淺談旋挖鉆與回旋鉆及沖擊鉆施工工藝

■吳志卿 ■紅谷灘園林建設集團有限公司，江西 南昌 330038

1 工程地質概述

據鉆探揭露的勘探深度內，場地地層上部為人工填土(Q4ml)第四系全新統沖積層(Q4al)下部為第三系新余群(Exn)基巖。按其巖性及其工程特性，自上而下依次劃分為①素填土、②粉土、③細砂、④淤泥、⑤中砂、⑥粗砂、⑦礫砂、⑧卵石、⑨粉砂質泥巖及鈣質泥巖、⑨-1 強風化粉砂質泥巖、⑨-2 中風化粉砂質泥巖、⑨-夾鈣質泥巖、⑨-3 微風化粉砂質泥巖、⑨-4 未風化粉砂質泥巖。

2 鉆孔工藝

2.1 沖擊鉆工藝

沖擊鉆是用沖擊式鉆孔架懸吊沖擊鉆頭(又稱沖錘)上下往復沖擊，將土層或巖層破碎成孔，部分碎渣和泥渣擠入孔壁中，大部分成為泥渣，用泥漿循環帶出成孔。

沖擊反循環鉆頭是沖擊鉆進的主要工具，其結構的合理與否直接影響到鉆進效率和質量。在沖擊鉆進過程中，關鍵是沖擊和吸渣量是否匹配，也是確保孔壁穩定正常鉆進最基本最重要條件。在鉆進過程中吸渣工作應根據鉆進地層和情況而定，不應過量汲渣以免造成孔壁失穩坍孔。發生埋鉆事故。另外，在沖擊過程中，必須經常檢查鋼絲繩的磨損情況以及轉向裝置的靈活性和連接的牢固性，以防磨斷或因轉向不靈而扭斷鋼絲繩，發生掉鉆事故。

根據地質情況，鉆頭出量研磨材料提鉆時要應經常檢查，一般地層每小班至少提鉆一次檢查，復雜地層提鉆頭次數要增加，往往鉆頭底量和外出量在砂卵石和基巖中磨損嚴重，所以應及時進行修補，這樣就增加了修補鉆頭的鋪助時間，降低了純鉆進沖擊時間，又減少了修補鉆頭的輔助時間，再則在提升鉆頭時，要小心謹慎，尤其是在快到護筒底部將鉆頭慢慢提起，防止碰撞孔口護筒以免造成護筒底部坍孔或護筒錯位或變形事故。

2.2 回旋鉆工藝

回轉鉆成孔灌注樁，又稱正反循環成孔灌注樁，是用一般地質鉆機在泥漿護壁條件下，慢速鉆進，通過泥漿排渣成孔，灌注混凝土成樁，為國內最為常用和應用范圍較廣的成樁方法。

其特點是:護壁效果好，孔質量可靠;施工無噪音，無震動，無擠壓;機具設備簡單，操作方便，費用較低，但成孔速度慢，效率低，用水量用水量大，泥漿排放量大，污染環境，擴孔率較難控制。

回轉鉆機中無論正循環還是分循環的鉆機，均適用于粘性土、含少量礫石、卵石的土層、軟巖，不適用于大量卵石層及硬巖層。其中正循環鉆機也適用于粉砂、細中粗砂層。反循環鉆機在砂層中鉆機如果泥漿調治的指標不夠或鉆機速度過快，可能會造成塌孔的事故。回轉鉆機特別適用于內陸沖積層較厚的平原、沿海地區灘涂地區的摩擦樁成孔。從成孔速度上分析，回轉鉆機快于沖擊鉆機，不及旋挖鉆機。

2.3 旋挖鉆工藝

旋挖鉆機采用靜態泥漿護壁鉆斗取土的工藝(當然也有干土直接取土工藝，視工地現場地層條件而定)，是一種無沖洗介質循環的鉆進方法，但鉆進時為保護孔壁穩定，孔內要注滿優質泥漿(穩定液)。旋挖鉆機工作時能原地作整體回轉運動。旋挖鉆機鉆孔取土時，依靠鉆桿和鉆頭自重切入土層，斜向斗齒在鉆斗回轉時切下土塊向斗內推進而完成鉆取土;遇硬土時，自重力不足以使斗齒切入土層，此時可通過加壓油缸對鉆桿加壓，強行將斗齒切入土中，完成鉆孔取土。鉆斗內裝滿土后，由起重機提升鉆桿及鉆斗至地面，拉動鉆斗上的開關即打開底門，鉆斗內的土依靠自重作用自動排出。鉆桿向下放關好斗門，回轉到孔內進行下一斗的挖掘。旋挖鉆機行走機動、靈活，終孔后能快速的移位或至下一樁位施工。

旋挖成孔灌注樁的施工方法具有施工質量可靠、成孔速度快、成孔率高、適應性強大大縮短了工期，廢漿少、低噪音、污染小保護了環境，克服了機械成孔時孔底沉淤土多，樁側摩阻力低，泥漿管理差的缺點，極大地提高了施工質量。

工程實際情況統計

3 各工藝比較

3.1 沖擊鉆鉆孔分析

(1)沖擊鉆對作業場地要求較高，首先:沖擊鉆采用正循環清孔，因此每個墩位必須要有一個泥漿池和沉淀池，這就要占用大面積作業平臺，加上稻田土質較軟，大面積開挖很容易導致塌方，因此給施工帶來了很大的麻煩。(2)沖擊鉆清孔需要大量清水換漿，泥漿對周圍環境有破環，影響工地的文明施工。(3)沖擊鉆經過統計發現，砼澆筑方量超方是有發生，最大甚至達到設計放量的1.5 倍多。(4)沖擊鉆由于鉆機自身條件的限制，鉆機的移位以及開鉆前鋼護筒的埋設都要花費大量的人力機械，而且要花費大量的時間，所以施工極為不便。(5)沖擊鉆每根樁的成孔時間較長，給工期帶來很大的影響。(6)在鉆進過程中容易發生樁位的偏移，需要時常校核鋼絲繩位置。

3.2 回旋鉆工藝分析

(1)回旋鉆對作業場地同樣要求較高，對機座地基需壓實，確保鉆機鉆孔過程平穩，以及泥漿池。(2)回旋鉆同樣需要換漿清渣，對環境影響也較大。(3)回旋鉆成孔樁基砼充盈系數較沖擊鉆稍好。(4)鉆機的移位以及開鉆前鋼護筒的埋設都要花費大量的人力機械，要花費大量的時間。(5)在鉆進過程中容易發生樁位的偏移，需要時常校核鋼絲繩位置。

3.3 旋挖鉆工藝分析

(1)旋挖鉆對場地要求不是很高，不需要占用大面積作業平臺，可以實現多個墩位共用一個泥漿池。(2)沖擊鉆不需要大量清水換漿清孔，只要將泥漿調好便可以重復利用。(3)經幾個試驗樁表明，旋挖鉆超放量很小，基本不超方。(4)旋挖鉆不但可以自由移動，而且埋設護筒極其方便快捷。(5)旋挖鉆每根樁成孔時間一般為8～10 小時，因此為后期工序節省了大量時間。(6)鉆樁孔對位準確，不會發生樁位的偏移。

4 總結

4.1 沖擊鉆及回旋鉆不足之處

(1)污染環境，不環保。泥漿護壁和懸浮顆粒出渣均需要泥漿，而泥漿對現場和周圍環境均造成環境污染，無法滿足當代社會日益重視的環境保護和文明施工的要求。循環泥漿，沉淀出渣需要泥漿池，這就要占用較大的施工場地。(2)成孔速度慢。按照正常的施工質量要求和一般地質地層情況，回轉鉆機每天鉆孔8-10m 左右，而沖擊鉆成孔速度則更慢。(3)自動化程度低，操作工人勞動強度大，工作環境差沖擊鉆機和回轉鉆機的自動化程度不高，基本是露天操作，工人工作的環境惡劣，已不符合現在社會人性化和高度自動化的潮流。

4.2 旋挖鉆機

(1)環保衛生。干法成孔時，不會對現場和周遍環境造成污染。即便采用靜態泥漿成孔時，相對于沖擊鉆機和回轉鉆機的污染，旋挖鉆機對現場產生污染要少。(2)成孔速度快。在一般地層，旋挖鉆機成孔速度是普通鉆機的4～6 倍。按照在一般地層和橋梁樁長30 米以內估算，按照正常的樁基成孔的質量控制要求，成孔一根合格的樁基，回轉鉆機大約是24～36 小時。而熟練的旋挖鉆機操作手再配備技術員指導鉆孔，樁基成孔則只需要6～9 個小時。在這方面旋挖鉆機的優勢明顯。

5 結束語

樁基施工中選擇成孔機械時，需要考慮多方面因素。選擇成孔機械時，首先考慮地層地質情況。根據地質柱狀圖，有針對性的選擇成孔的機械。其次是考慮鉆機成孔的經濟成本、工期、環保和文明施工等因素。

［1］JTJ041 -2000，公路橋涵施工技術規范［S］.

［2］JFJF80/1—2004，公路工程質量檢驗評定標準.

［3］楊文淵，徐犇.橋梁施工工程師手冊，2000(4).

［4］楊天林.基礎工程.