近年來，隨著國家重點工程對樁孔質量、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已悄然興起，越來越受到施工者的關注。旋挖鉆機成樁亦稱回轉斗成樁、取土成樁，在覆蓋層施工具有成孔質量好、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)定液護壁，一般覆蓋層采用泥漿護壁。由于我國地域廣闊，地質條件較為復雜，旋挖鉆機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，就旋挖鉆機成孔過程中如何避免坍塌、埋鉆等事故談談施工經(jīng)驗，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
采用旋挖鉆機取土成孔，成樁工藝：定樁位→埋護筒→注泥漿→鉆進取土→一次清孔→放鋼筋籠→插入導管→二次清孔→砼灌注→拔出護筒。施工中最大的難題是鉆孔作業(yè)至5～13米亞粘土層時，樁孔縮徑現(xiàn)象嚴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尺度及回轉斗提升速度等方面顯得經(jīng)驗不足外，最大的影響在于靜態(tài)泥漿的配比、鉆具的結構及護筒的埋護不合理，易造成護壁泥皮過薄、鉆具下方負壓過高及孔口滲透，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。針對工程的地質情況，加強泥漿技術，重新調(diào)整泥漿配比，控制泥漿比重，提高泥粉質量，增加粘性及潤滑感，適當添加處理劑，增強絮凝能力，確保護壁泥皮的厚度及強度。初次注入泥漿，盡量豎直向下沖擊在樁孔中間，避免泥漿沿護筒側壁下流沖塌護筒根部，造成護筒根部基土的松軟，正式鉆進前，再倒入2～3袋膨潤土，啟動鉆機的高速甩土功能，進行充分攪拌，提高膨潤土的含量，增大護筒底部同基土結合處護壁泥皮的厚度，防止鉆進過程孔口滲漏坍塌。
四、護筒的埋護
針對現(xiàn)場地質情況，專門定制高4米、厚10毫米、直徑φ1.2米的護筒。護筒內(nèi)徑尺寸較大，能貯存足夠的泥漿，在鉆桿提出樁孔時，可確保護筒內(nèi)的水壓，維護孔壁泥皮的穩(wěn)定。同時單邊鍘隙達到200毫米，可有效避免回轉斗升降過程碰撞、刮拉護筒，保護孔口的穩(wěn)固。鉆進過程，操作手憑經(jīng)驗目測對孔定位，工作強度加大，易于疲勞，且精度低，容易造成孔的偏差及砼的超方。舜杰公司的鉆機具有快速回轉自動定位功能，每個工作循環(huán)均能精確對孔定位，即降低了操作手的勞動強度，同時能保證成孔質量，有效解決了大護筒帶來的負面影響。特制4米超高護筒，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、沖擊對樁孔的影響。護筒埋設的傳統(tǒng)方法：先用φ800毫米的回轉斗鉆至護筒深度，側壁安裝邊刀擴至護筒外徑尺寸，副卷吊起，放入護筒，校正，層層填埋夯實。采用傳統(tǒng)方法，勞動強度大，效率低，耗時長，埋設護筒通常需要3～4小時，幾乎占到總成孔時間的一半。新研發(fā)一種超長護筒專用驅動器，固定在動力頭下端的承撞體上，通過銷軸，將護筒直接安裝在驅動器上，利用動力頭邊旋轉邊加壓的功能，將護筒壓至規(guī)定的埋設位置，再取土成孔。有效提高護筒跟土壤的結合度，增強抗外界振動、沖擊的能力，在注漿或提升回轉斗時有效防止?jié)B水、漏漿現(xiàn)象的發(fā)生，降低孔口坍塌的概率，節(jié)約了時間，提高了效率，降低了強度。護筒離地應控制在150～300毫米，除保護孔口防止坍塌外，還用以防止表面水或地面漏漿、雜物等滑落孔中。
五、回轉斗的結構
施工初期，有的設備租賃公司采用自制的雙門底開式回轉斗，圓柱型盛料桶，側壁無泥漿導流槽，底盤無側齒，使用中發(fā)現(xiàn)，液壓系統(tǒng)壓力偏高，回轉斗提升力明顯增大，且樁徑縮孔現(xiàn)象較為嚴重。經(jīng)舜杰公司技術人員分析，主要原因在于回轉斗的結構不合理，提升回轉斗時下方產(chǎn)生較大負壓，從而導致提升阻力增大及孔壁收縮、坍塌。通過改進，將回轉斗盛料桶改為圓錐式，側壁加焊導流槽，以有利于在樁孔內(nèi)的導向及泥漿的導流，減小樁孔內(nèi)的負壓。同時底盤加焊側齒，適當控制回轉斗與刀尖間的距離，防止回轉斗升降旋轉時碰壞孔壁?，F(xiàn)場表明，改進后的回轉斗在提升過程中，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、鉆機的鉆進控制
鉆進過程，回轉斗的底盤斗門必須保證處于關閉狀態(tài)，以防止回轉斗內(nèi)砂土或粘土落入護壁泥漿中，破壞泥漿的配比；每個工作循環(huán)嚴格控制鉆進尺度，避免埋鉆事故；同時應適當控制回轉斗的提升速度。施工實踐表明，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規(guī)范操作，避免成孔的坍塌。如鋼筋籠下放過程，應吊車吊起、堅直、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
施工中影響樁孔坍塌的因素很多，最重要的一點，就是如何因地制宜，有效針對不同的地質情況，制定相應的施工工藝，以確保鉆進成孔的順利進行，避免施工事故的發(fā)生。