樁基工程中沖孔打樁機(jī)的應(yīng)用及展望

陳小偉?楊化渠?王志隆

摘要：沖孔打樁機(jī)是建筑施工過程中的重要工具，具有提質(zhì)增效的作用，在建筑行業(yè)中應(yīng)用日漸頻發(fā)。針對此，本文主結(jié)合沖孔機(jī)在樁基工程中的應(yīng)用和其鉆進(jìn)原理，把控關(guān)鍵的施工要點(diǎn)，提出常見的事故及防控方法，進(jìn)而保證成孔質(zhì)量，以為工程實(shí)踐提供有效支撐。

關(guān)鍵詞：沖孔打樁機(jī);施工方法;成孔質(zhì)量;事故處理;展望

引言：

目前，建筑規(guī)模及速度不斷擴(kuò)增的背景下，各地區(qū)高層建筑、橋梁、鐵路工程等建筑設(shè)施的數(shù)目持續(xù)上升，此時(shí)，大口徑基礎(chǔ)樁工程得以推廣應(yīng)用。但是，因?yàn)楦邔咏ㄖ?、大?xiàng)目橋梁鐵路等復(fù)雜工程的內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜，載荷重，對承載、沉陷防控等性能要求較高。而樁是豎向埋進(jìn)地層中而底層巖土深處傳遞載荷的一種受力桿件，建筑施工過程，以現(xiàn)場澆筑的鋼筋混凝土樁，通過機(jī)械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等方法在地基中形成樁孔，并將鋼筋籠內(nèi)置其中，以混凝土管制成樁，此即為樁基工程。而這其中鉆孔灌注視為關(guān)鍵，如何高效、高質(zhì)的實(shí)時(shí)鉆孔作業(yè)至關(guān)重要。而沖擊式鉆進(jìn)方法是作為常用的鉆孔技術(shù)之一，在樁基工程中具有廣泛應(yīng)用性，沖孔打樁機(jī)以動(dòng)力裝置為驅(qū)動(dòng)，來提升沖擊重錘的高度，以此提升其沖擊力，而后，讓其自然落下便可更大的沖破碎能力，使得樁孔直徑和深度更大，且其對施工工藝、地層要求較低，在樁基工程中具有較大的應(yīng)用優(yōu)勢。鑒于此，下文將重點(diǎn)闡釋沖孔打樁機(jī)在樁基工程中的應(yīng)用原理、特性、問題，透過工程實(shí)例梳理全流程的應(yīng)用特性。

一、工程實(shí)例

因鐵路工程樁基工程大、耗時(shí)、耗材高，故而，研究選用中國鐵建中鐵十五局集團(tuán)公司承建的武廣客運(yùn)專線DK1932+970至DK1952+92202鋪架段匯線共有橋梁11座作為應(yīng)用實(shí)例，其樁基工程施工中使用的是沖擊成孔灌注樁，沖孔打樁機(jī)選用的某國企的CK1500型號，以此為例分析其現(xiàn)場施工中的應(yīng)用方法、成孔質(zhì)量問題、處理方法等。

二、沖孔打樁機(jī)應(yīng)用原理

樁基工程中沖孔打樁機(jī)應(yīng)用的基礎(chǔ)是鉆孔定位，其是確保樁基位置準(zhǔn)確性的必要前提，為使其不偏離準(zhǔn)確位置，應(yīng)預(yù)挖坑埋設(shè)孔口管，而后，再試試開孔鉆進(jìn)，具體的施工步驟如下： 先根據(jù)預(yù)設(shè)的孔位，在預(yù)先開挖之前，先拉十字線將樁位中心對準(zhǔn)，保護(hù)好十字線的4個(gè)固定點(diǎn)，然后，再實(shí)施開挖，并將孔口管下入。其中，護(hù)筒內(nèi)徑需大于樁外徑30mm左右，高度為1m，以6-8mm厚的鋼板卷制備而成，埋深應(yīng)大于填土層，并以十字線測定其對中后，再埋設(shè)固定，護(hù)筒示意圖如圖1。

同時(shí)，沖孔打樁機(jī)安裝現(xiàn)場應(yīng)平整夯實(shí)，若為松軟土地，則應(yīng)以枕木鋪墊方式進(jìn)行預(yù)處理，以設(shè)備在樁基工程應(yīng)用古城中出現(xiàn)沉降、移位問題，造成鉆孔失誤;而且，在鉆機(jī)安裝時(shí)應(yīng)確保機(jī)架的水平，以樁位進(jìn)行安裝對位，并檢測鉆機(jī)各構(gòu)成組件連接是否正確，潤滑部位進(jìn)行潤滑油補(bǔ)給，并清除鉆機(jī)上的雜物，確保各類安全防護(hù)裝置安裝到位，完成上述操作后， 再啟動(dòng)電機(jī)，空轉(zhuǎn)3-5min，檢查鉆機(jī)是否運(yùn)行正常。而后，便進(jìn)入鉆孔開挖作業(yè)流程，在初始階段應(yīng)以小沖程進(jìn)行，孔底到達(dá)護(hù)簡腳下3-4m后，結(jié)合具體情況適度調(diào)大沖程鉆孔時(shí)，需實(shí)施觀測鋼絲繩的回彈狀況，通過鉆追沖擊聲來判定孔底情況，應(yīng)秉承勤松動(dòng)、少松繩的原則，將孔內(nèi)水泥降水平面保持在大于護(hù)簡腳Q5m以上、護(hù)筒頂面Q3m以下，以規(guī)避因泥漿蕩漾損壞護(hù)筒腳孔壁，或是泥漿溢出。

三、沖孔打樁機(jī)在樁基工程應(yīng)用中的常見問題及防控方法

（一）卡鉆事故

在沖孔打樁機(jī)應(yīng)用過程中通常因各種問題而常常發(fā)生卡鉆問題，需要通過相應(yīng)的方法加以防控和解決。

（1）事故誘因：在沖擊成孔作業(yè)時(shí)造成卡鉆事故的原因較多，如軟弱地層中發(fā)生縮孔、堅(jiān)硬地層中的鉆頭傾斜、沒有及時(shí)清理鉆渣、孔內(nèi)有異物落入以及鉆機(jī)操作人員操作不當(dāng)?shù)取?/p>

（2）解決方法：針對以上情況可使用以下方法進(jìn)行處理：針對縮孔卡鉆，需要上下提動(dòng)鉆頭即可解決;若再無法解決，則采用振杠沖擊鉆頭使鉆頭脫離土層; 若再無法解決，利用水下爆破方法采用炸藥炸開嵌固的石頭。

（二）掉鉆問題

掉鉆事故主要因?yàn)殇摻z繩斷裂或者是鉆頭和鋼絲繩連接處的套環(huán)損壞導(dǎo)致。因此，在施工過程中要定期檢查、更換鉆頭、鋼絲繩及各關(guān)鍵零部件，在發(fā)現(xiàn)鉆頭及鋼絲繩有損毀、斷裂時(shí)，需及時(shí)換新或維修潤滑，以免發(fā)生掉鉆問題，造成人員傷害。如果發(fā)生掉鉆事故，要及時(shí)將鉆頭打撈上來，否則，鉆頭容易被沉渣埋住造成經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也影響了后續(xù)打孔。

（三）傳動(dòng)系統(tǒng)故障

傳動(dòng)系統(tǒng)是沖孔打樁機(jī)的核心構(gòu)建，其構(gòu)成較為復(fù)雜，涵蓋齒輪減速器、卷揚(yáng)滾筒等多個(gè)傳動(dòng)部件，一旦某個(gè)部件或部位產(chǎn)生故障，則直接影響鉆進(jìn)的效率，加速整個(gè)設(shè)備的磨損，影響其應(yīng)用性能和受用壽命。而解決該問題的關(guān)鍵是定期的檢查維護(hù)，日常中，應(yīng)根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，定期對關(guān)鍵部位的潤滑點(diǎn)和油嘴加注潤滑油，而且，要實(shí)時(shí)關(guān)注齒輪減速器潤滑油油位高度，每間隔2-3個(gè)更換一次潤滑油，以確保其維持在標(biāo)高線以上，而且，在樁基工程應(yīng)用過程中，工程監(jiān)管及施工人員應(yīng)實(shí)時(shí)觀察沖孔打樁機(jī)的傳動(dòng)性能，以便及早發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)排查、定位故障源，進(jìn)行針對性的處理。

四、成孔質(zhì)量的控制

混凝土灌注樁承載能力的影響因素眾多，而最主要的因素之一便是沖擊鉆成孔質(zhì)量。加強(qiáng)成孔質(zhì)量的控制可有效防止發(fā)生樁孔偏斜、縮徑和塌孔等現(xiàn)象發(fā)生，保證施工質(zhì)量。因此，對于成孔質(zhì)量的控制主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）采用隔孔施工的鉆孔程序使用沖孔打樁機(jī)進(jìn)行成孔作業(yè)，在既有的混凝土強(qiáng)度下保證鉆頭的振動(dòng)對周圍成孔產(chǎn)生的影響在最小范圍內(nèi)。（2）作業(yè)過程中定時(shí)檢測鉆架，保證鉆孔的垂直度，便于鋼筋籠和導(dǎo)管的順利沉放，從而為后續(xù)作業(yè)提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。（3）最后，還需要對鉆機(jī)各個(gè)組成部分進(jìn)行檢查和維修，如接合處的螺紋、鋼絲繩等，保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和完整性，保證鉆孔質(zhì)量。

五、結(jié)論與展望

因沖孔打樁機(jī)以高速傳動(dòng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)支撐，可帶動(dòng)鉆頭進(jìn)行高效、高質(zhì)的沖擊鉆孔，提升樁基工程施工的效率，達(dá)到節(jié)能人力、財(cái)力的目的，與當(dāng)前節(jié)能降耗的建筑業(yè)發(fā)展需求相一致，為此，優(yōu)化其自身及應(yīng)用性能成為當(dāng)下研究的重點(diǎn)。而鑒于其目前多采用手動(dòng)機(jī)械式操控，頻發(fā)離合器抱閘操作，耗費(fèi)大量人工，為此，未來將自動(dòng)化控制技術(shù)引入其中，通過全自動(dòng)化或半自動(dòng)化的設(shè)計(jì)，來提升沖孔打樁機(jī)的智能操控性能。在信息化、智能化高速發(fā)展的今天，結(jié)合相關(guān)軟硬件配合可將自動(dòng)控制技術(shù)融入到?jīng)_孔打樁機(jī)作業(yè)中，通過程序控制實(shí)現(xiàn)其全自動(dòng)化或半自動(dòng)化操作，達(dá)到1人值守甚至無人值守的效果，可有效緩解人力勞動(dòng)投入，提高工程質(zhì)量和工程效益。同時(shí)也可以節(jié)約大量能源，降低工程造價(jià)，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]周慶固.工程鉆探技術(shù)及施工方法實(shí)例[M].北京：地質(zhì)出版社，1987：1.1021.

[2]楊浩軍，齊小茹，余立成.沖擊鉆孔樁機(jī)在基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用[J].建筑機(jī)械化，2005 （10）：53254