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　　[摘 要]本文結合鎮江益華廣場1#綜合商業樓樁基施工，對兩種類型鉆機進行比選，在該工程中優選大功率旋挖鉆機和耐磨合金子彈頭截齒旋挖鉆頭，護筒周圍回填土時夯實牢固，以防護筒底孔壁坍塌，規避風險。

　　[關鍵詞] 基礎樁,施工方法,旋挖鉆機

　　1工程概況

　　1.1 總體概況

　　鎮江益華廣場是鎮江市大港新區城市建設中重要的城市綜合體工程。整個場地地基巖土層自上而下以填土層、粉質粘土、粉質粘土(硬塑~堅硬)、強風化白云巖層為主，1#綜合樓采用鉆孔灌注樁基礎形式，A區基坑深約12.5m，采用直徑Φ1000長45.5m鉆孔灌注樁：B區基坑深約11.5m，采用直徑Φ1000長39.5m鉆孔灌注樁：樁深入⑤3層堅硬黏土深度約10米。

　　1.2 地質條件

　　(1)1#綜合商業樓主體結構施工范圍內的⑤3層黏土：黃色，硬塑~堅硬，中等偏低壓縮性，切面稍有光澤，干強度中等，韌性中等，無搖震反應，夾鐵錳結核，黏土夾小姜石，粒徑在1-3cm,該層分布較均勻，整個場地均有分布，該層層頂標高為-16.5~-26.38。

　　(2)黏土層(夾姜石)呈層狀分布，且具粒徑大、含量多、埋深深、厚度大的特點。根據人工深井和地質調查成果分析，顆粒最大粒徑為30mm：一般縱向分布在埋深為16.5~26.38m的范圍內，分布厚度約為10m，地下水位在樁端以下。

　　2 2工程難點

　　2.1　　本工程施工主要難點: ①工期較緊,樁基數量較多; ②地處鎮江市大港新區環保要求較高;

　　3 2施工方法

　　3.1 鉆機選型

　　根據1#綜合商業樓基礎結構、堅硬黏土層、地下水和周邊環境條件，通過對黏土地層成孔工藝的鉆進難度、安全風險、設備資源、功效、成本、等方面進行綜合分析，可采用旋挖鉆機或MZ系列搖動式全套管鉆機成孔設備。由于MZ系列搖動式全套管鉆機成孔成本高，設備資源較少，最終決定采用旋轉挖鉆機作為成孔設備進行基礎樁施工。

　　3.2 工作原理

　　旋挖鉆成孔首先是通過鉆機自有的行走功能和桅桿變幅機構使鉆具迅速達到樁位,利用桅桿導向下放鉆桿將底部帶有活門的筒式鉆頭置放到孔位,鉆機動力頭裝置為鉆桿提供扭矩,加壓裝置通過加壓動力頭的方式將加壓力傳遞給鉆桿、鉆頭,鉆頭回旋破碎土層,并直接將其裝入鉆頭內,然后再由鉆機提升裝置和伸縮式鉆桿將鉆頭提出孔外卸土,這樣循環往復,不斷取土、卸土,直至鉆到設計孔深。本工程基礎樁均采用泥漿護壁。

　　3.3 施工過程控制

　　(1)鉆機施工前，必須對鉆頭直徑、鉆頭磨損情況以及護筒直徑進行檢查。施工過程中應設專職管理人員對鉆機進行施工，包括鉆進深度、地質情況、施工中出現的問題、機械設備狀況等進行記錄。記錄必須認真、及時、準確、清晰，為下一步施工提出指導性意見。

　　(2)旋挖鉆機配備電子控制系統顯示并調整鉆桿的垂直度，同時在鉆桿的兩個側面均設有垂直度儀，同時在平行于基坑一側設置測量儀器，由測量人員負責校核鉆桿垂直度，隨時指揮機手調整。

　　(3)旋挖鉆機進是一個短進尺、多回次的重復循環過程。旋鉆挖機在堅硬黏土層地層相對于粉質粘土地層有回次進尺短(約0.4~0.5m)、回次時間長的特點，鉆頭隨著鉆入土層的深度及地層的變化，回轉阻力有所增加，其轉速降低，內外鉆桿傳遞扭矩的槽、鍵接觸面上壓力也隨之增大，這時操縱加壓油缸對鉆桿柱加壓，其壓力可傳至鉆頭，增大鉆頭切入深度;鉆進負荷隨之增大，轉速進一步降低，短時間內切入深度回轉阻力逐漸增大。負載和轉速在很大范圍內為波動的鉆進過程，這也是旋挖鉆機鉆進的顯著特點。當鉆進至進尺困難的堅硬黏土層時，在負荷增大到一定程度后，操縱加壓液壓缸，通過動力頭對鉆桿柱短時間加壓，加壓操作可視情況重復進行1~2次，當加壓后鉆頭切入量很小或不切入時，應立即提鉆。故鉆進過程中，操作手應密切注視工作艙內的壓力、轉速儀表以及鉆進負荷變化情況，適時加壓、提鉆。

　　(4)鉆進過程中當地層從粉質粘土層變化至堅硬黏土層時，要減速慢行，防止地層變化出現擴孔現象。在堅硬黏土層中應采用慢轉速、慢鉆進并適當增加泥漿密度和粘度的方法，須按要求測試進出口泥漿指標，發現超標及時調整。

　　3.4 施工過程常見問題及處理措施

　　(1)鉆機鉆進過程中地層由粉質粘土層變化至堅硬黏土層(夾姜石)時，由于堅硬黏土層(夾姜石)中土的空隙比增大導致孔內泥漿頁面迅速下降，即發生漏漿現象。現場施工時采用增大泥漿密度(由1.18調至1.25~1.30)或回填優質粘土的方法來進行處理。隨泥漿漏失及孔深的增加，須及時向孔內補充泥漿以保護泥漿液面的高度。

　　(2)鉆進堅硬黏土層(夾姜石)時，由于堅硬黏土層(夾姜石)粒徑較大，每回次鉆進深度過小時，應立即采用螺旋鉆頭來替代旋挖鉆斗，利用螺旋鉆頭的葉面間隙將粒徑較大的姜石卡住并提升至地面取出，再更換旋挖鉆斗繼續鉆進施工。

　　4 4旋挖鉆機成孔施工分析

　　4.1 大功率鉆機施工效率

　　基礎樁分別采用兩臺鉆機施工，根據現場施工情況以及施工記錄統計結果分析，在成孔過程中，扭矩小的BG20型(最大輸出扭矩191KN.m)較扭矩大的CHL220型(最大輸出扭矩220KN.m)成孔時間長1~1.5h，在堅硬黏土層(夾姜石)粒徑較大的地層鉆頭進尺的時間普遍較長。成孔時間延長增加了漏漿、沉渣過多以及塌孔的風險，因此在堅硬黏土層(夾姜石)地層中成孔時應盡量選擇大功率鉆機進行鉆孔作業施工，成孔時間和質量才可以得到保障。

　　4.2 不同地層旋挖機鉆頭的選用

　　(1)基礎樁成孔過程中采用了3種旋挖鉆頭，耐磨合金剛鏟式斗齒旋挖鉆斗，耐磨合金子彈頭截齒螺旋鉆頭和耐磨合金子彈頭截齒旋挖鉆斗，針對1#綜合商業樓特殊地質情況3種鉆頭均能發揮不同的功效。

　　(2)耐磨合金鋼鏟式斗齒旋挖鉆斗在現場施工中主要用于埋深在0~12m的粉質粘土層，因該范圍土層基本為粉質粘土層，所以施工進尺較快。鉆進至堅硬黏土層(夾姜石)時必須更換耐磨合金子彈頭截齒旋挖鉆頭繼續鉆進，因為耐磨合金子彈頭截齒可將大粒徑姜石切割、碾碎成可進入鉆斗的小塊：由于本地堅硬黏土層(夾姜石)石層抗壓強度較大，對鉆頭的磨損情況非常嚴重，成孔一根樁平均需要更換3~4個合金子彈頭截齒，而耐磨合金子彈頭截齒裝配、更換比較容易，為施工提供了便利。耐磨合金子彈頭截齒螺旋鉆頭主要用于旋挖鉆頭進尺困難、堅硬黏土層(夾姜石)粒徑較大且抗壓強度非常高的堅硬黏土層(夾姜石)地層，當旋挖鉆頭每回次的進尺量非常小時，就需要更換螺旋鉆頭，由于螺旋鉆頭的回轉阻力小，可將孔下堆積在一起的大粒徑姜石攪散并將大姜石卡在螺旋鉆頭的葉片間隙部位提出。螺旋鉆頭的使用頻率不高，成孔5~10根僅使用一次。

　　(3)施工過程中通過對比分析，耐磨合金鋼鏟式斗齒旋挖鉆頭在堅硬黏土層施工進尺比耐磨合金子彈頭截齒旋挖鉆斗并沒有顯著提高，且鏟式斗齒磨損的速度較快，磨損后更換比較困難，故后期施工主要采用耐磨合金子彈頭截齒旋挖鉆斗。

　　4.3 施工質量

　　(1)普通鉆機的機架和鉆桿都比較單薄，旋挖鉆機的鉆桿比普通鉆機粗很多，機架穩固，且旋挖鉆機有自動測斜裝置，鉆塔垂直度及鉆孔深度均有儀表顯示，鉆機底盤可伸縮并自動整平，因此鉆進時非常穩定，能隨時監控鉆孔的垂直度，有效地保證了鉆孔垂直度。

　　(2)基礎樁施工完畢后根據樁頂、樁底的偏移量統計結果以及土方開挖后樁體實際踢鑿情況得出，由于樁身垂直度施工時控制較好，雖然有個別樁樁體傾斜較大，但統計得出樁體傾斜度平均值僅為1.52cm，約為1‰，根據樁身偏移量的統計結果發現，樁位中心的誤差僅有1~2cm，均小于規范要求的偏差值。

　　(3)根據統計結果分析得出：在基礎樁施工過程中，施工人員對旋挖鉆機鉆頭就位、鉆桿垂直度基礎樁樁體尺寸(樁徑)控制到位，成樁后質量較好，土方開挖后基礎樁踢鑿量較小，為下一道施工工序節省時間并提高了工作效率。

　　4.4 適應性及環保性

　　在堅硬黏土層(夾姜石)底層，由于傳統鉆機的自重有限，不可能給鉆頭施加很大壓力，而旋挖鉆機采用動力頭裝置，鉆進能力強，適用于各種土層及軟質巖層。旋挖鉆機在施工過程中，由于僅用泥漿護壁，不用泥漿排渣，因此噪聲小、震動小、泥漿用量小，鉆渣流動性小，可進行集中堆放利于現場文明施工，機械化程度高，便于管理。施工現場無需提供大功率電源，鉆機的所有動力均來源于隨機的柴油發動機。鉆機整體置于可自動行走的履帶式底盤上，機動性強、獨立作業性高。

　　5 5結語

　　(1)堅硬黏土層(夾姜石)底層中進行鉆孔灌注樁成孔時，若選用旋挖鉆機作為成孔設備，應盡量選擇大功率鉆機(最大輸出扭矩不小于220KN.m)進行鉆孔作業，其鉆孔過程順利,成孔質量良好,經過第三方檢測,各項檢測指標均滿足規范和設計的要求，施工進度和質量都可以得到保障。

　　(2)根據現場施工情況和實施效果來看，建議在堅硬黏土層(夾姜石)地層中，尤其是粒徑較大的堅硬黏土層(夾姜石)地層中采用耐磨合金子彈頭截齒旋挖鉆斗作為主要鉆頭進行施工，輔以耐磨合金子彈頭截齒螺旋鉆頭配合施工。

　　(3)旋挖鉆機受施工地層的制約，主要用于土層、砂層以及較松散、粒徑較小的卵礫石層，在粘性土層鉆進效果最佳，而在硬巖層、較致密的卵礫層、孤石層施工比較困難，容易發生孔內事故和機械事故，因此不宜用于卵石及巖石的施工。

　　(4)旋挖鉆機與傳統鉆機相比，旋挖鉆機的圓柱形鉆頭在提出泥漿液面時會使鉆頭下局部空間產生“真空”，同時由于鉆頭提升時泥漿對護筒下部與孔眼相交部位孔壁的沖刷作用，很容易造成護筒孔壁坍塌，因此對護筒周圍回填土必須進行夯實。