前言
??????? 旋挖鉆機作為一種近幾年逐漸被大家接受的成孔機械，在地下基礎(chǔ)施工中得到了普遍的認(rèn)同，但也出現(xiàn)了一些問題。通過查閱現(xiàn)有資料，現(xiàn)就旋挖鉆機和以往常用的沖擊、回轉(zhuǎn)鉆機進(jìn)行比較，對在樁基施工中選擇旋挖鉆機作為成孔機械的技術(shù)優(yōu)勢進(jìn)行分析，并對當(dāng)前使用旋挖鉆機施工中易出現(xiàn)的問題總結(jié)出普遍性的解決方案。
??????? 當(dāng)前幾種常用鉆機的分析對比
??????? 對沖擊鉆機的分析
??????? 沖擊鉆機屬于“軟硬統(tǒng)吃”的一種成孔機械，幾乎適用于各種地質(zhì)狀況，從粘性土、砂性土、到礫石層、卵石、漂石到軟巖、硬巖[5]。沖擊鉆機特別適用于山區(qū)丘陵嵌巖樁的成孔[1]。
??????? 沖擊鉆機也可以根據(jù)工地的實際情況自行組裝，并且具有操作簡單的特點。在鉆機的結(jié)構(gòu)和操作程序的繁簡上，沖擊鉆優(yōu)于回轉(zhuǎn)和旋挖鉆機，如果單從地質(zhì)條件考慮，不考慮工程進(jìn)度、經(jīng)濟效益的話，沖擊鉆均可使用；從成孔速度上比較，在特定的地層中，沖擊鉆機不及回轉(zhuǎn)和旋挖二種鉆機；從單孔成孔的每米造價上進(jìn)行比較，沖擊鉆機最高，回轉(zhuǎn)鉆機最低，旋挖鉆機的介于二者之間。
??????? 對回轉(zhuǎn)鉆機的分析
??????? 回轉(zhuǎn)鉆機中無論正循環(huán)還是反循環(huán)的鉆機，均適用于粘性土、含少量礫石、卵石的土層及各種巖層，不適用于大量卵石層[5]?；剞D(zhuǎn)鉆機特別適用于內(nèi)陸沖積層較厚的平原、沿海地區(qū)灘涂地區(qū)的摩擦樁成孔[1]。
??????? 從成孔速度上分析，回轉(zhuǎn)鉆機快于沖擊鉆機，不及旋挖鉆機。從工程造價上分析，回轉(zhuǎn)鉆機是三種鉆機中最經(jīng)濟的，價格最便宜的。
??????? 沖擊、回轉(zhuǎn)鉆機不足之處：
??????? 1.?污染環(huán)境，不環(huán)保
??????? 泥漿護(hù)壁和懸浮顆粒出渣均需要泥漿，而泥漿對現(xiàn)場和周圍環(huán)境均造成環(huán)境污染，無法滿足當(dāng)代社會日益重視的環(huán)境保護(hù)和文明施工的要求。循環(huán)泥漿，沉淀出渣需要泥漿池，這就要占用較大的施工場地。
??????? 2.?成孔速度慢
??????? 按照正常的施工質(zhì)量要求和一般地質(zhì)地層情況，回轉(zhuǎn)鉆機每天鉆孔8～10m[1]，而沖擊鉆成孔速度則更慢。
??????? 3.?適應(yīng)能力差
??????? 除沖擊鉆機的適應(yīng)能力強外，回轉(zhuǎn)鉆機不能對付含有大量卵石的地層。沖擊鉆機和回轉(zhuǎn)鉆機都只能鉆垂直孔，不能鉆斜孔。
??????? 4.?自動化程度低，操作工人勞動強度大，工作環(huán)境差
??????? 沖擊鉆機和回轉(zhuǎn)鉆機的自動化程度不高，基本是露天操作，工人工作的環(huán)境惡劣，已不符合現(xiàn)在社會人性化和高度自動化的潮流。
??????? 對旋挖鉆機的分析
??????? 旋挖成孔首先是通過底部帶有活門的桶式鉆頭的回轉(zhuǎn)破碎巖土,并直接將其裝入鉆頭內(nèi),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(huán)往復(fù),不斷地取土/卸土,直至鉆至設(shè)計深度。對粘結(jié)性好的巖土層,可采用干式或清水鉆進(jìn)工藝。而在松散易坍塌地層,則必須采用靜態(tài)泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)工藝[7]。
??????? 旋挖鉆機受地層地質(zhì)情況的制約較大，在硬巖層、較致密的卵礫石、孤石層時，鉆進(jìn)就變得比較困難，但可以針對硬巖層、粒徑超過100mm 的卵石層、直徑大于200mm 的漂石地層的配備筒式取芯鉆頭、沖抓錐鉆頭，以及螺旋鉆頭來克服由地層帶來的困難[1]。
??????? 旋挖鉆機的優(yōu)勢
??????? 1.?一機多用,實現(xiàn)多種鉆進(jìn)方式
??????? 在國外,大型樁孔和基礎(chǔ)施工用鉆機的設(shè)計充分利用液壓傳動技術(shù),采用模塊化組合設(shè)計方法,在主機不變的情況下,實現(xiàn)“一機多用”,以滿足大型施工機械對不同施工方法的適應(yīng)性[18]。在我國,旋挖鉆機常配合短螺旋鉆頭或鉆斗來進(jìn)行適應(yīng)不同的地層要求的旋挖鉆進(jìn)外,還可進(jìn)行套管或全套管鉆進(jìn),配備地下連續(xù)墻抓斗施工地下連續(xù)墻,以及進(jìn)行長螺旋鉆進(jìn)(CFA工法)[7] 等,真正做到一機多用。
??????? 2.?設(shè)備性能先進(jìn),自動化程度高,勞動強度低
??????? 旋挖鉆機為履帶式全液壓自行式鉆機,采用全套液壓系統(tǒng),有些還配備先進(jìn)的電腦操作系統(tǒng)。為了確保旋挖鉆機的優(yōu)異性能,大部分旋挖鉆機制造商都在世界范圍內(nèi)選購零部件,如美國卡特比勒(CAT)的底盤、德國的液壓系統(tǒng)、日本的電器等,這樣可延長旋挖鉆機的整體壽命,不致因某一個部件損壞而影響其使用[4]。
??????? 旋挖鉆機機、電、液一體化高度集中,結(jié)構(gòu)緊湊,操縱靈活方便,機械化、自動化程度高,施工現(xiàn)場內(nèi)可自行移動,自立桅桿,移動、對孔位方便、快捷。采用伸縮式鉆桿,節(jié)省了人力和加接鉆桿的時間,輔助時間少,時間利用率高[6]。
??????? 3.?鉆進(jìn)效率高
??????? 旋挖鉆機可根據(jù)地層情況配置不同的鉆頭,在粘性土層可使用長鉆筒,加快鉆進(jìn)速度;對于砂卵石含量較大的地層可使用短鉆筒,配置泥漿護(hù)壁,控制鉆速;對于含孤石、漂石及較硬巖石地層可換用長、短螺旋鉆頭進(jìn)行處理,松動后再換上鉆筒繼續(xù)鉆進(jìn)[4]。與常規(guī)鉆機相比,旋挖鉆機回轉(zhuǎn)扭矩大,并可根據(jù)地層情況自動調(diào)整。鉆壓大,并易于控制。同時由于旋挖鉆進(jìn)鉆頭直接從孔內(nèi)提取巖土,故其鉆進(jìn)速度非常高。一般情況下,在土層、砂層的鉆進(jìn)速度可達(dá)10m/h ,在粘土層可達(dá)4～6 m/ h ,是普通回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的3～5倍,甚至更高[2]。
??????? 4.?成樁質(zhì)量好
??????? 旋挖鉆進(jìn)對地層擾動小,孔壁泥皮薄,形成的孔壁為粗糙型[2] ,有利于增加樁側(cè)摩阻力,保證樁基設(shè)計承載力?？椎壮猎?易于清孔,提高樁端承載力。
??????? 5.?環(huán)境污染小
??????? 旋挖鉆進(jìn)為干式或無循環(huán)泥漿鉆進(jìn),所用泥漿量僅為正反循環(huán)鉆進(jìn)的1/10～1/20[5]。因而,施工現(xiàn)場整潔,對環(huán)境造成的污染小。同時旋挖鉆進(jìn)振動小,噪聲低。