在預(yù)期時間內(nèi)完成。鑒于此，施工方在與 工程設(shè)計師、建設(shè)方負(fù)責(zé)人等進行協(xié)商后，擬改進旋 挖鉆頭，以

7、提高鉆機的鉆進速度。具體方案如下：在全風(fēng)化地層及土層中，仍應(yīng)用斗齒鉆進。接近中風(fēng)化及強風(fēng)化巖層時，對斗齒前角角度進行調(diào)整， 將度數(shù)從26調(diào)整到38，并在鉆進時適當(dāng)增加鉆 壓。在調(diào)整斗齒前角后，鉆進速度較之前有了顯著提 高，并且鉆進扭矩也有所增加，此時需要對回轉(zhuǎn)速度 及鉆壓進行合理配合，以實現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的鉆進。本次工程的鉆進進尺約為14058m，提高各個樁位 的鉆進速度，會給整個工程帶來巨大的影響。與斗齒 前角改進前相比，改進斗齒前角后的成孔速度提升到 了 6.8小時/孔，鉆進時效性基本上與在砂層、土層中 的最優(yōu)鉆進時效性相等。通過將施工節(jié)省的時間換算 為經(jīng)濟效益，得出改進后的鉆機能夠為該項工程節(jié)省 至少32萬元的費用開支，其實現(xiàn)了工程經(jīng)濟效益與質(zhì) 量的雙贏。4結(jié)束語通過上述工程實例，可以看出旋挖鉆機在土層、 砂層中鉆孔具有顯著的優(yōu)勢，旋挖鉆孔適宜的鉆孔直 徑通常在12m范圍內(nèi)，樁徑過大、過小都難以體現(xiàn) 旋挖鉆機的優(yōu)勢。在強風(fēng)化、中風(fēng)化巖層中，可適當(dāng) 增加鉆頭的斗齒前角度數(shù)，以提高鉆進時效性。改進 后的旋挖鉆機，不僅能有效提高鉆進時效性，縮短工 程施工時間，同時也能為工程節(jié)