旋挖樁工藝發展論文

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摘要：旋挖樁工藝在我國是近幾年才推廣使用的一種先進的樁基施工工藝，廣泛應用于公路、鐵路、橋梁和大型建筑的樁基施工。近幾年，在青藏鐵路、北京地鐵、奧運場館、首都機場新航站樓等大型工程的施工中，旋挖樁高效、環保、效益高的優勢得到公認，國內掀起了“旋挖樁熱”，旋挖鉆機是“十五”期間發展最快的樁工機械產品。廣州地區應用旋挖樁工藝較遲，實例不是很多，下面以某工程圍護結構采用旋挖樁施工的成功例子分析該施工工藝在廣州地區的應用和發展前景。

關鍵詞：旋挖鉆機；工藝；優點；局限性；應用；發展

1工程概述

1.1工程基坑支護設計

某工程建設規模為地上16層、地下2層，場地地面標高7.24～7.75m，基坑開挖深度7.62～10.00m。基坑支護的做法為：采用間距為1400的Ф1000鉆孔樁加設一道預應力錨索+水泥攪拌樁止水的支護形式，其中鉆孔樁的樁長有12.12、10.50、9.50、8.44、10、9.10、9.07、11m等8種，混凝土等級為C25。

1.2工程地質特征

根據野外鉆探結果，場地巖土層按成因類型自上而下分別為人工填土層（Qml）、沖積層（Qal）、殘積層（Qe）l以白堊系（K）風化巖帶。其中人工填土層為①雜填土，沖積層包含②1粉土、②2淤泥、②3粉質粘土、②4粉土和②5中砂，風化殘積層為③粉土，基巖為白堊系泥質粉砂巖巖體，包括④1全風化泥質粉砂巖帶、④2強風化泥質粉砂巖帶、④3中風化泥質粉砂巖帶和④4微風化泥質粉砂巖帶。

1.3水文情況

場地地下水屬第四系孔隙潛水類型，地下水位主要受大氣降水的影響，水位埋深為0.8～1.5m，標高為6.12～6.95m。在場地地層中，雜填土層、粉土和層為相對透水層；中粗砂層為主要含水層，沖積粉質粘土層、淤泥質粉質粘土、殘積粉土層、全風化泥質粉砂巖帶為相對隔水層。場地含水層呈透鏡狀，局部分布，儲水量不大，總的來說場地地下水不豐富。

1.4鉆孔樁的實施情況

鉆孔樁共264條，投入20臺鉆孔樁機，計劃13d完成。在施工過程中，由于樁機損壞及天氣原因影響，8d成孔122條樁，比計劃慢了約40條，即每臺鉆孔樁機每天成孔0.76條。

現場項目部經過與樁施工隊協調，增加投入1臺廣州地區較少使用的旋挖鉆機（如圖1）。結果，在最后5d的時間里，鉆孔樁機成孔92條，旋挖鉆機成孔50條，平均10孔/d。支護樁施工按計劃順利完成，為整個地下室施工贏得了時間。

2旋挖鉆機的成孔工藝

旋挖鉆機成孔首先是通過底部帶有活門的桶式鉆頭回轉破碎巖土，并直接將其裝入鉆斗內，然后再由鉆機提升裝置和伸縮鉆桿將鉆斗提出孔外卸土，這樣循環往復，不斷地取土卸土，直至鉆至設計深度。對粘結性好的巖土層，可采用干式或清水鉆進工藝，無需泥漿護壁。而對于松散易坍塌地層，或有地下水分布，孔壁不穩定，必須采用靜態泥漿護壁鉆進工藝，向孔內投入護壁泥漿或穩定液進行護壁。旋挖樁施工流程圖見圖2：

3旋挖鉆機成孔的優點

3.1廣泛的適應性

在硬土地層，由于傳統鉆機的自重有限，不可能給鉆頭施加更大的進給壓力。而旋挖鉆機由于采用動力頭裝置，動力頭的給進力加上鉆桿的重量，鉆進能力強。據統計，在相同的地層中，旋挖鉆機的成孔速度是轉盤鉆機的5～10倍。

3.2成孔速度快

旋挖鉆機的成孔速度最快能達到1m/min，與傳統的循環鉆機相比優勢明顯，這樣就有效地保證了工程的進度，節省了工期，減少了施工投入。

3.3環保特點突出

目前國內傳統鉆機多采用連接鉆桿形式和掏渣桶掏渣，在鉆進過程中多采用泥漿循環方式，在施工中需在場內設置泥漿池，文明施工難以控制。而旋挖鉆機采用動力頭形式，其工作原理是用短螺旋鉆頭或旋挖斗，利用強大的扭矩直接將土或砂礫等鉆渣旋轉挖掘，然后快速提出孔外，在不需要泥漿支護的情況下就可以實現干法施工，即使在特殊地層需要泥漿護壁的情況下，泥漿也只起支護作用，鉆削中的泥漿含量相當低，這使污染源大大減少，改善了施工環境，成孔效率大大提高。

3.4提高樁的承載力

由于旋挖鉆機的特殊成孔工藝，其鉆頭的多次上下往復，使孔壁粗糙、不易產生縮徑。與傳統的鉆孔樁相比，旋挖樁的承載力顯著提高。

3.5行走移位方便

旋挖鉆機的履帶機構可將鉆機方便地移動到所要到達的位置，而不像傳統循環鉆機移位那么繁瑣，從而加快了施工速度，對場地的適應能力極強。

3.6樁孔對位方便準確

這是傳統循環鉆機根本達不到的，在對位過程中操作手在駕駛室內利用先進的電子設備就可以精確地實現對位，使鉆機達到最佳鉆進狀態。

4旋挖鉆機的局限性

4.1受施工土層的制約較大

旋挖鉆機主要適用于土層、砂層，以及較松散的、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、較致密的卵礫石、孤石層施工比較困難，并容易發生孔內事故和機械事故，體現不出旋挖鉆進的優越性。

4.2整機的價格較貴

目前國產旋挖鉆機價格約為400～500萬元，進口鉆機價格要600多萬元人民幣。對于一般的基礎施工企業，一次性投資幾百甚至上千萬元購置設備有一定困難。

4.3維修費用高、時間長

旋挖鉆機的全負荷正常工作壽命為6000多個小時，超過這一壽命后，一些部件就需要更換修理，尤其是液壓系統主泵、動力頭以及鉆桿鉆具，而往往這些關鍵部件的維修費用較高，時間也較長。

5旋挖樁在廣州地區的應用情況分析

5.1旋挖樁適用地層

旋挖樁適用地層范圍較廣，有較強的適應性，其適用地質條件如下：

①適用于砂巖、灰巖、花崗巖及黏土層、砂層、淤泥質等地層中；②適用于進入硬巖施工，一般在單軸抗壓強度30MPa以下硬巖中成孔速度較理想；③軟弱地層成孔速度較快，如有塌孔情況可采用套管跟管鉆進或鋼護筒護壁的方法處理。

5.2廣州地區地質情況

廣州位于粵中拗陷（三級單元）的中部，廣從、瘦狗嶺、廣三斷裂是本區構造的基本骨架，主要以廣從斷裂和瘦狗嶺斷裂為界線分成4個構造區：增城凸起，廣花凹陷，東莞盆地，三水斷陷盆地。瘦狗嶺斷裂以南構造區，包括廣州市中心及黃埔港一帶，處于三水斷陷盆地東延部分。主體構造走向是東西向，其次是北西向。巖層埋深較淺，一般為10～20m左右，有的地方甚至從5m開始即進入巖層。該地區微風化巖層單軸抗壓強度一般在30MPa左右，有的達到35MPa，有一定起伏。

5.3應用情況分析

根據旋挖樁適用的地層情況，旋挖鉆機在廣州地區土層中成孔較為理想，其不僅適用于工程圍護結構的施工，同時可以作為工程樁的理想樁基施工機械。

6發展前景

旋挖樁技術被譽為“綠色施工工藝”，在我國有很好的發展前景，進口產品正大量涌入我國市場，而我國同類產品的開發尚處于初始階段，未來幾年將處于急速發展的上升和成熟時期。今天，我國正處在一個大發展時期，各種工程建設急需大量的建設機械，特別是公路橋梁、鐵路、水利、城市發展，需要大量的樁工機械設備，從其發展的速度來看，旋挖鉆機的市場需求量還是比較大的。

在廣州，旋挖樁的應用處于萌芽階段，只在一些大型的工程（如地鐵）施工中使用過，可供參考的施工經驗較少。但是隨著廣州及周邊城市建設規模的不斷擴大，大型地下工程必然越來越多，旋挖樁施工工藝必將具有非常廣闊的前景。

參考文獻

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