前言
??????? 旋挖鉆機(jī)作為一種近幾年逐漸被大家接受的成孔機(jī)械，在地下基礎(chǔ)施工中得到了普遍的認(rèn)同，但也出現(xiàn)了一些問(wèn)題。通過(guò)查閱現(xiàn)有資料，現(xiàn)就旋挖鉆機(jī)和以往常用的沖擊、回轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)行比較，對(duì)在樁基施工中選擇旋挖鉆機(jī)作為成孔機(jī)械的技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，并對(duì)當(dāng)前使用旋挖鉆機(jī)施工中易出現(xiàn)的問(wèn)題總結(jié)出普遍性的解決方案。
??????? 當(dāng)前幾種常用鉆機(jī)的分析對(duì)比
??????? 對(duì)沖擊鉆機(jī)的分析
??????? 沖擊鉆機(jī)屬于“軟硬統(tǒng)吃”的一種成孔機(jī)械，幾乎適用于各種地質(zhì)狀況，從粘性土、砂性土、到礫石層、卵石、漂石到軟巖、硬巖[5]。沖擊鉆機(jī)特別適用于山區(qū)丘陵嵌巖樁的成孔[1]。
??????? 沖擊鉆機(jī)也可以根據(jù)工地的實(shí)際情況自行組裝，并且具有操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。在鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)和操作程序的繁簡(jiǎn)上，沖擊鉆優(yōu)于回轉(zhuǎn)和旋挖鉆機(jī)，如果單從地質(zhì)條件考慮，不考慮工程進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)效益的話(huà)，沖擊鉆均可使用；從成孔速度上比較，在特定的地層中，沖擊鉆機(jī)不及回轉(zhuǎn)和旋挖二種鉆機(jī)；從單孔成孔的每米造價(jià)上進(jìn)行比較，沖擊鉆機(jī)最高，回轉(zhuǎn)鉆機(jī)最低，旋挖鉆機(jī)的介于二者之間。
??????? 對(duì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的分析
??????? 回轉(zhuǎn)鉆機(jī)中無(wú)論正循環(huán)還是反循環(huán)的鉆機(jī)，均適用于粘性土、含少量礫石、卵石的土層及各種巖層，不適用于大量卵石層[5]。回轉(zhuǎn)鉆機(jī)特別適用于內(nèi)陸沖積層較厚的平原、沿海地區(qū)灘涂地區(qū)的摩擦樁成孔[1]。
??????? 從成孔速度上分析，回轉(zhuǎn)鉆機(jī)快于沖擊鉆機(jī)，不及旋挖鉆機(jī)。從工程造價(jià)上分析，回轉(zhuǎn)鉆機(jī)是三種鉆機(jī)中最經(jīng)濟(jì)的，價(jià)格最便宜的。
??????? 沖擊、回轉(zhuǎn)鉆機(jī)不足之處：
??????? 1.?污染環(huán)境，不環(huán)保
??????? 泥漿護(hù)壁和懸浮顆粒出渣均需要泥漿，而泥漿對(duì)現(xiàn)場(chǎng)和周?chē)h(huán)境均造成環(huán)境污染，無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)代社會(huì)日益重視的環(huán)境保護(hù)和文明施工的要求。循環(huán)泥漿，沉淀出渣需要泥漿池，這就要占用較大的施工場(chǎng)地。
??????? 2.?成孔速度慢
??????? 按照正常的施工質(zhì)量要求和一般地質(zhì)地層情況，回轉(zhuǎn)鉆機(jī)每天鉆孔8～10m[1]，而沖擊鉆成孔速度則更慢。
??????? 3.?適應(yīng)能力差
??????? 除沖擊鉆機(jī)的適應(yīng)能力強(qiáng)外，回轉(zhuǎn)鉆機(jī)不能對(duì)付含有大量卵石的地層。沖擊鉆機(jī)和回轉(zhuǎn)鉆機(jī)都只能鉆垂直孔，不能鉆斜孔。
??????? 4.?自動(dòng)化程度低，操作工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作環(huán)境差
??????? 沖擊鉆機(jī)和回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的自動(dòng)化程度不高，基本是露天操作，工人工作的環(huán)境惡劣，已不符合現(xiàn)在社會(huì)人性化和高度自動(dòng)化的潮流。
??????? 對(duì)旋挖鉆機(jī)的分析
??????? 旋挖成孔首先是通過(guò)底部帶有活門(mén)的桶式鉆頭的回轉(zhuǎn)破碎巖土,并直接將其裝入鉆頭內(nèi),然后再由鉆機(jī)提升裝置和伸縮式鉆桿將鉆頭提出孔外卸土,這樣循環(huán)往復(fù),不斷地取土/卸土,直至鉆至設(shè)計(jì)深度。對(duì)粘結(jié)性好的巖土層,可采用干式或清水鉆進(jìn)工藝。而在松散易坍塌地層,則必須采用靜態(tài)泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)工藝[7]。
??????? 旋挖鉆機(jī)受地層地質(zhì)情況的制約較大，在硬巖層、較致密的卵礫石、孤石層時(shí)，鉆進(jìn)就變得比較困難，但可以針對(duì)硬巖層、粒徑超過(guò)100mm 的卵石層、直徑大于200mm 的漂石地層的配備筒式取芯鉆頭、沖抓錐鉆頭，以及螺旋鉆頭來(lái)克服由地層帶來(lái)的困難[1]。
??????? 旋挖鉆機(jī)的優(yōu)勢(shì)
??????? 1.?一機(jī)多用,實(shí)現(xiàn)多種鉆進(jìn)方式
??????? 在國(guó)外,大型樁孔和基礎(chǔ)施工用鉆機(jī)的設(shè)計(jì)充分利用液壓傳動(dòng)技術(shù),采用模塊化組合設(shè)計(jì)方法,在主機(jī)不變的情況下,實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用”,以滿(mǎn)足大型施工機(jī)械對(duì)不同施工方法的適應(yīng)性[18]。在我國(guó),旋挖鉆機(jī)常配合短螺旋鉆頭或鉆斗來(lái)進(jìn)行適應(yīng)不同的地層要求的旋挖鉆進(jìn)外,還可進(jìn)行套管或全套管鉆進(jìn),配備地下連續(xù)墻抓斗施工地下連續(xù)墻,以及進(jìn)行長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)(CFA工法)[7] 等,真正做到一機(jī)多用。
??????? 2.?設(shè)備性能先進(jìn),自動(dòng)化程度高,勞動(dòng)強(qiáng)度低
??????? 旋挖鉆機(jī)為履帶式全液壓自行式鉆機(jī),采用全套液壓系統(tǒng),有些還配備先進(jìn)的電腦操作系統(tǒng)。為了確保旋挖鉆機(jī)的優(yōu)異性能,大部分旋挖鉆機(jī)制造商都在世界范圍內(nèi)選購(gòu)零部件,如美國(guó)卡特比勒(CAT)的底盤(pán)、德國(guó)的液壓系統(tǒng)、日本的電器等,這樣可延長(zhǎng)旋挖鉆機(jī)的整體壽命,不致因某一個(gè)部件損壞而影響其使用[4]。
??????? 旋挖鉆機(jī)機(jī)、電、液一體化高度集中,結(jié)構(gòu)緊湊,操縱靈活方便,機(jī)械化、自動(dòng)化程度高,施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)可自行移動(dòng),自立桅桿,移動(dòng)、對(duì)孔位方便、快捷。采用伸縮式鉆桿,節(jié)省了人力和加接鉆桿的時(shí)間,輔助時(shí)間少,時(shí)間利用率高[6]。
??????? 3.?鉆進(jìn)效率高
??????? 旋挖鉆機(jī)可根據(jù)地層情況配置不同的鉆頭,在粘性土層可使用長(zhǎng)鉆筒,加快鉆進(jìn)速度;對(duì)于砂卵石含量較大的地層可使用短鉆筒,配置泥漿護(hù)壁,控制鉆速;對(duì)于含孤石、漂石及較硬巖石地層可換用長(zhǎng)、短螺旋鉆頭進(jìn)行處理,松動(dòng)后再換上鉆筒繼續(xù)鉆進(jìn)[4]。與常規(guī)鉆機(jī)相比,旋挖鉆機(jī)回轉(zhuǎn)扭矩大,并可根據(jù)地層情況自動(dòng)調(diào)整。鉆壓大,并易于控制。同時(shí)由于旋挖鉆進(jìn)鉆頭直接從孔內(nèi)提取巖土,故其鉆進(jìn)速度非常高。一般情況下,在土層、砂層的鉆進(jìn)速度可達(dá)10m/h ,在粘土層可達(dá)4～6 m/ h ,是普通回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的3～5倍,甚至更高[2]。
??????? 4.?成樁質(zhì)量好
??????? 旋挖鉆進(jìn)對(duì)地層擾動(dòng)小,孔壁泥皮薄,形成的孔壁為粗糙型[2] ,有利于增加樁側(cè)摩阻力,保證樁基設(shè)計(jì)承載力。孔底沉渣少,易于清孔,提高樁端承載力。
??????? 5.?環(huán)境污染小
??????? 旋挖鉆進(jìn)為干式或無(wú)循環(huán)泥漿鉆進(jìn),所用泥漿量?jī)H為正反循環(huán)鉆進(jìn)的1/10～1/20[5]。因而,施工現(xiàn)場(chǎng)整潔,對(duì)環(huán)境造成的污染小。同時(shí)旋挖鉆進(jìn)振動(dòng)小,噪聲低。