長(zhǎng)螺旋潛孔錘鉆機(jī)與旋挖鉆機(jī)組合在硬質(zhì)巖地區(qū)的應(yīng)用論文
摘要：旋挖鉆機(jī)是鉆土及破碎基層成孔施工效率高，但對(duì)于較完整、裂隙不發(fā)育的中～硬質(zhì)的巖層，旋挖鉆機(jī)效率低。長(zhǎng)螺旋潛孔錘鉆機(jī)“吃硬不吃軟”，鉆巖快，鉆土慢。文章著重介紹用長(zhǎng)螺旋潛孔錘鉆機(jī)與旋挖鉆機(jī)組合在硬質(zhì)巖地區(qū)施工，較好地克服了兩種機(jī)械的不足，施工工藝技術(shù)完善，施工質(zhì)量可靠，縮短工期，節(jié)約施工成本。
關(guān)鍵詞：旋挖鉆機(jī)；長(zhǎng)螺旋潛孔錘；硬質(zhì)巖
旋挖鉆機(jī)是國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用在樁基礎(chǔ)成孔作業(yè)中的一種施工機(jī)械，在土層及破碎巖層中成孔施工效率高，但對(duì)于較完整、裂隙不發(fā)育的中～硬質(zhì)的巖層，旋挖鉆機(jī)效率低，鉆頭更換頻繁，鉆齒磨損嚴(yán)重，進(jìn)尺慢，鉆進(jìn)過程中需要很大的鉆壓和輸出扭矩，對(duì)鉆機(jī)的損耗大，成本高，施工經(jīng)濟(jì)性較差。長(zhǎng)螺旋潛孔錘鉆機(jī)利用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)潛孔錘缸體內(nèi)的活塞，高頻沖擊潛孔錘鉆頭，使之產(chǎn)生較大的沖擊力，從而對(duì)巖石施以粉碎性破壞，是破碎巖石的最有效手段，但潛孔錘“吃硬不吃軟”，鉆粘質(zhì)土層時(shí)粘土容易堵塞底部氣孔，造成鉆土效率低。因此，長(zhǎng)螺旋潛孔錘鉆機(jī)與旋挖鉆機(jī)組合在硬質(zhì)巖地區(qū)施工較好地克服了兩種機(jī)械的不足，提高施工質(zhì)量、效率，節(jié)約施工成本。
1.特點(diǎn)
1.1施工效率高。目前國(guó)內(nèi)遇堅(jiān)硬巖成孔方法主要為旋挖鉆機(jī)、沖孔樁機(jī)和長(zhǎng)螺旋潛孔錘鉆機(jī)成孔三種。沖孔樁機(jī)成孔施工效率低，需要的泥漿多，環(huán)境污染嚴(yán)重，旋挖機(jī)鉆堅(jiān)硬巖石效率低，鉆頭磨損大，成本高，但鉆土效率高，而長(zhǎng)螺旋潛孔錘鉆機(jī)鉆土效率低，但破碎較完整、裂隙不發(fā)育的中、硬質(zhì)的巖石的效率高，因此，將長(zhǎng)螺旋潛孔錘鉆機(jī)與旋挖鉆機(jī)兩種成孔工藝相結(jié)合，揚(yáng)長(zhǎng)避短，聯(lián)合施工，綜合利用施工場(chǎng)地，提高施工效率。
1.2成本低。潛孔錘的球齒采用硬質(zhì)合金鉆頭，在堅(jiān)硬巖石中使用，既有利于破巖，又有比金剛石鉆頭壽命高的適應(yīng)性，大大降低了鉆頭成本。
1.3質(zhì)量保證。長(zhǎng)螺旋潛孔錘鉆機(jī)因鉆具轉(zhuǎn)速低，鉆具對(duì)孔壁的碰撞機(jī)會(huì)較少，而且鉆進(jìn)方法是以高頻對(duì)孔底沖擊，消除了巖石或傾斜地層產(chǎn)生孔斜的'影響，從而提高鉆孔的垂直度，同時(shí)，也可減少孔壁巖石坍塌。
1.4環(huán)保。潛孔錘鉆進(jìn)采用的無循環(huán)干式作業(yè)，空氣既作為動(dòng)力又作為排渣介質(zhì)，不污染環(huán)境。
2.適用范圍
2.1適用于各類房建及橋梁工程樁、各類支護(hù)樁、各類地基改良處理及山體滑坡防治等工程領(lǐng)域，范圍涵蓋大部分廣西硬質(zhì)巖地區(qū)，適用范圍相當(dāng)廣。
2.2適用于樁徑中1200以下，巖石抗壓強(qiáng)度60Mpa以上，鉆巖石深度3m以上。
3.工藝原理
長(zhǎng)螺旋潛孔錘鉆機(jī)與旋挖鉆機(jī)組合在硬質(zhì)巖地區(qū)施工是將旋挖鉆孔和長(zhǎng)螺旋潛孔錘成孔兩種成孔工藝相配合，根據(jù)項(xiàng)目巖土工程勘察資料，旋挖鉆孔主要用于填土、粘土、粉土、砂性土、砂卵礫石層等軟土，可較大程度提高成孔速度；長(zhǎng)螺旋潛孔錘成孔主要用于較完整、裂隙不發(fā)育的中、硬質(zhì)的灰?guī)r。兩種成孔工藝配合使用，揚(yáng)長(zhǎng)避短，處理效果好，節(jié)約成本和工期。
4.操作要點(diǎn)
4.1旋挖鉆機(jī)鉆孔。鉆機(jī)鉆頭對(duì)準(zhǔn)十字線交點(diǎn)，符合要求后開始鉆進(jìn)，采取隔二、三個(gè)樁的跳樁且大于3倍樁直徑鉆孔方式。開始鉆進(jìn)時(shí)，適當(dāng)控制進(jìn)尺，低檔慢速鉆進(jìn)。鉆至護(hù)壁刃腳下1m后，可按土質(zhì)以正常速度鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)過程中，不可進(jìn)尺太快，尤其碰到孔內(nèi)一邊土，一邊孤石時(shí)，不能加壓鉆進(jìn)，以免鉆頭偏離，以致偏孔。在粘土中鉆進(jìn)，鉆錐所受阻力大，則選用尖底鉆錐、中等轉(zhuǎn)速、大泵量鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過程中，每進(jìn)尺2～3m，檢查鉆孔直徑和垂直度，當(dāng)鉆至巖石層面時(shí)停鉆。
4.2螺桿式壓縮機(jī)與潛孔錘的連接。螺桿式壓縮機(jī)采用高壓膠管與配氣裝置——空氣儲(chǔ)氣罐（下圖中紅色裝置）連接，空氣儲(chǔ)氣罐通過膠管連接至長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)頂部動(dòng)力頭，通過動(dòng)力頭下放膠管至潛孑L錘底部，要求連接部位密封，避免因風(fēng)量的下降而影響潛孔錘正常工作。
4.3潛孔錘鉆孔。（1）風(fēng)壓。啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，風(fēng)壓控制在0.8Mpa-1.5Mpa，潛孑L錘旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，開動(dòng)鉆機(jī)內(nèi)外動(dòng)力頭進(jìn)行沖鉆。為防止偏孔，開始時(shí)慢速?zèng)_擊。（2）鉆壓。長(zhǎng)螺旋潛孔錘全面鉆進(jìn)時(shí)，鉆壓在41-68N/cm2。鉆壓是為保證鉆頭齒與巖石緊密接觸，克服沖擊器及鉆具的反彈力，以便有效地傳遞來自沖擊器的沖擊力。（3）鉆速。長(zhǎng)螺旋潛孔錘鉆進(jìn)是以沖擊巖石成孔，鉆進(jìn)時(shí)，控制回轉(zhuǎn)速度，改變鉆頭合金的沖擊破巖位置，避免重復(fù)破碎，轉(zhuǎn)速過高會(huì)造成鉆頭嚴(yán)重磨損和鉆進(jìn)效率降低。因此，鉆速選擇在20-50轉(zhuǎn)，分，巖石強(qiáng)度高的選用低轉(zhuǎn)速，巖石強(qiáng)度偏低的選用較高轉(zhuǎn)速。（4）鉆進(jìn)。沖鉆過程中采用勻速慢進(jìn)，遇阻力大時(shí)潛孔錘向上提升，提升距離約0.30-0.50m，再次隨旋轉(zhuǎn)振動(dòng)沖擊進(jìn)尺。潛孔錘一面沖擊鉆進(jìn)，一面同時(shí)排渣，直至孔深達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（5）排渣清孔。長(zhǎng)螺旋潛孔錘鉆至終孔條件后，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、勘察及設(shè)計(jì)等單位驗(yàn)收確認(rèn)�？諌簷C(jī)氣壓達(dá)到8-12Mpa壓力清孔2-3分鐘，隨螺旋桿提升排除沉渣。在放鋼筋籠之前，若發(fā)現(xiàn)有掉渣或塌孔，需再用旋挖鉆機(jī)清孔鉆具對(duì)孔底沉渣進(jìn)行反復(fù)撈取。采用標(biāo)定測(cè)繩，測(cè)繩采用鋼絲測(cè)繩，20m以內(nèi)測(cè)錘重2Kg，20m以上測(cè)錘重3Kg，測(cè)繩上附有刻度，通過測(cè)繩來測(cè)定孔深及沉渣厚度。
5.材料與設(shè)備
5.1材料。截齒撈沙鉆具、清孔鉆具、高壓氣管、鋼絲測(cè)繩等。
5.2施工機(jī)械設(shè)備。螺桿式壓縮機(jī)（JF-200A 20.5/1.3）、長(zhǎng)螺旋潛孔錘鉆機(jī)、旋挖鉆機(jī)、空氣儲(chǔ)氣罐、反鏟挖掘機(jī)等。
6.質(zhì)量控制
6.1成孔質(zhì)量控制要點(diǎn)。（1）成孔前為保證樁的垂直度，需前后、左右調(diào)整鉆機(jī)的水平度。（2）為控制樁位偏差，成孔前用儀器精確定出樁位中心點(diǎn)，每個(gè)樁位上插上標(biāo)記，開鉆時(shí)，鉆頭中心對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記方可開鉆。
6.2旋挖機(jī)鉆孔質(zhì)量控制。通過鉆機(jī)本身自帶的儀器，從X-Y兩個(gè)方向?qū)︺@孔的垂直度進(jìn)行檢查較正，傾斜度不得大于1%。
6.3潛孔錘鉆孔垂直度控制。（1）安裝鉆機(jī)時(shí)，要使轉(zhuǎn)盤、底座水平，起重滑輪、固定鉆桿的卡孔和護(hù)筒中心三者在一條豎直線上，鉆桿、接頭逐個(gè)檢查，及時(shí)調(diào)正。（2）每次移機(jī)就位后，根據(jù)場(chǎng)地軟硬情況，調(diào)整千斤頂、底座，機(jī)械調(diào)平調(diào)直后開時(shí)鉆進(jìn)。鉆孔過程中，隨時(shí)量測(cè)吊線與樁機(jī)塔架上的垂直度標(biāo)識(shí)角度，發(fā)現(xiàn)垂直度偏差大于1%時(shí)，調(diào)整四個(gè)立腳千斤頂，使垂直度標(biāo)識(shí)回位到標(biāo)記點(diǎn)。（3）啟對(duì)螺桿式壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)潛孔錘開鉆時(shí)，應(yīng)低速鉆進(jìn)，并經(jīng)常復(fù)核鉆桿的垂直度，及時(shí)調(diào)整。（4）樁孔垂直度控制在1%內(nèi)。
6.4沉渣控制。鉆進(jìn)至樁孔深度后，使用截齒撈沙斗在不加壓的情況下空轉(zhuǎn)數(shù)圈，使得樁底盡量平坦，便于清渣。然后采用平底清孔鉆具反復(fù)清渣，直至沉渣達(dá)到設(shè)計(jì)要求。沉渣驗(yàn)收合格后，立刻下放鋼筋籠灌，減少懸浮顆粒下沉。
7.結(jié)語
長(zhǎng)螺旋潛孔錘鉆機(jī)鉆巖快，損耗低，彌補(bǔ)了旋挖機(jī)鉆巖慢、損耗大、成本高，而旋挖鉆機(jī)鉆土速度快，兩種機(jī)械組合施工，充分利用施工場(chǎng)地及不同成孔工藝，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，密切配合使用，加快了施工進(jìn)度，提高了施工質(zhì)量，工程實(shí)踐中獲得成功應(yīng)用，工藝成熟可靠。
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