第103篇SWDM-20型旋挖鉆機(jī)在鉆孔樁施工中的應(yīng)用

1、SWDM-20型旋挖鉆機(jī)在鉆孔樁施工中的應(yīng)用摘 要：SWDM-20型旋挖鉆機(jī)是一種用于樁基礎(chǔ)施工的成孔機(jī)械，該機(jī)械具有成孔效率高和功能多的特點(diǎn)，廣泛適用于我國(guó)大部分地區(qū)土壤的基礎(chǔ)施工，本文就該機(jī)械的一些特點(diǎn)結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。關(guān)鍵詞：SWDM-20型旋挖鉆機(jī) 鉆孔樁 施工一 前言隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的迅速發(fā)展，鉆孔灌注樁成為各類土建工程的首選，廣泛用于道路、橋梁、碼頭、高層建筑等地基基礎(chǔ)工程中。長(zhǎng)期以來如何能夠優(yōu)質(zhì)高效成樁成為廣大科技工作者的追求，旋挖鉆機(jī)是目前世界上最為先進(jìn)的成孔機(jī)械之一，近幾年在我國(guó)得到了迅猛的發(fā)展。SWDM-20型旋挖鉆機(jī)是我國(guó)自行制造的成孔機(jī)械，廣泛用于武廣客運(yùn)專線鐵

2、路基礎(chǔ)施工，取得了良好的效果，該機(jī)械在武廣鐵路施工中展現(xiàn)了以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：鉆機(jī)操作由全液壓系統(tǒng)控制，能滿足規(guī)范對(duì)于樁基垂直度、孔位、孔深、沉淀厚度等各項(xiàng)指標(biāo)的要求。鉆機(jī)適用本鐵路橋梁不同地質(zhì)情況，適用性強(qiáng)，施工效率高?？妆诜€(wěn)定性好，成孔后清孔徹底，施工進(jìn)度快。施工噪音低，不污染環(huán)境。本文結(jié)合我公司在湖南岳陽轄段的武廣鐵路客運(yùn)專線橋梁樁基礎(chǔ)施工中的案例，就旋挖鉆機(jī)成孔原理談?wù)勈┕そ?jīng)驗(yàn)，以供本公司廣大技術(shù)人員參考借鑒。 二、工程概況 中鐵大橋局武廣客運(yùn)專線標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部第二項(xiàng)目隊(duì)戴屋場(chǎng)綜合工區(qū)施工里程范圍為：DK1435+150DK1451+523.48，線路全長(zhǎng)16373.48米，分別位于湖南

3、省岳陽市、汨羅市境內(nèi)。管段內(nèi)共有特大橋6座，大橋3座，橋梁總長(zhǎng)8411米，鉆孔樁2327根，橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)采用812根1.0m樁基不等，樁長(zhǎng)16m54m , 設(shè)計(jì)以摩擦樁居多，陸地橋墩大多處于水田和荒地上。1、地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造根據(jù)地質(zhì)資料顯示，大多地層由上而下大致依次為填筑土（淤泥）、黏土（0=120150kPa）、泥質(zhì)板巖（0=200500kPa）、花崗巖（0=200800kPa，少數(shù)樁基有）。2、水文地質(zhì)地下水類型為第四系孔隙潛水，埋深不大，補(bǔ)給來源為大氣降水，地表水有溶出型中等腐蝕，地下水有溶出型腐蝕。三、SWDM-20型旋挖鉆機(jī)簡(jiǎn)介SWDM-20型旋挖鉆機(jī)是一種用于基礎(chǔ)工程現(xiàn)場(chǎng)灌注樁施

4、工的成孔機(jī)械,機(jī)械最大回轉(zhuǎn)扭矩20(Tm)，履帶式走行系統(tǒng)，可配制長(zhǎng)螺旋、短螺旋鉆頭、回轉(zhuǎn)斗、巖心鉆、液壓樁錘等多種鉆具，適應(yīng)黏土層、沙土、卵石層和中風(fēng)化巖層的鉆進(jìn)。其外型結(jié)構(gòu)見圖1，主要技術(shù)性能參數(shù)見表1。 圖1 SWDM-20型旋挖鉆機(jī)結(jié)構(gòu)圖表1 SWDM-20型旋挖鉆機(jī)主要性能參數(shù)表項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)最大鉆孔直徑(m)帶套管1.5卷?yè)P(yáng)機(jī)最大卷?yè)P(yáng)力(KN)180不帶套管2.0卷?yè)P(yáng)速度(m/min)73最大鉆孔深度(m)60鋼絲繩直徑(mm)28外形尺寸(mm)工作狀態(tài)9030440021000鉆桅傾角左右傾()5運(yùn)輸狀態(tài)1524533603365前傾()5整機(jī)重量(工作狀態(tài))(T)70后傾(

5、)90發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率(kw/rpm)246/2100轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)角度()360最大扭矩(n.m/rpm)1458/1300回轉(zhuǎn)速度(r/min)3液壓系統(tǒng)最大工作壓力(MPa)主30,副28底盤最大走行速度(km/h)3.5最大流量(L/min)主2210,副90最大爬坡度30%動(dòng)力頭最大扭矩(kN.m)200最小離地間隙(mm)468轉(zhuǎn)速(r/min)626履帶寬度(mm)800最大拋土速度(r/min)110軌距(mm)25603600加壓油缸最大加壓力(KN)185履帶縱向輪距(mm)4700最大提升力(KN)210最大行程(m)51.鉆具介紹1.1 螺旋鉆頭1.1.1錐形螺旋鉆頭：雙頭雙螺

6、，適用于堅(jiān)硬基巖。雙頭單螺，適用于風(fēng)化基巖、卵石、含冰凍土等。以上鉆頭配裝各種截齒，通過齒型、螺距、螺旋升角的變化又可派生出很多類型的鉆頭。 1.1.2直螺旋鉆頭斗齒直螺：雙頭雙螺，適用于砂土，膠結(jié)差的小直徑礫石層;雙頭單螺，適用于砂土、土層;單頭單螺，適用于膠結(jié)差的大直徑卵石，粘性土及硬膠泥。截齒直螺：有雙螺、三螺和四螺，適用于是硬基巖或卵礫石。1.2 旋挖鉆斗按所裝齒可分為截齒鉆斗和斗齒鉆斗;按底板數(shù)量可分為雙層底斗和單層底斗;按開門數(shù)量可分為雙開門斗和單開門斗;按桶的錐度可分為錐桶鉆斗和直桶鉆斗;按低板形狀可分為鍋底鉆斗和平底鉆斗。以上結(jié)構(gòu)形式相互組合，再加上是否帶通氣孔、開門機(jī)構(gòu)的變化

7、，可以組合出幾十種旋挖鉆斗。一般來說雙層底鉆斗適用地層范圍較寬，單層底的只適用于粘性較強(qiáng)的土層，雙門鉆斗適用地層范圍較寬，單門鉆斗只是用于大直徑的卵石及硬膠泥。1.3 筒式取芯鉆頭目前常見的有兩種：截齒筒鉆(適用于中硬基巖和卵礫石)，牙輪筒鉆(適用于堅(jiān)硬基巖和大漂石)。在筒式取芯鉆的兩大類鉆頭中，又帶取芯裝置和不帶取芯裝置之分，主要取決于取芯的難度。因?yàn)檠垒喨⌒俱@頭主要用于硬巖鉆進(jìn)，且鉆取的環(huán)狀面積大，如果有條件的還可以通在在鉆頭部分加裝反循環(huán)鉆進(jìn)，以提高鉆進(jìn)效率。1.4 擴(kuò)底鉆頭在樁徑不增大樁深不增加的基礎(chǔ)上，為了提高單樁的承載力，設(shè)計(jì)部門往往通過擴(kuò)底樁來實(shí)現(xiàn)，旋挖鉆機(jī)施工擴(kuò)底是無需任何改動(dòng)

8、就可施工，只需選用擴(kuò)底鉆頭即可。擴(kuò)底鉆頭常用的以機(jī)械式為主，這種鉆頭使用和維護(hù)都比較簡(jiǎn)單，有上開式和下開式的，張開機(jī)構(gòu)一般為四連桿的，用于土層、強(qiáng)風(fēng)、中風(fēng)化地層甚至堅(jiān)硬基巖。由于旋挖鉆進(jìn)是非循環(huán)鉆進(jìn)，擴(kuò)底完成后用清渣桶清渣即可。1.5 沖擊鉆頭、沖抓錐鉆頭在鉆進(jìn)大直徑卵石、大漂石和堅(jiān)硬基巖，使用沖擊鉆頭、沖抓錐鉆頭配合旋挖鉆進(jìn)特別有效，這類鉆頭的使用是通過旋挖機(jī)副鉤吊掛來作業(yè)，因?yàn)橐袥_擊作用，所以要求副鉤具有自由放繩功能效果才能更好。1.6 液壓抓斗目前連續(xù)墻和防滲墻的施工工程日趨見多，如果對(duì)旋挖鉆機(jī)稍作改動(dòng)就可作業(yè)，液壓抓斗的開閉是通過液壓來驅(qū)動(dòng)的，液壓抓斗上只有一根油缸，所以只需進(jìn)出兩個(gè)

9、油管，一個(gè)控制閥即可。2. 鉆具選擇旋挖鉆機(jī)主要的功能是在地表形成孔槽，工作對(duì)象是巖石，由于所施工的樁孔深度較淺，巖石經(jīng)過構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、自然界的機(jī)械和化學(xué)的作用，結(jié)構(gòu)、粒度、孔隙率、膠結(jié)狀況、產(chǎn)狀、抗壓強(qiáng)度等發(fā)生了復(fù)雜的變化，加上我國(guó)幅原遼闊，所以旋挖鉆機(jī)工作的對(duì)象是特別復(fù)雜的。歸納起來有以下幾類。按巖性分(常見)為泥頁(yè)巖、砂巖、灰?guī)r、花崗巖等;按成因分巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖;按力學(xué)特性分為堅(jiān)固、塑性和松散。那么如何根據(jù)地層情況來選用鉆頭呢?下面分類介紹。(1)粘土：選用單層底的旋挖鉆斗，如果直徑偏小可采用兩瓣斗或帶卸土板的鉆斗。(2)淤泥、粘性不強(qiáng)土層、砂土、膠結(jié)較差粒徑較小的卵石層，可配用雙層

10、底的鉆挖鉆斗。(3)硬膠泥：選用單進(jìn)土口的(單雙底皆可)旋挖鉆斗，或斗齒直螺。四、旋挖鉆成樁工藝 旋挖鉆成孔工藝與其它鉆機(jī)成孔工藝差別不大，其一般成樁工藝見圖2 SWDM-20型旋挖鉆機(jī)成孔工藝，只是旋挖鉆成孔絕大部分的鉆渣是通過拋土作業(yè)直接取出，剩余鉆渣在清孔時(shí)通過泥漿循環(huán)系統(tǒng)清除。由于旋挖鉆成孔速度快，對(duì)泥漿要求與其它鉆機(jī)有些不同。旋挖取土成孔中，靜態(tài)泥漿作為成孔過程的穩(wěn)定液，主要作用是護(hù)壁，在孔壁處形成一薄層泥皮，使水無法從內(nèi)向外或從外向內(nèi)滲透來進(jìn)行防護(hù)。針對(duì)工程的地質(zhì)情況，加強(qiáng)泥漿技術(shù)，重新調(diào)整泥漿配比，控制泥漿比重，提高泥粉質(zhì)量，增加粘性及潤(rùn)滑感，適當(dāng)添加處理劑，增強(qiáng)絮凝能力是重要的

11、，確保護(hù)壁泥皮的厚度及強(qiáng)度。初次注入泥漿，盡量豎直向下沖擊在樁孔中間，避免泥漿沿護(hù)筒側(cè)壁下流沖塌護(hù)筒根部，造成護(hù)筒根部基土的松軟，正式鉆進(jìn)前，再倒入23袋膨潤(rùn)土，啟動(dòng)鉆機(jī)的高速甩土功能，進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁岣吲驖?rùn)土的含量，增大護(hù)筒底部同基土結(jié)合處護(hù)壁泥皮的厚度，防止鉆進(jìn)過程孔口滲漏坍塌。 另外也可在鉆孔前進(jìn)行泥漿提前配置，將好的黃土或膨潤(rùn)土，火堿及專用纖維素按照相關(guān)的比例進(jìn)調(diào)配，（泥漿的詳細(xì)配比調(diào)制在這不作詳解）。圖2 SWDM-20型旋挖鉆機(jī)成孔工藝五、基本工作原理鉆機(jī)主要功能為上車鉆孔作業(yè)和下車移動(dòng)行駛，兩部分控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互瑣。1、鉆進(jìn)作業(yè)原理：動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)馬達(dá)經(jīng)減速機(jī)減速及大小齒輪減速帶動(dòng)鉆桿

12、旋轉(zhuǎn)，同時(shí)供油給加壓油缸，使動(dòng)力頭有垂直向下的壓力，實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)作業(yè)。2、拋土作業(yè)原理：提升鉆桿主卷?yè)P(yáng)回轉(zhuǎn)，將鉆頭提升至地面，轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)至地面的棄土位置，若為回轉(zhuǎn)斗則再提升鉆頭至動(dòng)力頭下端擋板位置，通過撞擊下?lián)醢迨够剞D(zhuǎn)斗底蓋開啟，采用回轉(zhuǎn)急?；蚩焖賿佂练绞竭M(jìn)行拋土作業(yè)；若為短螺旋鉆頭，則直接采用回轉(zhuǎn)急?；蚩焖賿佂练绞竭M(jìn)行拋土作業(yè)。3、下放鋼護(hù)筒：可由輔助支腿直接壓入或動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)護(hù)筒將其旋入地下，這樣可以提高成孔質(zhì)量。六、鉆機(jī)的鉆進(jìn)控制 鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)根據(jù)土層情況掌握鉆進(jìn)速度：（1）、一般在粘土層采用泥鉆，每鉆進(jìn)尺在50cm左右。（2）、在松散砂礫、砂層采用砂鉆，每鉆進(jìn)尺在40cm左右（3）、在密實(shí)度較大的

13、砂、卵石層宜先用巖石鉆將密實(shí)的地層攪松，避免直接用泥鉆、砂鉆時(shí)，損壞機(jī)具，對(duì)于無水或水位較低的干孔部位，可采用螺旋鉆成孔，可大大提高成孔效率，并可提高工效，然后將松散的砂、卵石用砂鉆提出。（4）、成孔中若遇見卵石層或松散層時(shí)應(yīng)注意漏漿情況，必要時(shí)，可在漏漿部位回填粘土，堵漏或在泥漿中增加防漏劑，避免泥漿流失，引起坍孔事故。（5）、因鉆機(jī)結(jié)構(gòu)及性能決定鉆斗鉆進(jìn)時(shí)，鉆斗要上下往復(fù)作業(yè)。如果護(hù)壁泥漿管理不善就可能發(fā)生塌孔事故。（6）、嚴(yán)格控制鉆斗在孔內(nèi)升降速度，因?yàn)槿绻焖俚厣舷乱苿?dòng)鉆斗，那么水流將以較快速度由鉆斗外側(cè)和孔壁之間的空隙流過，導(dǎo)致沖涮孔壁，有時(shí)還會(huì)在上提鉆斗時(shí)，在其下方產(chǎn)生負(fù)壓，而導(dǎo)致

14、孔壁坍塌，所以按孔徑大小及土質(zhì)情況來調(diào)整鉆斗的升降速度。鉆斗升降速度空斗升降速度樁徑（mm） 升降速度（m/S） 樁徑（mm） 升降速度（m/S） 700 0.973 700 1.211200 0.748 1200 0.831300 0.628 1300 0.831500 0.575 1500 0.83七 施工注意事項(xiàng)(1) 由于鉆機(jī)設(shè)備較重，施工場(chǎng)地必須平整、寬敞，并有一定硬度，避免鉆機(jī)發(fā)生沉陷。(2) 鉆機(jī)施工中檢查鉆斗，發(fā)現(xiàn)側(cè)齒磨壞，鉆斗封閉不嚴(yán)時(shí)必須及時(shí)整修。(3) 泥漿初次注入時(shí)，垂直向樁孔中間進(jìn)行入漿，避免泥漿沿著護(hù)筒壁沖刷其底部，致使護(hù)筒底部土質(zhì)松散。(4) 因粘土層中鉆進(jìn)過深易造成頸縮現(xiàn)象，在鉆機(jī)施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格一次鉆進(jìn)深度。(5) 鋼筋籠或探孔器向孔內(nèi)放置時(shí)，應(yīng)由吊車吊起，將其垂直、穩(wěn)定放入孔內(nèi)，避免碰壞孔壁，使孔壁坍塌事故。(6) 根據(jù)不同地質(zhì)情況，必須檢測(cè)清孔后灌注砼時(shí)泥漿性能指標(biāo)，確保泥漿對(duì)孔壁的撐護(hù)作用。(7) 其他施工工藝事項(xiàng)，應(yīng)嚴(yán)格按照橋