某工程土巖地層鉆孔灌注樁成孔機(jī)械的對(duì)比分析

某工程土巖地層鉆孔灌注樁成孔機(jī)械的對(duì)比分析

Summary：樁下部的堅(jiān)硬巖石的成孔往往在整根樁成孔的功效方面起決定作用，雖然這部分成孔進(jìn)尺較少，甚至不足10%，但是它卻占用大部分的施工時(shí)間，現(xiàn)有通常設(shè)備都不能很多的解決這部分的功效問題，需要考慮復(fù)合設(shè)備及特種設(shè)備。如果在疊加別的成孔問題，比如塌孔，偏巖，溶洞等等，這將使施工更加艱難，因此，施工前充分考慮到困難，并設(shè)置預(yù)案，做到有備無患。Keys：花崗巖；旋挖鉆機(jī)；效率1、工程概況某工程為市政高速環(huán)線工程，該工程部分橋樁位于吉林省中北部大黑上山脈的中部，飲馬河上游支流侵蝕堆積山谷中，3~5月份為平水期，6~9月為豐水期，地下水位在地面以下5米范圍內(nèi)，局部埋深不到半米，豐水期地表有徑流。該區(qū)域巖性為華力西期花崗巖體。地質(zhì)條件較為簡單，上層為第四系(Q4)河流沖洪積物，主要為砂礫、圓礫土層、表層為種植土，砂礫、圓礫土層含泥量較少，下層為華力西期(γ43)花崗巖，分別為全風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化層和中風(fēng)化層，巖石堅(jiān)硬。該工程設(shè)計(jì)要求樁徑主要為1.2m和1.5m，樁長20m至35m不等。為滿足橋樁的構(gòu)造要求，灌注樁樁長普遍較長，樁身穿過第四系河流沖洪積物，均進(jìn)入華力西期花崗巖地層，大部分橋樁需進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖3~4米，個(gè)別到6~8米。橋臺(tái)為群樁基礎(chǔ)，橋墩為單樁基礎(chǔ)，因此樁的合格率要求很高，特別是橋墩樁合格率必須達(dá)到100%。1.1典型剖面圖該工程沿線施工，橋樁較多，工程量大，施工時(shí)間從3月份至11月份。2、成孔機(jī)械的選擇通用鉆孔灌注樁成孔設(shè)備有沖擊鉆機(jī)，正、返循環(huán)鉆機(jī)，旋挖鉆機(jī)，長螺旋鉆機(jī)，沉管鉆機(jī)，搓管機(jī)及全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)。沖擊鉆機(jī)靠沖錘自由落體的反復(fù)沖擊進(jìn)行成孔，結(jié)合泥漿護(hù)壁，地層適應(yīng)性很強(qiáng)，能夠施工粘性土、粉土、砂土、填土、軟硬風(fēng)化巖層及舊基礎(chǔ)、建筑垃圾等回填地層。缺點(diǎn)是該工藝不夠環(huán)保，單機(jī)施工效率較低，沒有好的泥漿成孔效率低，易塌孔。正、返循環(huán)鉆機(jī)適合較軟的地層，比如粘性土、粉土、砂礫土、填土、軟巖層等。但是對(duì)于較硬地層不能成孔或成孔效率極低。旋挖鉆機(jī)利用液壓、旋轉(zhuǎn)切屑的原理進(jìn)行成孔，結(jié)合泥漿護(hù)壁和全套管。能夠施工粘性土、粉土、砂土、填土、軟硬風(fēng)化巖層及混凝土結(jié)構(gòu)、建筑垃圾等回填地層。缺點(diǎn)是設(shè)備較為笨重，對(duì)于堅(jiān)硬完整巖石施工效率不高。沉管鉆機(jī)利用靜壓或沖擊的方式先行沉管，澆筑完混凝土后拔出套管。該方法使用與粘性土、粉土、砂土、填土等能夠沉管的地層，對(duì)于硬質(zhì)地層施工困難。搓管機(jī)及全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)依靠液壓，利用套管切屑地層。利用的全套管的特點(diǎn)多施工咬合樁等，對(duì)于硬質(zhì)地層需配合別的設(shè)備，該設(shè)備在北方市場價(jià)格方面不占優(yōu)勢。鑒于本工程的特點(diǎn)，施工前對(duì)于鉆孔灌注樁成孔機(jī)械設(shè)備進(jìn)行篩選，由于需在中風(fēng)化花崗巖地層成孔，且需要好的護(hù)壁條件，綜合成本問題，本工程選擇旋挖鉆機(jī)施工。施工過程中所選旋挖機(jī)滿足不了施工進(jìn)度要求，后增加沖擊鉆機(jī)進(jìn)行成孔。3、施工工藝對(duì)比3.1旋挖機(jī)成孔工藝本工程旋挖機(jī)采用大功率旋挖機(jī)（額定功率為298KW，最大扭矩為360KW?m），護(hù)壁采用化學(xué)泥漿護(hù)壁（旋挖機(jī)專用護(hù)壁液）。施工流程如下圖：

3.1旋挖機(jī)成孔泥漿護(hù)壁流程圖本工程鉆機(jī)成孔重點(diǎn)在于易塌方的砂礫層護(hù)壁問題和堅(jiān)硬風(fēng)化花崗巖的成孔效率問題，基于在兩點(diǎn)，分別采用如下策略：⑴旋挖機(jī)成孔采用傳統(tǒng)額泥漿護(hù)壁，現(xiàn)場制作泥漿循環(huán)系統(tǒng)，施工過程中不斷檢測泥漿比重，稠度確保不塌孔。⑵堅(jiān)硬風(fēng)化花崗巖的成孔問題，采用大功率、大扭矩的旋挖機(jī)結(jié)合入巖鉆頭來解決。3.2旋挖鉆機(jī)3.3沖擊鉆機(jī)3.2沖擊鉆機(jī)成孔沖擊鉆機(jī)較旋挖鉆機(jī)體型較小，轉(zhuǎn)場方面，但是由于靠自由落體式?jīng)_擊，單孔耗時(shí)較長，沖擊鉆機(jī)靠數(shù)量來彌補(bǔ)效率低下的問題。本工程進(jìn)場4臺(tái)沖擊鉆機(jī)進(jìn)行效率對(duì)比。4、成孔效果分析本工程施工自4月27日開始至8月30日，含有中風(fēng)化花崗巖地層的樁已經(jīng)施工近50%工程量。施工結(jié)果如下：4.1、施工效率分析。根據(jù)大量樁統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下表：設(shè)備類型功率單樁樁長（m）施工時(shí)間（h）中風(fēng)化用時(shí)（h）單臺(tái)班進(jìn)尺（m）中風(fēng)化單臺(tái)班進(jìn)尺（m）旋挖鉆機(jī)298KW（360KW.m）2512816.72沖擊鉆機(jī)77KW25503240.5注：按一根約25m長樁（其中中風(fēng)化花崗巖占2米）進(jìn)行對(duì)比。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出三個(gè)方面結(jié)論：⑴本地區(qū)的中風(fēng)化花崗巖硬度確實(shí)很大，旋挖鉆機(jī)和沖擊鉆機(jī)的效率都很低。⑵橫向?qū)Ρ?，旋挖鉆機(jī)比沖擊鉆機(jī)的效率較高。⑶針對(duì)旋挖鉆機(jī)打大部分時(shí)間均耗在中風(fēng)化巖成孔過程中。4.2、施工成本分析首先，兩種設(shè)備的低效率造成成本均高，相對(duì)而言，旋挖鉆機(jī)的成本比沖擊鉆機(jī)低。4.3、工期要求，現(xiàn)實(shí)結(jié)果，兩種設(shè)備均滿足不了施工進(jìn)度要求，需要調(diào)整施工工藝。5、結(jié)論對(duì)于施工中風(fēng)化花崗巖這類堅(jiān)硬巖石，要有充分的準(zhǔn)備，普通常用機(jī)械難以達(dá)到現(xiàn)在的功效要求。基于本次工程對(duì)比分析，工藝改進(jìn)采取如下方式：⑴采用更大功率及扭矩的旋挖鉆機(jī)，且配有特殊鋼制造的鉆頭。⑵對(duì)于堅(jiān)硬中風(fēng)化巖單獨(dú)采用設(shè)備預(yù)先破碎，即采用破碎設(shè)備配合旋挖機(jī)施工堅(jiān)硬中風(fēng)化巖，采用復(fù)合設(shè)備時(shí)