某工程土巖地層鉆孔灌注樁成孔機械的對比分析

某工程土巖地層鉆孔灌注樁成孔機械的對比分析

Summary：樁下部的堅硬巖石的成孔往往在整根樁成孔的功效方面起決定作用，雖然這部分成孔進尺較少，甚至不足10%，但是它卻占用大部分的施工時間，現(xiàn)有通常設備都不能很多的解決這部分的功效問題，需要考慮復合設備及特種設備。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，并設置預案，做到有備無患。Keys：花崗巖；旋挖鉆機；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，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，分別為全風化層、強風化層和中風化層，巖石堅硬。該工程設計要求樁徑主要為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，均進入華力西期花崗巖地層，大部分橋樁需進入中風化花崗巖3~4米，個別到6~8米。橋臺為群樁基礎，橋墩為單樁基礎，因此樁的合格率要求很高，特別是橋墩樁合格率必須達到100%。1.1典型剖面圖該工程沿線施工，橋樁較多，工程量大，施工時間從3月份至11月份。2、成孔機械的選擇通用鉆孔灌注樁成孔設備有沖擊鉆機，正、返循環(huán)鉆機，旋挖鉆機，長螺旋鉆機，沉管鉆機，搓管機及全回轉鉆機。沖擊鉆機靠沖錘自由落體的反復沖擊進行成孔，結合泥漿護壁，地層適應性很強，能夠施工粘性土、粉土、砂土、填土、軟硬風化巖層及舊基礎、建筑垃圾等回填地層。缺點是該工藝不夠環(huán)保，單機施工效率較低，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。但是對于較硬地層不能成孔或成孔效率極低。旋挖鉆機利用液壓、旋轉切屑的原理進行成孔，結合泥漿護壁和全套管。能夠施工粘性土、粉土、砂土、填土、軟硬風化巖層及混凝土結構、建筑垃圾等回填地層。缺點是設備較為笨重，對于堅硬完整巖石施工效率不高。沉管鉆機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，對于硬質地層施工困難。搓管機及全回轉鉆機依靠液壓，利用套管切屑地層。利用的全套管的特點多施工咬合樁等，對于硬質地層需配合別的設備，該設備在北方市場價格方面不占優(yōu)勢。鑒于本工程的特點，施工前對于鉆孔灌注樁成孔機械設備進行篩選，由于需在中風化花崗巖地層成孔，且需要好的護壁條件，綜合成本問題，本工程選擇旋挖鉆機施工。施工過程中所選旋挖機滿足不了施工進度要求，后增加沖擊鉆機進行成孔。3、施工工藝對比3.1旋挖機成孔工藝本工程旋挖機采用大功率旋挖機（額定功率為298KW，最大扭矩為360KW?m），護壁采用化學泥漿護壁（旋挖機專用護壁液）。施工流程如下圖：

3.1旋挖機成孔泥漿護壁流程圖本工程鉆機成孔重點在于易塌方的砂礫層護壁問題和堅硬風化花崗巖的成孔效率問題，基于在兩點，分別采用如下策略：⑴旋挖機成孔采用傳統(tǒng)額泥漿護壁，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堅硬風化花崗巖的成孔問題，采用大功率、大扭矩的旋挖機結合入巖鉆頭來解決。3.2旋挖鉆機3.3沖擊鉆機3.2沖擊鉆機成孔沖擊鉆機較旋挖鉆機體型較小，轉場方面，但是由于靠自由落體式?jīng)_擊，單孔耗時較長，沖擊鉆機靠數(shù)量來彌補效率低下的問題。本工程進場4臺沖擊鉆機進行效率對比。4、成孔效果分析本工程施工自4月27日開始至8月30日，含有中風化花崗巖地層的樁已經(jīng)施工近50%工程量。施工結果如下：4.1、施工效率分析。根據(jù)大量樁統(tǒng)計結果如下表：設備類型功率單樁樁長（m）施工時間（h）中風化用時（h）單臺班進尺（m）中風化單臺班進尺（m）旋挖鉆機298KW（360KW.m）2512816.72沖擊鉆機77KW25503240.5注：按一根約25m長樁（其中中風化花崗巖占2米）進行對比。從統(tǒng)計結果可以看出三個方面結論：⑴本地區(qū)的中風化花崗巖硬度確實很大，旋挖鉆機和沖擊鉆機的效率都很低。⑵橫向對比，旋挖鉆機比沖擊鉆機的效率較高。⑶針對旋挖鉆機打大部分時間均耗在中風化巖成孔過程中。4.2、施工成本分析首先，兩種設備的低效率造成成本均高，相對而言，旋挖鉆機的成本比沖擊鉆機低。4.3、工期要求，現(xiàn)實結果，兩種設備均滿足不了施工進度要求，需要調整施工工藝。5、結論對于施工中風化花崗巖這類堅硬巖石，要有充分的準備，普通常用機械難以達到現(xiàn)在的功效要求?；诒敬喂こ虒Ρ确治觯に嚫倪M采取如下方式：⑴采用更大功率及扭矩的旋挖鉆機，且配有特殊鋼制造的鉆頭。⑵對于堅硬中風化巖單獨采用設備預先破碎，即采用破碎設備配合旋挖機施工堅硬中風化巖，采用復合設備時