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旋挖鉆機(jī)施工工藝是一種先進(jìn)的樁基施工工藝，是二戰(zhàn)以后由意大利人發(fā)明的，后來因歐州、日本等恢復(fù)建設(shè)的全面展開而大面積使用，使其更加完善，功能更多，目前已成為世界各國鐵路、公路、水利、工民建設(shè)施工中的主要樁基成孔工具。
旋挖鉆機(jī)施工現(xiàn)場
一、旋挖鉆機(jī)及工藝的基本介紹
旋挖鉆機(jī)功率大、輸出扭矩大、軸向壓力大、機(jī)動靈活、施工效率高及功能多的特點(diǎn)，能適應(yīng)我國大部分地區(qū)的土壤地質(zhì)條件，目前旋挖鉆機(jī)已被廣泛推廣于各種鉆孔灌注樁工程。旋挖鉆主要用來對地基基礎(chǔ)樁基成孔，其鉆頭有多種形式：如回轉(zhuǎn)斗、短螺旋、巖芯鉆頭等，根據(jù)地質(zhì)條件的不同，更換不同的鉆頭，以達(dá)到高速、高質(zhì)的成孔要求。其主要由行走裝置、主機(jī)、聯(lián)接架、桅桿、輔助絞盤、主絞盤、動力頭、鉆桿組成。
旋挖鉆機(jī)的基本工作原理是：依靠動力頭提供扭矩作用在鉆桿和鉆頭上，使鉆頭作旋轉(zhuǎn)切削土體，同時(shí)加壓油缸通過動力頭傳遞壓力給鉆桿和鉆頭，實(shí)現(xiàn)鉆頭的加壓鉆進(jìn)。渣土進(jìn)人鉆頭內(nèi)，主卷揚(yáng)提升鉆桿鉆頭到孔外，借助鉆頭的特殊機(jī)構(gòu)卸土。合上斗門，下放鉆桿，再次把鉆頭放人孔內(nèi)，繼續(xù)鉆進(jìn)，重復(fù)上述過程即形成樁孔[1]。
旋挖鉆孔灌注樁技術(shù)被譽(yù)為“綠色施工工藝”,特點(diǎn)是工作效率高、施工質(zhì)量好、塵土泥漿污染少，還具有工作效率高、施工質(zhì)量好、適應(yīng)能力強(qiáng)和施工噪音低，塵土泥漿少，不污染環(huán)境的優(yōu)勢，很適合在城市高架橋建設(shè)中使用。旋挖鉆進(jìn)技術(shù)雖然具有諸多優(yōu)勢，但是，在這一先進(jìn)技術(shù)的推廣應(yīng)用過程中也存在一些制約因素：
(1)設(shè)備價(jià)格昂貴。
(2)運(yùn)行成本較高。
(3)受工程量的制約。
(4)受施工地層的制約[2]。
二、案例分析
現(xiàn)已某城市中某個高架橋建設(shè)為例，說明旋挖鉆機(jī)在城市高架橋樁基施工中的應(yīng)用。該高架橋位于市中心，沿線的人口密集、交通繁忙，所屬地地形為平原地貌，地勢平坦，地下水位較高，對施工要求較高。主要的要求有以下幾點(diǎn)：
1、構(gòu)造簡潔、大氣，并且便于養(yǎng)護(hù)維修，并須滿足車輛運(yùn)行安全、乘客乘坐舒適、城市規(guī)劃、城市景觀、經(jīng)濟(jì)、防水、防火、環(huán)保等要求。
2、應(yīng)滿足耐久性要求，且符合強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、抗風(fēng)、抗震、裂縫控制等要求，并滿足施工工藝的要求。
3、滿足建筑限界，跨越鐵路、公路、河流的行車、排洪等要求，并應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)變形、基礎(chǔ)沉降等不利因素的影響。
4、綜合考慮設(shè)備等附屬設(shè)施的接口設(shè)置，預(yù)留與高架主體結(jié)構(gòu)的可靠連接，保證相關(guān)設(shè)備的正常安裝和使用。
三、旋挖鉆機(jī)施工工藝及操作規(guī)程
本項(xiàng)目的旋挖鉆機(jī)施工工藝流程。
主要的工藝步驟詳細(xì)說明如下：
1、護(hù)筒埋設(shè)。護(hù)筒埋設(shè)工作是旋挖鉆孔機(jī)施工的開端，護(hù)筒平面位置與豎直度準(zhǔn)確與否，護(hù)筒周圍和護(hù)筒底腳是否緊密、不透水，對旋挖鉆孔機(jī)成孔、成樁的質(zhì)量都有很大的影響。根據(jù)地質(zhì)情況埋設(shè)護(hù)筒的長度可達(dá)6.0m,在本工程中護(hù)筒長為4～6m,護(hù)筒內(nèi)徑1.05m,外徑1.11m。埋設(shè)護(hù)筒時(shí)用水平尺檢查垂直度，護(hù)筒頂一般高于原地面0.3m,以便鉆頭定位及保護(hù)樁孔。
2、泥漿調(diào)制。本高架橋因地基巖土中夾有細(xì)砂、粉砂粗砂層，地面水位較高的特點(diǎn)，泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)尤為重要。泥漿材料選用膨潤土或粘土、聚丙烯酰胺以及燒堿，加入適量燒堿可提高泥漿的粘度，有關(guān)實(shí)驗(yàn)證明：此時(shí)泥漿粘土顆粒懸浮均勻，沉淀少，性能穩(wěn)定，滿足了鉆孔需要。
3、鉆孔施工。當(dāng)鉆頭下降到預(yù)定深度后，旋轉(zhuǎn)鉆斗并施加壓力，將土擠入鉆斗內(nèi)，關(guān)閉鉆斗底部，提升鉆斗將土卸于堆放地點(diǎn)。注意孔內(nèi)地下水位情況，及時(shí)補(bǔ)充水，以防坍塌。鉆機(jī)施工過程中保證泥漿面始終不得低于護(hù)筒底部，保證孔壁穩(wěn)定性。
合理控制鉆斗鉆進(jìn)、提升速度。旋挖鉆機(jī)鉆動過程中應(yīng)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，鉆斗升降速度保持在0.70～0.85m/s,若鉆機(jī)升降鉆斗時(shí)速度過快，鉆斗外壁和孔壁之間的泥漿沖刷孔壁，再加上鉆斗下部產(chǎn)生較大負(fù)壓作用，造成孔壁頸縮、坍塌現(xiàn)象。當(dāng)鉆斗粉砂層或亞砂土層時(shí)，其升降速度應(yīng)更加緩慢。在開始鉆進(jìn)或穿過軟硬層交界處時(shí)，為保持鉆桿豎直，宜緩慢進(jìn)尺。鉆進(jìn)過程中應(yīng)隨時(shí)清除孔口積土和地面散落土。
4、清孔。清孔是鉆孔灌注樁施工保證成樁質(zhì)量的重要一環(huán)，通過清孔確保樁孔的質(zhì)量指標(biāo)、孔底沉渣厚度、循環(huán)液中含鉆渣量和孔壁泥垢等質(zhì)量要求。正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)的清孔方法為：樁孔終孔后，將鉆具提高20～50m,采用大泵量泵入性能指標(biāo)符合要求的新泥漿，并維持正循環(huán)30min以上。若泛出孔口的泥漿手捻基本無塊渣感，實(shí)測孔深與實(shí)際鉆深誤差在30cm以內(nèi)，此時(shí)清孔完畢。
5、鋼筋籠制作安裝。鋼筋籠制作要求將切割好的鋼筋支撐架按2～3m的間距擺放在同一水平面上對準(zhǔn)中心線，然后將配好定長的主筋平直擺放在焊接支撐架上。將箍筋按設(shè)計(jì)要求套入主筋并保持與主筋垂直，進(jìn)行點(diǎn)焊或綁扎。箍筋與主筋焊好或綁扎后，將繞筋按規(guī)定間距繞于其上，用綁扎絲綁扎并間隔點(diǎn)焊固定。鋼筋籠的吊裝應(yīng)三點(diǎn)起吊，保持籠軸線重合。入孔時(shí)，鋼筋籠應(yīng)始終保持垂直狀態(tài)，對準(zhǔn)孔位徐徐輕放，保持穩(wěn)定，避免碰撞孔壁，一旦遇阻立即查明原因，禁止晃動和強(qiáng)行沖擊下放。
6、水下混凝土澆注。水下混凝土澆筑是最后一道關(guān)鍵性的工序，施工質(zhì)量將嚴(yán)重影響灌注樁的質(zhì)量，所以在施工中必須注意以下幾點(diǎn)：
(1)導(dǎo)管必須嚴(yán)密，長度適中，保證底端距孔底32～50cm。
(2)混凝土拌和必須均勻， 坍落度控制在18～23cm。
(3)混凝土澆筑必須連續(xù)作業(yè)，嚴(yán)禁中斷澆筑[3]。
四、結(jié)語
該高架橋樁基采用旋挖鉆機(jī)施工方法，具有施工質(zhì)量可靠、速度快、效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、保護(hù)環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。通過本案例可以看到，盡管旋挖鉆機(jī)投資成本高，但在合適的地質(zhì)狀況下，最終的經(jīng)濟(jì)效益綜合指標(biāo)還是優(yōu)于普通的回轉(zhuǎn)鉆機(jī)。
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