近年來，隨著國家重點(diǎn)工程對樁孔質(zhì)量、成孔速度及施工環(huán)保等要求的不斷提高，一些中小型旋挖鉆機(jī)已悄然興起，越來越受到施工者的關(guān)注。旋挖鉆機(jī)成樁亦稱回轉(zhuǎn)斗成樁、取土成樁，在覆蓋層施工具有成孔質(zhì)量好、速度快、無噪音、無污染或小污染等優(yōu)勢，對于干硬性粘土，可不用靜態(tài)泥漿穩(wěn)定液護(hù)壁，一般覆蓋層采用泥漿護(hù)壁。由于我國地域廣闊，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，旋挖鉆機(jī)施工中成孔工藝的制定要有針對性，以防止發(fā)生埋鉆、坍塌等施工事故，避免造成損失。本文結(jié)合我公司承建浦東某工程樁基工程成孔的施工案例，就旋挖鉆機(jī)成孔過程中如何避免坍塌、埋鉆等事故談?wù)勈┕そ?jīng)驗(yàn)，以供廣大施工者參考借鑒。
一、工程概況
我公司承建浦東某工程，總樁量2180根，樁型灌注樁，樁徑φ800毫米，樁深36米。沼澤地區(qū)，2米左右為少量建筑垃圾回填層，2～5米為粘土層，5～13米為亞粘土層，13～15米為沙層，15～29米為亞粘土層，29～34米為沙層，34～36米為粘土層。
二、成孔工藝
采用旋挖鉆機(jī)取土成孔，成樁工藝：定樁位→埋護(hù)筒→注泥漿→鉆進(jìn)取土→一次清孔→放鋼筋籠→插入導(dǎo)管→二次清孔→砼灌注→拔出護(hù)筒。施工中最大的難題是鉆孔作業(yè)至5～13米亞粘土層時(shí)，樁孔縮徑現(xiàn)象嚴(yán)重及成樁過程中孔的坍塌。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，除操作手在控制鉆進(jìn)尺度及回轉(zhuǎn)斗提升速度等方面顯得經(jīng)驗(yàn)不足外，最大的影響在于靜態(tài)泥漿的配比、鉆具的結(jié)構(gòu)及護(hù)筒的埋護(hù)不合理，易造成護(hù)壁泥皮過薄、鉆具下方負(fù)壓過高及孔口滲透，從而引起坍塌事故。
三、靜態(tài)泥漿的配比
旋挖取土成孔中，靜態(tài)泥漿作為成孔過程的穩(wěn)定液，主要作用是護(hù)壁。可在孔壁處形成一薄層泥皮，使水無法從內(nèi)向外或從外向內(nèi)滲透。針對工程的地質(zhì)情況，加強(qiáng)泥漿技術(shù)，重新調(diào)整泥漿配比，控制泥漿比重，提高泥粉質(zhì)量，增加粘性及潤滑感，適當(dāng)添加處理劑，增強(qiáng)絮凝能力，確保護(hù)壁泥皮的厚度及強(qiáng)度。初次注入泥漿，盡量豎直向下沖擊在樁孔中間，避免泥漿沿護(hù)筒側(cè)壁下流沖塌護(hù)筒根部，造成護(hù)筒根部基土的松軟，正式鉆進(jìn)前，再倒入2～3袋膨潤土，啟動(dòng)鉆機(jī)的高速甩土功能，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，提高膨潤土的含量，增大護(hù)筒底部同基土結(jié)合處護(hù)壁泥皮的厚度，防止鉆進(jìn)過程孔口滲漏坍塌。
四、護(hù)筒的埋護(hù)
針對現(xiàn)場地質(zhì)情況，專門定制高4米、厚10毫米、直徑φ1.2米的護(hù)筒。護(hù)筒內(nèi)徑尺寸較大，能貯存足夠的泥漿，在鉆桿提出樁孔時(shí)，可確保護(hù)筒內(nèi)的水壓，維護(hù)孔壁泥皮的穩(wěn)定。同時(shí)單邊鍘隙達(dá)到200毫米，可有效避免回轉(zhuǎn)斗升降過程碰撞、刮拉護(hù)筒，保護(hù)孔口的穩(wěn)固。鉆進(jìn)過程，操作手憑經(jīng)驗(yàn)?zāi)繙y對孔定位，工作強(qiáng)度加大，易于疲勞，且精度低，容易造成孔的偏差及砼的超方。舜杰公司的鉆機(jī)具有快速回轉(zhuǎn)自動(dòng)定位功能，每個(gè)工作循環(huán)均能精確對孔定位，即降低了操作手的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)能保證成孔質(zhì)量，有效解決了大護(hù)筒帶來的負(fù)面影響。特制4米超高護(hù)筒，可以埋至粘土層以下500毫米，能有效防止孔口滲漏坍塌及周圍環(huán)境振動(dòng)、沖擊對樁孔的影響。護(hù)筒埋設(shè)的傳統(tǒng)方法：先用φ800毫米的回轉(zhuǎn)斗鉆至護(hù)筒深度，側(cè)壁安裝邊刀擴(kuò)至護(hù)筒外徑尺寸，副卷吊起，放入護(hù)筒，校正，層層填埋夯實(shí)。采用傳統(tǒng)方法，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，耗時(shí)長，埋設(shè)護(hù)筒通常需要3～4小時(shí)，幾乎占到總成孔時(shí)間的一半。新研發(fā)一種超長護(hù)筒專用驅(qū)動(dòng)器，固定在動(dòng)力頭下端的承撞體上，通過銷軸，將護(hù)筒直接安裝在驅(qū)動(dòng)器上，利用動(dòng)力頭邊旋轉(zhuǎn)邊加壓的功能，將護(hù)筒壓至規(guī)定的埋設(shè)位置，再取土成孔。有效提高護(hù)筒跟土壤的結(jié)合度，增強(qiáng)抗外界振動(dòng)、沖擊的能力，在注漿或提升回轉(zhuǎn)斗時(shí)有效防止?jié)B水、漏漿現(xiàn)象的發(fā)生，降低孔口坍塌的概率，節(jié)約了時(shí)間，提高了效率，降低了強(qiáng)度。護(hù)筒離地應(yīng)控制在150～300毫米，除保護(hù)孔口防止坍塌外，還用以防止表面水或地面漏漿、雜物等滑落孔中。
五、回轉(zhuǎn)斗的結(jié)構(gòu)
施工初期，有的設(shè)備租賃公司采用自制的雙門底開式回轉(zhuǎn)斗，圓柱型盛料桶，側(cè)壁無泥漿導(dǎo)流槽，底盤無側(cè)齒，使用中發(fā)現(xiàn)，液壓系統(tǒng)壓力偏高，回轉(zhuǎn)斗提升力明顯增大，且樁徑縮孔現(xiàn)象較為嚴(yán)重。經(jīng)舜杰公司技術(shù)人員分析，主要原因在于回轉(zhuǎn)斗的結(jié)構(gòu)不合理，提升回轉(zhuǎn)斗時(shí)下方產(chǎn)生較大負(fù)壓，從而導(dǎo)致提升阻力增大及孔壁收縮、坍塌。通過改進(jìn)，將回轉(zhuǎn)斗盛料桶改為圓錐式，側(cè)壁加焊導(dǎo)流槽，以有利于在樁孔內(nèi)的導(dǎo)向及泥漿的導(dǎo)流，減小樁孔內(nèi)的負(fù)壓。同時(shí)底盤加焊側(cè)齒，適當(dāng)控制回轉(zhuǎn)斗與刀尖間的距離，防止回轉(zhuǎn)斗升降旋轉(zhuǎn)時(shí)碰壞孔壁。現(xiàn)場表明，改進(jìn)后的回轉(zhuǎn)斗在提升過程中，液壓系統(tǒng)壓力明顯降低，樁身的縮孔、坍塌現(xiàn)象有所緩減，具有良好的使用效果。
六、鉆機(jī)的鉆進(jìn)控制
鉆進(jìn)過程，回轉(zhuǎn)斗的底盤斗門必須保證處于關(guān)閉狀態(tài)，以防止回轉(zhuǎn)斗內(nèi)砂土或粘土落入護(hù)壁泥漿中，破壞泥漿的配比；每個(gè)工作循環(huán)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)尺度，避免埋鉆事故；同時(shí)應(yīng)適當(dāng)控制回轉(zhuǎn)斗的提升速度。施工實(shí)踐表明，φ800毫米的樁徑，升降速度宜保持在0.75～0.85m／s，提升速度過快，泥漿在回轉(zhuǎn)斗與孔壁之間高速流過，沖刷孔壁，破壞泥皮，對孔壁的穩(wěn)定不利，容易引起坍塌。
七、影響坍塌的其它因素
樁孔完成以后，清孔、下放鋼筋籠、砼的灌注等工序中均應(yīng)規(guī)范操作，避免成孔的坍塌。如鋼筋籠下放過程，應(yīng)吊車吊起、堅(jiān)直、穩(wěn)步放入孔內(nèi)，避免碰撞孔壁，以造成泥皮或孔壁的破壞，從而引起灌注過程，樁孔的坍塌及出現(xiàn)斷樁、廢樁等事故。
八、施工總結(jié)
施工中影響樁孔坍塌的因素很多，最重要的一點(diǎn)，就是如何因地制宜，有效針對不同的地質(zhì)情況，制定相應(yīng)的施工工藝，以確保鉆進(jìn)成孔的順利進(jìn)行，避免施工事故的發(fā)生。