陳萬(wàn)兵 楊增明 馬耀華

（1.青海送變電工程公司 青海省西寧市 810001 2.甘肅電投大容電力有限責(zé)任公司 甘肅省蘭州市 730000）

輸電線(xiàn)路樁孔基礎(chǔ)機(jī)械開(kāi)挖施工技術(shù)

陳萬(wàn)兵1楊增明1馬耀華2

（1.青海送變電工程公司 青海省西寧市 810001 2.甘肅電投大容電力有限責(zé)任公司 甘肅省蘭州市 730000）

樁孔基礎(chǔ)開(kāi)挖時(shí)輸電線(xiàn)路面臨的一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，本文通過(guò)重點(diǎn)工程實(shí)踐，有效解決了樁孔開(kāi)挖的難題，采用機(jī)械化施工提高施工效率，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，減輕施工人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

輸電；機(jī)械；施工；技術(shù)

樁孔基礎(chǔ)是近年來(lái)輸電線(xiàn)路工程廣為采用的一種基礎(chǔ)型式，能充分發(fā)揮原狀土的優(yōu)勢(shì)，可改善基礎(chǔ)的承載性能，而且減少了地下支模及回填土工序，提高了施工效率，在輸電線(xiàn)路中應(yīng)用越來(lái)廣泛。但長(zhǎng)期以來(lái)，掏挖和人工挖樁孔基礎(chǔ)一直采取人工輔以小型工具的方式開(kāi)挖，人工下坑作業(yè)所帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)無(wú)法避免，為實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施工，提高施工效率，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，減輕施工人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

1 工藝原理及關(guān)鍵設(shè)備

樁孔基礎(chǔ)機(jī)械化成孔工藝，是指利用鉆機(jī)，首先對(duì)樁孔基礎(chǔ)進(jìn)行直孔開(kāi)挖，然后更換擴(kuò)底鉆頭，對(duì)直孔底部進(jìn)行擴(kuò)徑開(kāi)挖，最終形成符合樁孔基礎(chǔ)圖紙要求的基坑。鉆機(jī)工作時(shí)，由液壓馬達(dá)帶動(dòng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，隨之帶動(dòng)安裝于鉆桿下端的直孔鉆頭及擴(kuò)底鉆頭旋轉(zhuǎn)，通過(guò)鉆頭本身自重及桅桿對(duì)鉆頭施壓的方式實(shí)現(xiàn)鉆頭的鉆進(jìn)。樁孔基礎(chǔ)機(jī)械根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)地形和進(jìn)場(chǎng)道路，選擇不同規(guī)格型號(hào)的鉆機(jī)。送電線(xiàn)路常用的有自行研制DR125T和中聯(lián)重科ZR250B型旋挖鉆機(jī)。

（1）DR125T鉆機(jī)，低轉(zhuǎn)速大扭矩，最大扭矩為150kN·m，最大鉆孔直徑2m，最大擴(kuò)底直徑3.5m，最大鉆孔深度11.5m，能夠滿(mǎn)足目前大部分線(xiàn)路的樁孔基礎(chǔ)孔徑和擴(kuò)底需求；該鉆機(jī)與建筑行業(yè)廣泛應(yīng)用的旋挖鉆機(jī)比較，底盤(pán)自重較小，道路、場(chǎng)地適應(yīng)性高，可滿(mǎn)足輸電線(xiàn)路基礎(chǔ)施工時(shí)點(diǎn)多面廣、道路條件差等特殊需求；直孔鉆頭與擴(kuò)底鉆頭均具備取土功能，取土效率高；鉆機(jī)鉆桿具備自動(dòng)調(diào)垂和自動(dòng)測(cè)深功能；鉆進(jìn)工作時(shí)有蛙腿支撐，極大提高了鉆機(jī)穩(wěn)定性，并降低了作業(yè)場(chǎng)地的平整度要求，現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性高；很高的抖土空間，完全滿(mǎn)足鉆頭倒土和擴(kuò)底裝置的安裝與使用。

（2）中聯(lián)重科ZR250B型旋挖鉆，總重量77.5t，扭矩250kN·m，提拔200kN，最大成孔直徑2.5m，成孔深度可達(dá)84m。該設(shè)備對(duì)各種不同地質(zhì)的硬黏土、軟亞黏土、硬黏土適應(yīng)性強(qiáng)，鉆進(jìn)效率高，是普通沖擊鉆、反循環(huán)鉆工作效率的7倍；對(duì)樁孔直徑可選范圍大，孔壁穩(wěn)定，成孔質(zhì)量好，施工速度快，節(jié)省人力資源，提高工作效率，降低施工成本；旋挖鉆機(jī)配比電腦控制程序，自身調(diào)整各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，保證鉆機(jī)的孔位、垂直度、孔徑、孔深等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)要求；環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，自身功率大，特別適用于供電不足的現(xiàn)場(chǎng)施工，而且環(huán)境污染少，施工噪音低，工作現(xiàn)場(chǎng)規(guī)范。

2 施工工藝操作要點(diǎn)

2.1 鉆機(jī)作業(yè)場(chǎng)地布置

（1）根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件、基礎(chǔ)根開(kāi)、鉆機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸、鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)方向、混凝土施工流程等因素，進(jìn)行鉆機(jī)工作位置、渣土堆放、鋼筋骨架加工及材料堆放位置的設(shè)計(jì)，使現(xiàn)場(chǎng)平面布置合理，工藝流暢。

（2）規(guī)劃好鉆機(jī)移動(dòng)路線(xiàn)，使其在轉(zhuǎn)移行走及轉(zhuǎn)彎過(guò)程中鉆機(jī)履帶與坑口邊沿保持1.5m以上距離，以免影響孔壁穩(wěn)定，造成塌方，并應(yīng)在鉆機(jī)移動(dòng)過(guò)程中注意保護(hù)中心樁及施工輔助樁。

2.2 鉆機(jī)對(duì)中調(diào)整

（1）樁孔基礎(chǔ)坑口位置確定以后，采用人工預(yù)先按照設(shè)計(jì)孔徑開(kāi)挖出200mm深度的樣洞，樣洞挖好后，復(fù)測(cè)根開(kāi)、對(duì)角線(xiàn)、孔徑等尺寸，符合設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行鉆機(jī)就位；也可采用導(dǎo)向鉆頭對(duì)中法在坑口中心位置釘出標(biāo)樁，使用鉆斗下端導(dǎo)向錐尖端直接尋找坑口中心點(diǎn)，鉆桿垂直度調(diào)整與預(yù)挖坑口法相同，但應(yīng)注意使用經(jīng)緯儀監(jiān)測(cè)控制對(duì)中精度。進(jìn)行第一鉆鉆挖時(shí)，應(yīng)緩慢進(jìn)鉆，注意保護(hù)坑口完整性。

（2）鉆機(jī)按照預(yù)定路線(xiàn)移動(dòng)到作業(yè)位置，通過(guò)自動(dòng)調(diào)垂系統(tǒng)再次調(diào)整鉆桿垂直度；通過(guò)桅桿前后變幅和鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)微調(diào)將鉆頭對(duì)準(zhǔn)人工開(kāi)挖好的坑口，下降鉆桿，將鉆頭緩緩放入，使鉆機(jī)初步就位。展開(kāi)鉆機(jī)兩側(cè)蛙腿，使之支撐于地面，通過(guò)液壓缸調(diào)整蛙腿受力狀態(tài)，使鉆機(jī)整體穩(wěn)定。通過(guò)自動(dòng)調(diào)垂系統(tǒng)再次進(jìn)行桅桿調(diào)整，使鉆桿垂直，并微調(diào)對(duì)中位置，使鉆斗中心與預(yù)挖坑口中心重合。然后用經(jīng)緯儀檢測(cè)鉆桿垂直度及對(duì)中精度。

（3）就位時(shí)可根據(jù)土質(zhì)堅(jiān)硬情況在靠近孔口側(cè)端在鉆機(jī)履帶下面鋪墊鋼板，鉆機(jī)回轉(zhuǎn)中心距孔位4.2～4.5m，在允許的情況下，變幅油缸盡可能推動(dòng)桅桿前伸，以減小鉆機(jī)自重和提升下降鉆桿操作對(duì)孔的影響。

（4）鉆頭對(duì)中調(diào)整完成后，將回轉(zhuǎn)顯示角度調(diào)整為0°，設(shè)置為初始值，將坑口自然基面設(shè)置為相對(duì)標(biāo)志高0值，以便作業(yè)過(guò)程中控制旋轉(zhuǎn)回位和鉆孔深度。預(yù)挖坑口法對(duì)中找正不僅操作簡(jiǎn)單，精度容易控制，也不易對(duì)坑口土造成擾動(dòng)。

2.3 直孔鉆進(jìn)

（1）鉆進(jìn)過(guò)程中控制鉆頭旋轉(zhuǎn)速度，開(kāi)始鉆進(jìn)時(shí)速度應(yīng)緩慢，注意保護(hù)坑口形狀，減少坑口土層擾動(dòng)，當(dāng)鉆進(jìn)深度達(dá)到一個(gè)鉆斗高度時(shí)，可以視土質(zhì)情況加快旋挖速度。鉆頭鉆進(jìn)過(guò)程需專(zhuān)人監(jiān)測(cè)其工作情況，發(fā)現(xiàn)異常地質(zhì)情況、地下文物等，應(yīng)立即停止作業(yè)，并采取相應(yīng)的處理措施。

（2）鉆孔時(shí)鉆機(jī)操作人員通過(guò)顯示器監(jiān)測(cè)鉆機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)、鉆進(jìn)深度及總孔深。一般土質(zhì)情況下，每鉆進(jìn)尺約300mm左右，滿(mǎn)斗轉(zhuǎn)數(shù)為3～5r（因地質(zhì)而定），也可通過(guò)坑口監(jiān)測(cè)人員的指示信號(hào)進(jìn)行鉆機(jī)操作。

（3）鉆頭工作時(shí)是通過(guò)鉆桿、鉆頭及動(dòng)力頭的自重下壓力，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中將土擠入鉆斗內(nèi)的。待鉆斗裝滿(mǎn)土后，先反向旋轉(zhuǎn)2～3r，通過(guò)坑底摩擦阻力將鉆斗底蓋關(guān)閉，停止旋轉(zhuǎn)，提升鉆斗，將土卸于指定堆放地點(diǎn)。在下鉆過(guò)程中應(yīng)監(jiān)測(cè)鉆桿是否保持垂直，如發(fā)生偏移，進(jìn)行調(diào)整，再繼續(xù)鉆進(jìn)。在提升鉆頭過(guò)程中要控制提升速度，注意保護(hù)孔壁、孔口，并注意每次鉆斗完全提升出坑口后方可轉(zhuǎn)向卸土位置。

（4）提升鉆頭同時(shí)將動(dòng)力頭抬高，以使鉆斗高度能夠滿(mǎn)足從蛙腿頂面轉(zhuǎn)過(guò)。將鉆桿轉(zhuǎn)至倒土位置后，上提鉆桿，利用動(dòng)力頭底部支架碰撞鉆斗底蓋開(kāi)關(guān)，倒出渣土。卸完土后，操作鉆桿下降，通過(guò)渣土阻力，使鉆斗底蓋復(fù)位。然后進(jìn)行鉆桿回位操作，通過(guò)屏顯的回轉(zhuǎn)角度，操縱鉆機(jī)回轉(zhuǎn)至樁位中心，繼續(xù)下一輪鉆進(jìn)作業(yè)。如此循環(huán)，直至將坑孔鉆至設(shè)計(jì)深度。

（5）棄土位置一般選擇在鉆機(jī)的左側(cè)操作者視野可及的地方，并提前計(jì)算出棄土的方量及需要堆方棄土的范圍。如果選擇在鉆機(jī)右側(cè)，應(yīng)有人配合指揮。棄土地點(diǎn)應(yīng)保證距離坑口邊沿1.5m以上，防止棄土壓力造成孔壁坍塌。

（6）當(dāng)鉆到一定深度后如土的濕度較大時(shí)，鉆頭側(cè)面與孔壁接觸趨與緊密，在提升鉆頭時(shí)，可能會(huì)造成孔底負(fù)壓使鉆頭提升困難，這時(shí)可以將鉆頭反向緩慢旋轉(zhuǎn)，慢慢提升，避免因提升過(guò)猛造成鉆機(jī)整體傾斜。

（7）在卸土及鉆桿回位時(shí)，水平旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)緩慢勻速，避免因轉(zhuǎn)動(dòng)貫量過(guò)大造成鉆機(jī)側(cè)翻?；匚粫r(shí)，快接近孔口中心時(shí)，改為微調(diào)，確保對(duì)中精度。

（8）如果土質(zhì)較硬，在旋挖過(guò)程中，應(yīng)通過(guò)主卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)鉆桿施加一定的提升力，減少鉆頭旋進(jìn)壓力，使鉆頭削刀在輕壓狀態(tài)下工作，以便保持鉆機(jī)穩(wěn)定性及保護(hù)鉆頭。

（9）在鉆孔過(guò)程中，要隨時(shí)注意檢測(cè)鉆機(jī)整體穩(wěn)定性及鉆桿的垂直度，鉆桿擺動(dòng)在±5°范圍內(nèi)，鉆桿會(huì)迅速自主恢復(fù)垂直。如果出現(xiàn)異常情況，桅桿出現(xiàn)較大角度傾斜時(shí)，應(yīng)立即停鉆，查明原因，采取處理措施，鉆機(jī)恢復(fù)穩(wěn)定后方可繼續(xù)旋進(jìn)。

2.4 擴(kuò)底作業(yè)

（1）當(dāng)基坑開(kāi)挖到設(shè)計(jì)孔深后，將挖孔鉆頭更換為擴(kuò)徑鉆頭，進(jìn)行擴(kuò)底。

（2）更換鉆頭時(shí)應(yīng)保證鉆機(jī)底盤(pán)不移動(dòng)位置。擴(kuò)徑鉆頭提前已經(jīng)作為配重放置在支架上。先將鉆桿旋轉(zhuǎn)至鉆機(jī)一側(cè)兩蛙腿中間位置，將鉆斗下放到地面，拔掉鉆桿與鉆斗的連接穿釘。然后提升鉆桿旋轉(zhuǎn)至擴(kuò)徑鉆頭位置，將鉆桿放到擴(kuò)徑鉆頭的連接槽內(nèi)，對(duì)好方向，插入穿釘。這時(shí)應(yīng)使擴(kuò)徑鉆頭保持張開(kāi)狀態(tài)以降低其整體高度，緩慢將其提升并平移桅桿，旋轉(zhuǎn)速度要平穩(wěn)緩慢。將擴(kuò)徑鉆頭放置在鉆機(jī)另一側(cè)，支撐牢固，拔下連接穿釘，并再次將鉆桿移至鉆斗位置，利用鉆桿將鉆斗放置在配重支架上，再將擴(kuò)徑鉆頭連接上。然后鉆頭回到孔口，進(jìn)行對(duì)中找正，方法與前述鉆斗對(duì)中一樣。

（3）對(duì)中完成后，利用經(jīng)緯儀監(jiān)控確保精度，緩緩將擴(kuò)徑鉆頭放置坑底（鉆桿下降深度根據(jù)設(shè)計(jì)坑深及鉆頭幾何尺寸計(jì)算得出，通過(guò)顯示屏顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行控制）。當(dāng)擴(kuò)徑鉆頭底盤(pán)下降到坑底時(shí)，開(kāi)始對(duì)擴(kuò)徑鉆頭加壓并旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行擴(kuò)底作業(yè)。

（4）因擴(kuò)底時(shí)鉆桿受到的阻力扭矩比較大，容易跑偏，所以在開(kāi)始擴(kuò)徑前應(yīng)檢查鉆機(jī)四支蛙腿的支撐情況，確認(rèn)鉆機(jī)整體穩(wěn)定后，將轉(zhuǎn)盤(pán)鎖死。擴(kuò)徑速度應(yīng)緩慢，并嚴(yán)密檢測(cè)鉆機(jī)、鉆桿的工作狀態(tài)及穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)鉆桿跑偏、傾斜較大等情況時(shí)，應(yīng)立即停止鉆進(jìn)，查明原因，處理后方可繼續(xù)。

（5）擴(kuò)徑完成情況是通過(guò)鉆桿下降行程確定的，所以應(yīng)嚴(yán)密控制鉆桿進(jìn)尺。根據(jù)擴(kuò)徑鉆頭的工作原理及特點(diǎn)，擴(kuò)徑作業(yè)分6～8次完成（可根據(jù)首次試點(diǎn)實(shí)際情況確定完成次數(shù)），每次下降到預(yù)定行程后，停止鉆進(jìn)擴(kuò)徑，進(jìn)行一次提升清土。提升之前，先將鉆頭進(jìn)行反向旋轉(zhuǎn)，利用鉆頭上的收土板將渣土集中到鉆頭底盤(pán)上，然后再將擴(kuò)徑鉆頭提升出孔，利用其底盤(pán)，將渣土帶出孔口，進(jìn)行卸土。底盤(pán)具有自動(dòng)卸土功能，但需以人工配合拔、裝控制穿釘。底盤(pán)上的渣土清除干凈后，再進(jìn)行第二次擴(kuò)徑。入孔前進(jìn)行對(duì)中，確保每次下鉆都在孔中心上，依次類(lèi)推，完成擴(kuò)徑工作，直至基坑成型。

3 成孔質(zhì)量檢查

成孔質(zhì)量檢查包括坑口處、變徑處、坑底部的直徑及孔深等項(xiàng)目。檢測(cè)方法為將測(cè)距儀通過(guò)特制支架固定在鉆桿下端，用鉆桿送入孔內(nèi)；先將測(cè)距儀放在孔口中心位置，水平方向預(yù)設(shè)四個(gè)采集點(diǎn)，90°分布在圓周上，以檢測(cè)孔徑尺寸；鏡頭自動(dòng)旋一周，計(jì)算出采集的四組數(shù)據(jù)的平均值即為孔口半徑。在坑口位置時(shí)要同時(shí)測(cè)定孔底深度，將測(cè)量結(jié)果自動(dòng)記錄下來(lái)。然后將測(cè)距儀下放到變徑位置處，以同樣的方法測(cè)量孔徑及擴(kuò)底角度及相應(yīng)深度。然后再下放到坑底，測(cè)量坑底部尺寸。

4 結(jié)束語(yǔ)

特高壓直流輸電線(xiàn)路工程樁孔基礎(chǔ)機(jī)械成孔工藝，將為輸電線(xiàn)路基礎(chǔ)施工機(jī)械化奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)，在樁孔機(jī)械設(shè)備坑底擴(kuò)底設(shè)備逐步增多和性能不斷完善下，施工整個(gè)施工過(guò)程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，提高了工程的整體效益，降低了施工人員勞動(dòng)強(qiáng)度，能夠有效規(guī)避人工掏挖基礎(chǔ)的安全風(fēng)險(xiǎn)；提高了開(kāi)挖的效率，縮短了基礎(chǔ)施工工期；實(shí)現(xiàn)了樁孔基礎(chǔ)坑底擴(kuò)底，有效保證了擴(kuò)底成型質(zhì)量，在輸電工程中應(yīng)用前景廣闊。

TU753.3

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1004-7344（2016）10-0046-02

2016-3-15