盛擁國(guó)

（中國(guó)水電基礎(chǔ)局有限公司，天津 301700）

1 旋挖鉆機(jī)在鉆孔灌注樁施工中的顯著優(yōu)勢(shì)

（1）鉆機(jī)自動(dòng)化程度高，施工質(zhì)量有保障。一般采用液壓履帶式伸縮底盤、自行起落可折疊鉆桅、伸縮式鉆桿、帶有垂直度自動(dòng)檢測(cè)調(diào)整、孔深數(shù)碼顯示等，整機(jī)操縱一般采用液壓先導(dǎo)控制、負(fù)荷傳感，具有操作輕便、舒適等特點(diǎn)。主、副兩個(gè)卷?yè)P(yáng)可適用于現(xiàn)場(chǎng)多種情況的需要，在適應(yīng)的地質(zhì)條件下工效是其他鉆孔設(shè)備的十余倍，還可最大限度地保證鉆孔質(zhì)量。

（2）旋挖鉆機(jī)對(duì)各類地層的適應(yīng)能力強(qiáng)，應(yīng)用面廣。適用于淤泥質(zhì)土、砂土、粘性土、粉質(zhì)土、卵石層等地層施工，并可入巖施工，在灌注樁、連續(xù)墻、基礎(chǔ)加固等多種地基基礎(chǔ)施工中可得到廣泛應(yīng)用。

（3）成孔速度快，鉆進(jìn)效率高。伸縮鉆桿不僅向鉆頭傳遞回轉(zhuǎn)力矩和軸向壓力，而且利用本身的伸縮性實(shí)現(xiàn)鉆頭的快速升降，快速卸土，縮短了鉆孔輔助作業(yè)的時(shí)間，提高鉆進(jìn)效率。

（4）節(jié)省工序作業(yè)時(shí)間。履帶底盤承載，接地壓力小，適合于各種工況，在施工場(chǎng)地內(nèi)行走移位方便，機(jī)動(dòng)靈活，對(duì)樁孔的定位非常準(zhǔn)確、方便。自帶柴油動(dòng)力，可緩解施工現(xiàn)場(chǎng)電力不足的矛盾。

（5）環(huán)保特點(diǎn)突出，有助于施工現(xiàn)場(chǎng)文明施工。通過鉆頭旋挖取土，再通過凱式伸縮鉆桿將鉆頭提出孔內(nèi)后卸土。泥漿僅用來護(hù)壁，而不用于排碴，成孔所用泥漿基本上等于孔的體積，且泥漿經(jīng)過沉淀和除砂還可以多次反復(fù)使用。目前很多城市在施工中的排污費(fèi)用明顯提高，使用旋挖鉆機(jī)可以有效降低排污費(fèi)用，并提高文明施工的水平。

2 旋挖鉆機(jī)選型應(yīng)考慮的主要參數(shù)及實(shí)際應(yīng)用效果

2.1 確定關(guān)鍵參數(shù)，合理選型降低成本

準(zhǔn)確的地質(zhì)條件、水文情況、孔徑孔深參數(shù)、設(shè)備扭矩、加壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)及底盤、動(dòng)力頭、液壓泵、電氣元件、鉆桿、鉆具是旋挖鉆機(jī)選型中必須要考慮的關(guān)鍵因素，通過合理選型與配置，可有效降低成本。

（1）地質(zhì)水文條件、孔徑孔深，直接決定著應(yīng)從哪個(gè)范圍段確定設(shè)備選型。樁徑加大意味著鉆斗的直徑增加，因此阻力臂增加，增加扭矩負(fù)載，需選擇較大扭矩的鉆機(jī)。加壓油缸輸出壓力傳給鉆斗上的鉆齒，樁徑增加，意味著鉆齒數(shù)量的增加，使得每個(gè)齒上的壓強(qiáng)減小，降低了鉆進(jìn)能力，因此在設(shè)備選型中須綜合考慮，將動(dòng)力頭強(qiáng)大扭矩和加壓力有效加載到鉆具，使得破碎巖石能力強(qiáng)。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)功率應(yīng)和液壓主泵、主閥等配套機(jī)構(gòu)合理匹配，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)來講，在滿足環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，動(dòng)力性要和地質(zhì)情況及樁徑尺寸相適應(yīng)，即在滿足設(shè)計(jì)功率儲(chǔ)備下，還要考慮經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保要求。根據(jù)不同工況條件，選擇不同功率模式，以讓發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)合理匹配，達(dá)到燃油經(jīng)濟(jì)性要求。如在第四紀(jì)覆蓋層施工，可以選擇普通功率模式；在入巖和復(fù)雜地層中施工可以選擇重載功率模式；操作手根據(jù)實(shí)際工況選擇相適應(yīng)的功率模式，節(jié)能降耗，適應(yīng)工況變化能力強(qiáng)。最好配置極限功率控制系統(tǒng)，當(dāng)操作手在粘土中施工遇到縮徑猛提鉆桿或者遇到復(fù)雜地層動(dòng)力頭扭矩急劇增加時(shí)，極限功率控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)傳感器回饋信號(hào)及時(shí)調(diào)節(jié)液壓輸出功率，避免發(fā)動(dòng)機(jī)失速和熄火從而有效保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)。

（3）底盤重量大，會(huì)使設(shè)備重心更低，適當(dāng)選配外掛配重，可大幅提升設(shè)備在施工狀態(tài)中的穩(wěn)定性，確保在較大口徑、深樁、入巖工況施工時(shí)設(shè)備的安全性、穩(wěn)定性及成孔質(zhì)量，同時(shí)有效改善操作機(jī)手的工作環(huán)境。

（4）動(dòng)力頭轉(zhuǎn)速應(yīng)多檔控制，鉆進(jìn)效率更高，動(dòng)力頭若采用3組馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，傳扭平穩(wěn)可更好實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速大扭矩。液壓系統(tǒng)和電器元件應(yīng)優(yōu)選配置國(guó)際知名品牌的主泵和主閥，使整機(jī)具有超強(qiáng)穩(wěn)定性、可靠性，延長(zhǎng)使用壽命。遇到復(fù)雜地層鉆進(jìn)時(shí)，鉆具自重不夠，需要加壓鉆進(jìn)，鉆機(jī)配置油缸加壓鉆進(jìn)功能，可根據(jù)不同地層調(diào)整最大加壓力，提升工效。

（5）鉆桿屬易損件，是鉆機(jī)配套關(guān)鍵部件之一，將扭矩和加壓力傳遞給鉆具，鉆桿承受鉆機(jī)輸出扭矩和加壓力，承受操作不當(dāng)?shù)膽T性沖擊，承受鉆進(jìn)惡劣地質(zhì)劇烈振動(dòng)。目前施工中主要有以通過扭矩負(fù)載產(chǎn)生的摩擦阻力傳遞加壓力的摩阻式鉆桿和通過機(jī)鎖點(diǎn)機(jī)鎖傳遞加壓力的機(jī)鎖式鉆桿。摩阻鉆桿適合松軟不入巖地層，如泥巖或砂巖等地層，但地層較硬時(shí)需要換成機(jī)鎖鉆桿。目前國(guó)內(nèi)地層華東區(qū)域軟地層較多，用摩阻鉆桿較多，一過秦嶺地層較硬，大多為機(jī)鎖鉆桿。

2.2 鉆具選擇及材料單耗控制

鉆機(jī)輸出扭矩和加壓力，作用在鉆具上的鉆齒，對(duì)地質(zhì)進(jìn)行切削破碎，將渣土通過鉆斗提出孔外。工欲善其事、必先利其器，選擇適宜的鉆具將使工效劇增，并大幅降低耗材費(fèi)用。目前市場(chǎng)常用的鉆頭有：雙底斗齒撈砂鉆頭（適宜于覆蓋層、松軟的砂層等一般地層）、雙底截齒鉆頭（適宜于風(fēng)化巖等風(fēng)化層）、截齒巖心筒鉆（適宜于堅(jiān)硬地層）、牙輪巖心筒鉆（適宜于非常堅(jiān)硬的花崗巖等地層）、雙頭單螺旋截齒鉆頭（定形和垂直度好，適合入巖取芯）、雙頭單螺旋斗齒鉆頭（適合松散地層、干孔、下護(hù)筒施工），因此選擇最適宜工程條件的鉆具是促進(jìn)工效、降低成本的關(guān)鍵。子彈頭等截齒耗材是施工中的易耗品，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)條件通過實(shí)踐試驗(yàn)確定后方可廣泛使用。同時(shí)，嚴(yán)格按照維護(hù)保養(yǎng)程序，不折不扣的做好定期維護(hù)保養(yǎng)，避免大額配件損壞，也是控制成本的關(guān)鍵點(diǎn)所在。

2.3 適應(yīng)市場(chǎng)建立有效的績(jī)效考核機(jī)制

操作手操作水平、責(zé)任心，以及對(duì)設(shè)備故障的排除能力、完好率控制、維修保養(yǎng)費(fèi)用能不能控制在計(jì)劃的額度內(nèi)，也是保障生產(chǎn)、降低成本的關(guān)鍵因素。因此，操作手的選擇上一要考慮技術(shù)水平，二要考慮責(zé)任心及服務(wù)精神。目前施工企業(yè)單機(jī)操作手配置數(shù)量多，收入水平低，與市場(chǎng)存在差距，應(yīng)減少數(shù)量配置，與市場(chǎng)接軌，實(shí)施高收入、淘汰制，量化指標(biāo)，制訂務(wù)實(shí)有效的操作手考核制度，并予以及時(shí)兌現(xiàn)?？稍鰪?qiáng)設(shè)備使用人的責(zé)任意識(shí)、服務(wù)積極性，加強(qiáng)設(shè)備使用、管理、維修保養(yǎng)、安拆等各項(xiàng)工作，有力地促進(jìn)生產(chǎn)，降低成本。

3 各類地層及樁徑下的操作技巧

在不同的地質(zhì)條件和樁徑大小深淺不一時(shí)，旋挖鉆機(jī)的適應(yīng)性是不一樣的，采取對(duì)應(yīng)的施工技巧，會(huì)事半功倍，力促生產(chǎn)。

3.1 各類地層下的加壓與轉(zhuǎn)速控制技巧

軟土作業(yè)，因負(fù)載輕，經(jīng)過大流量輸出，可高轉(zhuǎn)速加壓鉆進(jìn)；砂土、粘性土、粉質(zhì)土地層作業(yè)，高速鉆進(jìn)工效明顯；碎石層作業(yè)，折斷邊齒時(shí)有發(fā)生，用中速鉆進(jìn)則可避免耗材損失；卵石層作業(yè)，則采用慢轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，工作效率反而提高；硬巖地層，可配備潛孔錘鉆具，以壓縮空氣為動(dòng)力，產(chǎn)生的沖擊功和沖擊頻率直接傳給錘頭，快速將樁孔直徑內(nèi)的巖石破碎，提升硬巖施工工效。

3.2 深孔樁施工技巧

深樁施工作業(yè)時(shí)，鉆具提升下放耗時(shí)長(zhǎng)、鉆桿傳遞鉆壓效率低，鉆桿加長(zhǎng)后長(zhǎng)細(xì)比較大，施工中又要承受較大的扭矩和加壓力，尤其是機(jī)鎖桿又要頻繁地上解鎖，所以鉆桿的故障率會(huì)急劇上升。因地層軟硬不均、鉆桿加長(zhǎng)后整體鋼度降低、鉆具變長(zhǎng)后累積間隙加大鉆頭擺動(dòng)加大，致使樁孔偏斜度大，還會(huì)發(fā)生孔壁不穩(wěn)定坍塌埋鉆等現(xiàn)象?？赏ㄟ^以下操作技巧降低施工難度：加高鉆頭長(zhǎng)度，提高每鉆鉆碴量，鉆頭增設(shè)通氣孔，提升下鉆速度；工作場(chǎng)地平整和堅(jiān)固，減少鉆機(jī)擺動(dòng)，經(jīng)常修正調(diào)平系統(tǒng)，使鉆桿垂直工作，鉆桿上加扶正圈，鉆頭上部加配重裝置，采用孔底加壓，使鉆具鉆進(jìn)時(shí)具有自垂作用；配制優(yōu)質(zhì)泥漿避免塌孔。

3.3 大樁徑施工技巧

大樁徑作業(yè)時(shí)，工效急劇下降、樁孔易偏斜、孔內(nèi)事故多?？赏ㄟ^以下操作技巧提升工效。制定合理的鉆進(jìn)方案，優(yōu)選大功率、大扭矩型鉆機(jī)，適宜地層一徑到底成孔；如進(jìn)尺效率明顯降低，采用分級(jí)鉆進(jìn)，可導(dǎo)向鉆進(jìn)直到孔底再換大徑鉆頭擴(kuò)孔，也可選擇合理首鉆直徑，一般鉆取面積不小于總面積的一半；鉆桿加扶正器，若遇到特別易斜地層，盡量使大長(zhǎng)度的取心筒鉆過渡；鉆桿與鉆頭最好采用雙銷；鉆頭提離地面高速反轉(zhuǎn)，使兩層底板之間的進(jìn)土口打開，快速下落碴土。

4 實(shí)際應(yīng)用效果

近年來，結(jié)合項(xiàng)目施工需求和不同特點(diǎn)，先后購(gòu)置了25型、28型、30型、36型等各類多功能旋挖鉆機(jī)十余臺(tái)，通過科學(xué)合理的選型，保障生產(chǎn)，提升工效，降低了成本。如馬來西亞沙巴國(guó)際會(huì)展中心灌注樁項(xiàng)目，地層上部4～7m為粘土、粉質(zhì)粘土、細(xì)沙等回填層，下部20～22m為松散的砂質(zhì)粉土，底部為巖性較為完整、堅(jiān)硬的砂巖及頁(yè)巖，最大抗壓強(qiáng)度達(dá)120MPa，旋挖鉆機(jī)需施工?600～?2000mm五類樁徑，最大成孔深度≥44.5m，最大入巖深度達(dá)9.5m。該項(xiàng)目旋挖鉆機(jī)選型中，選擇了額定功率為263kW的發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力頭扭矩≥300kN·m，油缸加壓力和提升力≥250kN的SH30H型旋挖鉆機(jī)，在實(shí)際施工中結(jié)合地質(zhì)特點(diǎn)配置了相應(yīng)的鉆具，針對(duì)各類地層及樁徑大小采取不同的技術(shù)措施，很好的解決了入巖問題，覆蓋層平均工效達(dá)到17m/h，基巖平均工效約1.6m/h，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效果。