旋挖鉆機在風化巖層鉆孔灌注樁施工中的應用

王繼宏

隨著近年來現代化建設事業的發展,高、大、重建筑越來越多,采用樁基礎特別是灌注樁基礎作為建筑基礎已經成為建筑業的一種發展方向。旋挖鉆機恰好在鉆孔灌注樁工程施工中發揮著越來越重要的作用,特別是在風化巖地層施工中彰顯其優越性,旋挖鉆機技術也在發展中逐步成熟,在樁基工程中它彰顯出特有的施工作業優點,即工期縮短、效率高、機械化程度高、施工環境相對清潔等等,因此旋挖鉆機在樁基施工中得到了廣泛的應用。

1 工程及地質概況

在鉆孔灌注樁施工中,地層千變萬化,因此給成孔施工帶來了困難和挑戰。本工程位于長治市襄垣縣境內,場地為舊平房,地形基本平坦,地勢總體趨勢是西高東低,地下水位在-6.0 m左右,所處的地貌單元為黃土丘陵前坡地,工程勘察報告揭示的地層自上而下如下:

2 工程難點和施工機械的選擇

本工程地層比較復雜,成孔過程中會遇到濕陷性、鐵錳及鈣質結核、砂巖、泥巖地層,而濕陷性地層需要控制好成孔鉆進速度、泥漿比重、泥漿量等防止塌孔;巖性地層施工時鉆孔鉆進阻力大、鉆進速度慢,也會遇到憋鉆、跳鉆的現象,給施工帶來困難。

結合上述原因我公司選用SH645型全液壓旋挖鉆機作為成孔機械,該鉆機具有轉矩大、機動靈活、安裝方便、機身自動調平、施工效率高等特點,而且機身配備不同類型的鉆具,能適應各種地層的施工。

3 旋挖鉆機的應用

3.1 施工準備

開工前應將施工所需的設備、材料、檢測工具,“三通一平”等全部準備完畢,拆除建筑物基礎,水準點校驗、技術資料準備齊全,并在施工現場設置泥漿池,安裝好3PNL型泥漿泵,提前一天制備好泥漿。

3.2 旋挖鉆機的應用現狀

旋挖鉆機是國內外比較先進的一種樁基施工設備,具有高效性、低污染、多功能等特點,在國內外灌注樁施工中得到廣泛的應用,而且在我國大城市如北京、上海、西安、廣州等地應用比較廣泛。

3.3 本工程旋挖鉆機的應用

本工程場地狹小,施工工期緊,相鄰周圍為混凝土路面,因此選用旋挖鉆機。根據工程地質情況分為3個階段成孔即水位以上成孔、中間部分成孔、巖層成孔。

1)水位以上成孔。本地層主要是黏土層,容易保證施工質量,但是開始成孔不能加壓,同時注意地下水位和地層變化。2)中間部分成孔。該部分位于地下水位以下,會遇到濕陷性地層,因此該部分施工時要格外注意成孔速度和孔內水位變化。孔內出水后,需要向孔內加注已制備好的泥漿,控制好泥漿比重,泥漿面要高出水位線1.0～1.5以上。3)巖層成孔。當鉆具攜帶散裝巖石碎屑,鉆機進尺緩慢時,說明已經入巖層,這時要提高泥漿比重,降低鉆進速度,加足壓力,以便直接傳至鉆頭,實現有效碎巖。

若使用上述方法,仍然有進尺緩慢的情況出現,則改用單螺錐鉆頭鉆進,單螺錐鉆頭材料選用厚4 mm高強度優質錳板制作而成,且板上加設高強度合金鉆珠,鉆頭選用三塊高強度合金鋼20 cm長、8 cm寬,削成尖狀按 60°安裝在鉆頭上,以便鉆進。之后改換筒式鉆頭出渣,多次重復使用以利快速鉆進。

當鉆頭鉆進30 cm左右時,停止下壓和回轉鉆頭,逆時針方向旋轉鉆頭,稍向下送行,緩慢上升提鉆,避免碰撞孔壁,提離孔口后鉆機自身旋轉至自卸車處,打開鉆斗卸渣,然后關閉鉆斗底蓋,旋回孔位,慢慢將鉆斗放至孔底,依次重復進行即可完成成孔。

4 注意事項

1)鉆孔前,縱橫調平鉆機,成孔過程中保持鉆機垂直穩固。2)鉆進時原地順時針旋轉開孔,然后以斗自重、鉆桿自重作為初始壓力,不能加壓,避免初始樁孔傾斜,成孔至3 m左右方可加壓,壓力控制在90 kPa左右,鉆機先慢后快,逐漸正常鉆進。3)遇巖層時需要經常更換鉆頭,改用單螺錐和筒鉆交替使用成孔;遇到憋鉆及跳鉆現象時,要減壓鉆進,當減壓至鉆頭運轉平穩后,再緩慢加壓,經反復操作,如還不能解決問題,說明孔內可能有孤石等,不能采用強行加壓鉆進,要改用其他辦法成孔。4)在成孔過程中要時刻注意孔內泥漿面高度,根據實際情況適宜調整泥漿比重,保持孔壁內外壓力平衡。

5 結語

本次施工中,我公司采用旋挖鉆機成孔,并對鉆具和鉆進工藝進行了改進,適應了本地層的實際情形,提高了成孔效率,高質量的完成了施工任務。但是鉆孔灌注樁為地下隱蔽工程,施工中受到諸多因素的制約,特別是在成孔環節,地層千變萬化,因此在具體施工中要依據地層的類型,采取積極有效的措施,并在施工中不斷克服出現的種種困難,進行改進和總結,優質高效地完成任務。

[1]梁海東.旋挖鉆孔灌注樁施工技術[J].山西建筑,2008,34(10):117-118.

[2]JGJ 94-94,建筑樁基技術規范[S].

[3]JGJ 79-2002,建筑地基處理技術規范[S].