淺談三軸式鉆孔機的使用

曾光

（廣州市第三市政工程有限公司，廣東廣州510180）

0 前言

在市區內開挖施工的地下室、隧道等大型深基坑工程，必須考慮鄰近周邊建筑物安全的重要性。基坑支護工程不僅要有強大的擋土作用，還要兼顧密閉的防水功能，而且，市區內地質條件復雜。如采用地下連續墻施工，成本比較高；采用鉆孔灌注樁，需要占用場地多、工期長。設計上往往優先考慮水泥攪拌樁，或者在水泥攪拌樁內插工字型鋼，構成SMW工法。筆者所在的房建工程項目，為深度10 m的兩層地下室，緊貼城市主干道和密集的住宅樓，安全施工要求極高。施工位置原為河涌邊，有舊碼頭遺留的基礎，地質疏松，淤泥質土、粉砂層多；實測地下水位埋藏為1.4～5.0 m。基坑支護采用單排灌注樁支護+單排水泥攪拌樁止水帷幕+頂部放坡打錨桿施工。止水帷幕采用φ850 mm水泥攪拌樁，樁間距600 mm，樁間搭接250 mm，樁身強度大于等于0.7 MPa。顯然，施工機械設備的技術能力，對該基坑支護工程的成敗起到決定性的作用。

鑒于該項工程工期短，施工條件差，為確保安全、高效、優質完成合同任務，經過多方論證，決定新購置上海工程機械廠生產的ZLD180/85-3-M2-S型三軸式連續墻鉆孔機、JB160A全液壓步履式打樁架投入φ850 mm水泥攪拌樁施工。

1 三軸式鉆機簡介

該鉆機是專門為SMW工法（柱列式水泥土墻）而開發的的專用機械，利用多軸式螺旋鉆孔機在土壤中鉆孔，達到預定深度后，邊提鉆邊從鉆頭端部注入適合不同工程擋土墻的水泥漿，與原土壤進行攪拌，形成一段水泥土墻，再進行第二段水泥土墻施工，使相鄰土墻彼此有重合段，可形成止水帷幕。它具有防水好、擋土效果好、施工深度大、成本低、工期短、低噪聲、低振動的優良環保性能的特點。

以前的單軸式螺旋鉆孔機，逐根樁施工，樁的連續性、垂直性難以保證，效率低。而多軸式螺旋鉆孔機一次可完成三根樁的施工，效率可提高60%以上，由于三根鉆桿的攪拌葉片之間相互交叉，既經濟又確保防水性。

樁機主要由鉆機、鉆桿、樁架、操作盤等裝置組成（見圖1）。

圖1 三軸式鉆機實景

鉆機的主要部件是：提升導向機構、動力頭、管線座、中間支承架、保持架、鉆具、下部支承架、鎖定螺栓和墊圈與銷軸等。

2 性能參數和主要部件功能

2.1 性能參數

鉆孔直徑：φ850 mm-φ850 mm-φ850 mm；鉆桿中心距：600 mm×600 mm；最大鉆孔深度：30 m；鉆桿直徑：φ273 mm；電動機額定功率：180 kW；操作方式：電氣控制；配用漿、氣管內徑：50.4 mm；總重量：約35 t；配套樁架：全裝備打樁架。

2.2 主要部件功能

（1）動力頭：是鉆進成孔、成樁的動力源。裝有2臺55 kW專用立式雙速恒功率電機，通過聯軸器與減速機聯接，動力傳遞給輸出軸、輸出法蘭盤與聯接盤、螺旋鉆桿、鉆頭進行鉆孔作業。

（2）聯接盤：是動力頭與螺旋鉆桿之間起連接作用的部件。

（3）螺旋鉆桿：由內、外六角接頭、芯管、螺旋葉片、攪拌葉片組成。

（4）鉆頭：分為定心尖式硬土鉆頭、錐式結構鉆頭和平底式鉆頭。功能是：定心、切削、輸送鉆屑與鉆進成孔。

（5）中間支承架：保證光鉆桿總成的徑向定位、導向，增加鉆桿的剛性，又能讓上部保持架通過。

（6）下部支承架：由開合式結構架體和導向板組成。起對樁位導向作用，減少攪拌螺旋桿施工時的晃動，保持機體的穩定性。

3 鉆機的安裝與拆卸

3.1 動力頭的安裝

（1）先調整樁架頂部滑輪中心與導軌中心，使滿足設計施工和鉆機安裝要求；

（2）在樁架起架前，把鉆機提升滑輪組拆下，再穿繞鋼絲繩；

（3）起架，移動樁架，調整提升滑輪組位置，通過兩側銷軸將動力頭固定；

（4）起升卷揚運作，拉起動力頭，將上、下導向板左右一起往外移動，使樁架向前移動，待導向板與立樁導向鋼管吻合時，將導向板向內移動，擰緊固定螺旋，把保險鐵絲插好；

（5）打開動力頭內齒輪箱上部通氣帽下的手動球閥，以免齒輪箱內油溫升高導致內壓；打開動力頭內兩個減速器通氣帽下的手動球閥，以免減速器內油溫升高導致內壓。

3.2 配線

按廠家提供的機械配線要求，進行動力頭、電氣柜、操作盤、發電機的配線。

3.3 鉆桿、鉆頭的安裝

在動力頭上連接鉆桿時，必須逐節安裝。不得在地面上逐節加長后再起吊，否則會造成鉆桿彎曲變形。

用鋼絲繩將鉆桿吊起，再移動到動力頭下方，檢查保證與動力頭垂直一線后，再下降動力頭進行連接安裝。

鉆桿連接時，用錘子錘擊兩根連接銷的端部，使順利入位，再擰緊固定螺栓。

鉆桿接頭部位與地面接觸部位應鋪上木方，以免堵塞漿孔。

最后安裝鉆頭，同鉆桿連接相同方法。

3.4 拆卸

拆卸的操作，與安裝相反，后裝先拆。

4 鉆機運轉操作使用

施工前，應對場地進行平整夯實，以能行走50 t步履式重型樁架為準。移動樁架，對準樁位。

運轉前，應確認電氣操縱器的D1燈發亮。先進行預熱運轉，按“正常啟動、點動、正轉、反轉”開關動作，確認鉆桿的旋轉方向與按鈕一致，每次切換必須在鉆機停止回轉3 s以上。點動適用于無負荷啟動（鉆桿連接時）。

按下顯示器的“停止”按鈕使其復位，再根據現場使用情況，選擇“正轉、反轉”等。電流表指針的擺動降到無負荷電流的位置，開始鉆孔。

鉆進時，要注意顯示器上的電流值不能超過額定電流，同時調整鉆進速度，否則電機過載會造成燒壞。電流過大時，應放慢速度或暫停鉆進。當顯示器有報警信息，應停機10 min左右。如再啟動后仍顯示報警，可能是鉆頭的葉片磨損或鉆的孔傾斜，應提起螺旋鉆進行檢查。

鉆進時，若要改變鉆桿的方向，必須在回轉完全停止后，再按反方向回轉。需要中斷作業的場合，必須將鉆桿從土中撥出，否則，再運轉時，可能造成鉆桿不能回轉或撥出的埋鉆事故。

按照“定位→預攪下沉→制備水泥漿→提升噴漿攪拌→重復上、下攪拌→清洗→移位”的工藝流程進行操作。

到達預定深度后，保持正轉一段時間，按下“停止”按鈕，使鉆機停止轉動，過3 s后再按“反轉”，使鉆機邊反轉邊提升。

完成鉆進作業后，應把電源開關、漏電保護器等電氣開關處于“OFF”位置。注漿軟管、螺旋鉆頭用高壓水沖洗暢通。下部支承架、鉆桿等部位的泥沙要清潔干凈。

5 施工中遇到的問題與解決方法

5.1 地下障礙物卡鉆

該工程地質復雜，有舊鋼筋混凝土和松木樁基礎，在施工過程中，如遇到障礙物將會纏繞在葉片之間，造成鉆桿彎曲變形。為確保順利鉆進，根據地質勘察資料，在可能存在障礙物的部位，先使用導鉆進行鉆挖，除去障礙物。

5.2 電機停轉

當出現電機不運轉時，應檢查漏電保護器是否跳閘，排除有漏電部位；檢查電機是否過載發熱導致熱保護繼電器動作。檢查電壓是否符合，電線電纜是否有過熱或接觸不良現象，排除故障。

5.3 成孔不垂直

該工程場地條件較差，松軟，樁機就位的場地欠缺平整、密實。為此，加固地基處理，根據現場實際情況適當鋪設鋼板，采用攪拌機的液壓平衡裝置使起吊設備保持水平。另外，檢查鉆桿，對彎曲變形的鉆桿要及時更換處理。

6 安全管理與保養注意事項

6.1 機械安全管理

（1）操作人員應進行作業前的崗位培訓。

（2）開機前，應確認使用電源的容量是否達到630 kVA；控制箱接地線是否安裝妥當；在電源電纜的最前端安裝并檢查漏電保護開關是否正常；確認電源380 V后，在電源側接入總開關；當發生漏電時，切斷控制電源。

（3）機械運轉期間，不允許觸碰電氣控制柜內的元件，應關上柜門。不要在鉆桿旋轉時靠近，并與支承架保持安全距離。

（4）鉆進中需要人工排土時，應注意避免被螺旋葉卷入。

（5）鉆機運轉過程由專人負責，全過程旁站。發現故障及時停機處理，如發現異常聲響，應進行檢修。

6.2 機械維護保養

主要檢修的裝置有：動力頭、鉆具（螺旋鉆桿、鉆頭）、電機、電氣控制柜和操作盤、其他（支承架等）。

動力頭和電氣控制柜檢修時，必須停止發電機的運轉，掛上“不準運轉”的安全警示牌。動力頭的檢修應在地面上進行。

注意檢查回轉接頭、導向板、滑輪、葉片等裝置的磨損，如磨損超過正常使用限度，應予以更換。

鉆機連接處加潤滑油；減速機加注齒輪油至油標中心以上；回轉接頭、電機、導向板、軸承蓋等加防水潤滑脂，保持鉆機整套部件的清潔干凈。