摘要：旋挖鉆機具有機動靈活，成孔速度快，施工效率高等優(yōu)點，適用于樁基密集，工期短的工程。本文簡介了旋挖鉆機在公路工程中的應用及施工工藝，供參考。��
關鍵詞：旋挖鉆機，公路工程，施工工藝
1 前言：
旋挖鉆機在國外發(fā)展已有幾十年的歷史，在國內是近幾年才逐漸被認識和應用，因其工作效率高、成孔快、施工質量好、塵土泥漿污染少，大規(guī)模應用于城市建筑中的樁基工程。其一般適用于粘土、粉土、砂土、淤泥土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地層，具有大扭矩動力頭和自動內鎖式伸縮鉆桿的鉆機，可以適應微風化巖層的施工。在公路工程中，因樁基比較分散，線路長而地質變化多，以前使用該類鉆機較少，但近年，隨著公路工程普遍任務緊、工期短、且旋挖鉆機造價不斷降低，慢慢地使用多了起來。
2 施工工藝流程：
旋挖鉆孔施工是利用鉆桿和鉆斗的旋轉，以鉆斗自重并加液壓作為鉆進壓力，使土屑裝滿鉆斗后提升鉆斗出土。通過鉆斗的旋轉、挖土、提升、卸土和泥漿置換護壁，反復循環(huán)而成孔。吊放鋼筋籠、灌注砼、后壓漿等同其他水下鉆孔灌注樁工藝。
                   

3 主要施工機械設備
工作面主要施工設備配套表
        
4 施工工藝介紹
4.1 施工準備：
4.1.1 施工現(xiàn)場的準備
1. 臨時設施
根據(jù)施工需要，配備一個集裝箱或若干帳篷用于工人生活住宿。
2. 供水供電
旋挖鉆機本身施工采用柴油動力，只需配備一臺小型發(fā)電機用于臨時設施及電焊機等設備，另需挖掘水井或用供水車運輸水至蓄水池用于泥漿制作。
4.1.2 泥漿制備
泥漿有保護孔壁和排渣的作用，泥漿質量應以不塌孔并達到有效排渣為原則。旋挖機鉆孔速度快，更應注意泥漿的制作。推薦采用優(yōu)質膨潤土粉制漿，現(xiàn)場設置1個泥漿池集中制漿，容量約100m3，并設容積20m3的沉淀池兩個，串聯(lián)并用，泥漿泵送至施工樁孔。
泥漿中應添加適量純堿（0.4%的Na2CO3），對細砂粉砂較松散的地段和再次使用的泥漿，還應添加適量(約0.1%)纖維素以改善性能。泥漿性能指標要求如下：
泥漿指標控制表

                            
在施工中應做好泥漿的日常維護管理，經(jīng)常測定泥漿的比重、粘度、及含砂率。清孔后及灌注砼前泥漿的各項性能指標要達到有關的設計、規(guī)范要求，達不到要求的泥漿不準使用。
泥漿循環(huán)系統(tǒng)應根據(jù)施工場地合理布置，泥漿循環(huán)槽要盡可能長并具有一定的坡度，以保證泥漿循環(huán)順暢及沉淀巖渣的清理，并及時轉動至固定地點堆放，以保證現(xiàn)場的施工作業(yè)正常，做到文明施工。
4.2 樁位測量及定位
根據(jù)提供的水準點和基準點做好永久性標志，并在施工前對樁位點進行復測，以此作為護筒埋設及鉆機定位的依據(jù)。
4.3 護筒埋設
根據(jù)測量定出的軸線及樁位中心點，然后用“十字交叉法”將樁位中心點引到枕木或護筒上，并作好標記，作為挖埋護筒、鉆機定位及以后檢驗樁位中心的依據(jù)，同時測出地面高程或枕木高程，以此為鉆孔深度的基準。
護筒用6mm厚的鋼板卷制，單節(jié)長1.3m，護筒直徑比設計樁徑大20cm，護筒埋設深度宜在2-4m，垂直度不得超過1%，護筒中心與樁位中心的偏差不得大于2cm。
4.4 旋挖鉆成孔技術方法
4.4.1 鉆機就位
鉆機就位前，應先對旋挖鉆的樁孔中心點重新校核，并平整樁位附近場地。鉆機就位時，預先檢查鉆機的性能狀態(tài)是否良好，保證鉆機工作時正常，把鉆機開到樁位旁，將螺旋鉆頭的尖端正對樁位標注點。
鉆機停位回轉中心距孔位在3~4.5m之間。在允許情況下，變幅油缸盡可能將桅桿縮回，這樣可以減少鉆機自重和提升下降脈動壓力對孔的影響。注意檢查在回轉半徑是否有障礙物影響旋挖鉆機回轉。
4.4.2 旋挖鉆進成孔
旋挖鉆成孔施工法，又稱鉆斗施工法。成孔原理是在一個可閉合開啟的鉆斗的底部及側邊，鑲焊切削刀鋸，在伸縮鉆桿旋轉驅動下，旋轉切削挖掘土層，同時使切削挖掘下來的土渣進入鉆斗內，鉆頭裝滿后提出孔外卸土，如此循環(huán)形成樁孔。旋挖鉆機成孔施工具有低噪音、低振動、扭矩大、成孔速度快、無泥漿循環(huán)等優(yōu)點；缺點是在粘性較大的粘性、淤泥土層中施工，回轉阻力大，鉆進效率低，容易糊鉆。因此比較適用于填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、砂土層以及短螺旋不易鉆進的含有部分卵石、碎石的地層、全、強及中風巖層。
鉆進成孔的技術方法如下：

                                    
當鉆機就位準確，泥漿制備合格后即開始鉆進，鉆進時每回次進尺控制在60cm左右，剛開始要放慢旋挖速度，并注意放斗要穩(wěn)，提斗要慢，特別是在孔口5～8m段旋挖過程中要注意通過控制盤來監(jiān)控垂直度，如有偏差及時進行糾正，而且必須保證每挖一斗的同時及時向孔內注漿，使孔內水頭保持一定高度，以增加壓力，保證護壁的質量。
鉆進硬層，回次進尺深度太小，斗內鉆渣太少時，可換用小直徑筒形齒狀鉆斗，先鉆一小孔，然后再用鉆斗擴孔鉆進，也可換用短螺旋鉆進，然后再下鉆斗撈渣，鉆進速度，應根據(jù)土層情況、孔徑、孔深、鉆機負荷以及成孔質量等具體情況確定，在砂礫、砂卵、卵石地層中鉆進時，為保護孔壁穩(wěn)定，可事先向孔內投入適量粘土球，下入孔內的鉆頭，其底盤進渣口必須裝閉合閥板，以防提鉆時砂礫石從底部漏落孔內。
4.4.3 各地層鉆斗的選擇
填土，粘土，填砂層一般比較松軟，可選用摩擦鉆桿和回轉鉆斗鉆進，像填土層在干性狀態(tài)下膠結性都比較好，在干孔鉆進下可用單底板土層鉆斗鉆進，也可以用雙底板撈砂鉆斗和土層螺旋鉆斗鉆進；若在濕孔鉆進條件下，因土遇水的膠結性能變差，一般用底板撈砂鉆斗鉆進以便撈取鉆渣。砂土層和砂層的膠結性能都比較差，不管干孔鉆進還是濕孔鉆進均用雙底板撈砂鉆斗鉆進。對于含水豐富的流砂，淤泥等易坍塌地層，采用雙底板撈砂鉆斗鉆進。
對于硬質較大的基巖地層，大的漂石層，直接用短螺旋鉆頭或旋挖鉆斗鉆進都比較困難，嵌巖筒鉆配合短螺旋鉆頭和雙底板撈砂鉆斗鉆進。嵌巖筒鉆分為取芯巖石筒鉆和不取芯巖石筒鉆兩種。取芯巖石筒鉆除了筒體下端焊有子彈頭截齒外，筒體內壁上裝有承托巖芯的合頁片。不取芯巖石筒鉆則沒有承托巖芯的合頁片。嵌巖筒鉆的主要作用在于對孔內巖芯的圓周進行松動掏挖，為以后下入嵌巖短螺旋鉆頭破碎巖芯創(chuàng)造破碎自由面。對于層理發(fā)育且各向異性的硬巖地層，用嵌巖筒鉆配合嵌巖短螺旋鉆頭和雙底板撈砂鉆斗鉆進，能有效的孔斜及提高工作效率。
旋挖鉆機在鉆進時，根據(jù)地層選用鉆斗的同時，還要注意在鉆進時進尺的控制。在使用旋挖斗時依據(jù)斗體的容量，一般在斗體三分之二為合適。進尺深度根據(jù)樁直徑而定，也要根據(jù)地層的密度控制進尺深度。進尺過多，導致卸土困難，還會導致埋鉆卡鉆的事故發(fā)生。過少會延誤施工進度與設備，能源的消耗，成本提高，降低了效益。
4.4.4 施工作業(yè)應注意事項：
1）不管孔內有無地下水和表層土質情況，均需設置表層護筒，護筒至少需高出地面30cm。
2）在防護筒插入到預定深度以前，均需使用鉆頭的鉸刀。
3）為防止鉆斗內的砂土掉落到孔內而使穩(wěn)妥定液性質變壞或沉淀的也底，斗底鐵門在鉆進過程中始終應保持關閉狀態(tài)。
4）必須控制鉆斗在孔內的升降速度。因為如果快速地下移動鉆斗，那么水流將以較快的速度由鉆斗外側和孔壁之間的空隙流過，導致沖刷孔壁；有時還會在上提鉆斗時在其下方產生負壓而導致孔壁坍塌，所以應按孔徑的大小及土質情況來調整鉆斗的升降速度，見表。
空鉆斗升降時，因泥漿會流入鉆斗內部，所在不會導致孔壁坍塌。空鉆斗升降速度見表。
                                                                            空鉆斗提升速度

                    
5）按照鉆孔阻力大小，考慮必要的扭矩，來決定鉆斗的合適轉數(shù)。
6）在樁端持力層中鉆進時，需考慮由于鉆斗的吸引現(xiàn)象使樁端持力層松馳，為上提鉆斗時應緩慢。如果樁端持力層傾斜，應稍加壓鉆進。
7）為防止孔壁坍塌，應確保孔內水位高出地下水位2m以上。
4.4.5 其他工序
其他終孔、清孔、吊放鋼筋籠、灌注水下混凝土等工序和普通鉆機相同，這里不再細述。
5 綜述
旋挖鉆機成孔速度快、施工質量好，一般一天可成孔四到五個孔，大大加快了施工進度，在公路工程中較適合連續(xù)高架旱橋路段或大型互通立交，如在普通路段，因橋涵間隔一般有三、四百米，則需平板拖車配合才能充分發(fā)揮其效率。在成孔過程中，因其成孔快，所以泥漿的配制比普通鉆機的要求高，鉆孔時尤其要注意鉆斗在孔中的升降速度，才能保證不易塌孔。