與傳統(tǒng)的沖擊或回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、泥漿循環(huán)護(hù)壁成孔技術(shù)相比，旋挖鉆進(jìn)無(wú)論從技術(shù)上還是設(shè)備上都具有很多優(yōu)點(diǎn)。
１、一機(jī)多用，實(shí)現(xiàn)多種鉆進(jìn)方式。在國(guó)外，大型樁孔和基礎(chǔ)施工用鉆機(jī)的設(shè)計(jì)充分利用液壓傳動(dòng)技術(shù)，采用模塊化組合設(shè)計(jì)方法，在主機(jī)不變的情況下，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，以滿足大型施工機(jī)械對(duì)不同施工方法的適應(yīng)性。在我國(guó)，把利用短螺旋鉆頭或鉆斗進(jìn)行干鉆或無(wú)循環(huán)泥漿鉆進(jìn)技術(shù)成孔制樁的的設(shè)備稱為旋挖鉆機(jī)，實(shí)際上它就是一種適應(yīng)不同施工方法的大型工程鉆機(jī)，除可進(jìn)行旋挖鉆進(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，雙動(dòng)力頭切割樁墻施工，以及進(jìn)行長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)(CFA工法)等，真正做到一機(jī)多用。
2、設(shè)備性能先進(jìn)，自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。旋挖鉆機(jī)為履帶式全液壓自行式鉆機(jī)，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(jī)的優(yōu)異性能，大部分旋挖鉆機(jī)制造商都在世界范圍內(nèi)選購(gòu)零部件，如美國(guó)卡特比勒(CAT)的底盤、德國(guó)的液壓系統(tǒng)、日本的電器等，這樣可延長(zhǎng)旋挖鉆機(jī)的整體壽命，不致因某一個(gè)部件損壞而影響其使用。旋挖鉆機(jī)機(jī)、電、液一體化高度集中，結(jié)構(gòu)緊湊，操縱靈活方便，機(jī)械化、自動(dòng)化程度高，施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)可自行移動(dòng)，自立桅桿，移動(dòng)、對(duì)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(shí)間，輔助時(shí)間少，時(shí)間利用率高。
3、鉆進(jìn)效率高。旋挖鉆機(jī)可根據(jù)地層情況配置不同的鉆頭，在粘性土層可使用長(zhǎng)鉆筒，加快鉆進(jìn)速度；對(duì)于砂卵石含量較大的地層可使用短鉆筒，配臵泥漿護(hù)壁，控制鉆速；對(duì)于含孤石、漂石及較硬巖石地層可換用長(zhǎng)、短螺旋鉆頭進(jìn)行處理，松動(dòng)后再換上鉆筒繼續(xù)鉆進(jìn)。與常規(guī)鉆機(jī)相比，旋挖鉆機(jī)回轉(zhuǎn)扭矩大，并可根據(jù)地層情況自動(dòng)調(diào)整。鉆壓大，并易于控制。同時(shí)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)4-6m／h，是普通回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的3-5倍，甚至更高L23。
4、成樁質(zhì)量好。旋挖鉆進(jìn)對(duì)地層擾動(dòng)小，護(hù)壁泥皮薄，形成的孔壁為粗糙型L23，有利于增加樁側(cè)摩阻力，保證樁基設(shè)計(jì)承載力。孔底沉渣少，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(wú)循環(huán)泥漿鉆進(jìn)，所用泥漿量?jī)H為正反循環(huán)鉆進(jìn)的l／10—1／20t31。因而，施工現(xiàn)場(chǎng)整潔，對(duì)環(huán)境造成的污染小。同時(shí)旋挖鉆進(jìn)振動(dòng)小，噪聲低。
二、旋挖鉆機(jī)施工中易出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施
1、卡埋鉆具。卡埋鉆具是旋挖鉆進(jìn)施工中最容易發(fā)生的、也是危害較大的事故，因此在施工過(guò)程中一定要采取積極主動(dòng)的措施加以預(yù)防，一旦出現(xiàn)事故，要采取有效措施及時(shí)處理。(1)較疏松的砂卵層或流砂層，孔壁易發(fā)生大面積塌方而造成埋鉆。在鉆遇此地層前，應(yīng)提前制定對(duì)策，如調(diào)整泥漿性能、埋設(shè)長(zhǎng)護(hù)筒等。(2)粘泥層一次進(jìn)尺太深孔壁易縮徑而造成卡鉆。所以，在這類地層鉆進(jìn)要控制一次進(jìn)尺量，如在15m以深鉆進(jìn)時(shí)，一次鉆進(jìn)深度最好不超過(guò)40cm 。(3)鉆頭邊齒、側(cè)齒磨損嚴(yán)重而無(wú)法保證成孔直徑，鉆筒外壁與孔壁間無(wú)間隙，如鉆進(jìn)過(guò)深，則易造成卡鉆。所以，鉆筒直徑一般應(yīng)比成孔直徑小6cm以上，邊齒、側(cè)齒應(yīng)加長(zhǎng)，以占鉆斗筒長(zhǎng)的2／3為宜，同時(shí)在使用過(guò)程中，鉆頭邊齒、側(cè)齒磨損后要及時(shí)修復(fù)。(4)因機(jī)械事故而使鉆頭在孔底停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致鉆頭筒壁四周沉渣太多或孔壁縮徑而造成卡埋鉆。因此，平時(shí)要注意鉆機(jī)本身的及時(shí)保養(yǎng)和維修，同時(shí)要調(diào)整好泥漿性能，使孔底在一定時(shí)間內(nèi)無(wú)沉渣。
2、處理措施。處理卡埋鉆的方法主要有：(1) 直接起吊法，即用吊車或液壓頂升機(jī)直接向上施力起吊。(2)鉆頭周圍疏通法，即用反循環(huán)或水下切割等方法，清理鉆筒四周沉渣，然后再起吊。(3)高壓噴射法，即在原鉆孔兩側(cè)對(duì)稱打2個(gè)小孔(小孔中心距鉆頭邊緣0．5m左右)然后下入噴管對(duì)準(zhǔn)被卡的鉆頭高壓噴射，直至兩孔噴穿，使原孔內(nèi)沉渣落入小孔內(nèi)，即可回轉(zhuǎn)提升被卡鉆頭。(4)護(hù)壁開(kāi)挖法，即卡鉆位臵不深時(shí)，用護(hù)筒、水泥等物品護(hù)壁，人工直接開(kāi)挖清理沉渣。
3、主卷?yè)P(yáng)鋼繩拉斷。鉆進(jìn)過(guò)程中如操作不當(dāng)，易造成主卷?yè)P(yáng)鋼繩拉斷。因此，鉆進(jìn)過(guò)程中，要注意提下鉆時(shí)卷?yè)P(yáng)機(jī)卷繩和出繩不可過(guò)猛或過(guò)松、不要互相壓咬，提鉆時(shí)要先釋放地層對(duì)鉆頭的包裹力或先用液壓系統(tǒng)起拔鉆具。如果鋼繩出現(xiàn)拉毛現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)更換，以免鋼繩拉斷而造成鉆具脫落事故。
4、動(dòng)力頭內(nèi)套磨損、漏油。發(fā)生這一現(xiàn)象的原因除了鉆機(jī)設(shè)計(jì)上存在欠缺外，主要是超鉆機(jī)設(shè)計(jì)能力鉆進(jìn)所致，所以要注意旋挖鉆機(jī)的設(shè)計(jì)施工能力，不要超負(fù)荷運(yùn)行。
5、塌孔。主要是因?yàn)殂@進(jìn)過(guò)程中不使用泥漿，或使用很少的泥漿，護(hù)壁效果差所致。為防止鉆孔坍塌，鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)保持孔內(nèi)水位適當(dāng)高出地下水位，同時(shí)注意控制鉆斗的升降速度，避免壓力擾動(dòng)。
三、旋挖鉆進(jìn)技術(shù)推廣應(yīng)用的制約因素——避短
旋挖鉆進(jìn)技術(shù)雖然具有以上諸多優(yōu)勢(shì)，也是以后鉆孔灌注樁成孔技術(shù)的發(fā)展方向之一，但是，在這一先進(jìn)技術(shù)的推廣應(yīng)用過(guò)程中，也存在一些制約因素，只有認(rèn)真分析這些不利因素，并采取有效措施加以克服，才能更好地發(fā)揮旋挖鉆進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。
1、設(shè)備價(jià)格較貴。通常情況下，鉆孔樁的樁徑一般為1．2—1．5m，在購(gòu)臵設(shè)備時(shí)，一般要考慮有安全儲(chǔ)備系數(shù)，所購(gòu)臵的旋挖鉆機(jī)的施工能力要稍大一些，因此目前應(yīng)用最多的旋挖鉆機(jī)的施工口徑在1．5-2m之間，這樣一臺(tái)旋挖鉆機(jī)的價(jià)格都在400萬(wàn)元以上，如果施工口徑再大一些，一臺(tái)鉆機(jī)加上配件的價(jià)格就要上千萬(wàn)元。對(duì)于一般的施工單位而言，尤其是對(duì)于絕大多數(shù)從事樁基施工的地質(zhì)隊(duì)，一次性投資幾百甚至上千萬(wàn)元購(gòu)臵設(shè)備，一是本身就很難有這么大一筆設(shè)備購(gòu)置資金，二是從現(xiàn)行的管理體制來(lái)看，即使有能力購(gòu)置這一先進(jìn)的施工設(shè)備，單位的領(lǐng)導(dǎo)也會(huì)考慮多方面因素而不會(huì)輕易購(gòu)置。
2、運(yùn)行成本較高。設(shè)備價(jià)格較貴，其運(yùn)行成本自然就會(huì)較高。根據(jù)鉆機(jī)制造商介紹以及用戶的實(shí)際使用情況來(lái)看，旋挖鉆機(jī)的全負(fù)荷正常工作壽命為6300h，超過(guò)這一壽命后，一些部件就需要更換修理，尤其是卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)主泵、動(dòng)力頭以及鉆桿等，這些部件都比較貴，損壞后更換時(shí)間也較長(zhǎng)。這就使得旋挖鉆機(jī)在實(shí)際使用中的運(yùn)行成本大大增加，相應(yīng)提高了樁基的施工成本。而目前由于樁基市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，加之市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不太規(guī)范，許多樁基工程都是經(jīng)過(guò)層層轉(zhuǎn)包后才到了施工企業(yè)手中，工程價(jià)格都比較低，已沒(méi)有太大的利潤(rùn)空間，如使用旋挖鉆機(jī)施工，雖然施工效率較高，工程質(zhì)量也較好，但利潤(rùn)卻很低甚至虧損。這也是許多施工企業(yè)將旋挖鉆機(jī)閑置不用，而仍采用傳統(tǒng)的相對(duì)比較落后的工法施工的主要原因。
3、工程量的制約。正由于旋挖鉆機(jī)價(jià)格較貴，運(yùn)行成本較高，這就對(duì)采用旋挖鉆機(jī)施工的工程提出了一定的要求，并不像傳統(tǒng)的樁基施工工藝，只要工程的地質(zhì)情況適合即可施工，而對(duì)工程本身沒(méi)有要求。首先，旋挖鉆機(jī)施工的工程量要大，場(chǎng)地要開(kāi)闊、平整。旋挖鉆機(jī)設(shè)備較重，一套設(shè)備一般要達(dá)到幾十噸甚至上百噸，如果單項(xiàng)工程量較小，則搬遷費(fèi)用很高，而且占用時(shí)間長(zhǎng)，時(shí)間利用率低，這些都不利于旋挖鉆機(jī)發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。所以，只有當(dāng)單項(xiàng)工程量較大時(shí)，使得旋挖鉆機(jī)能夠較長(zhǎng)時(shí)間在同一工地施工，減少搬遷費(fèi)用，提高時(shí)間利用率，才能較好地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。除了單項(xiàng)工程量要大外，維持一臺(tái)旋挖鉆機(jī)正常運(yùn)行的總的工程量也有一定的要求，按目前的情況，一般要達(dá)到每年鉆進(jìn)工作量在20000延米以上，工程造價(jià)在500萬(wàn)元以上，才能夠發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，由于設(shè)備較重、較大，要求施工場(chǎng)地比較開(kāi)闊、平整，且有一定硬度，以免鉆機(jī)沉陷。不能在地表松散、泥濘、沒(méi)有夯實(shí)的場(chǎng)地施工。其次，旋挖鉆機(jī)施工的工程，利潤(rùn)要高。由于旋挖鉆進(jìn)設(shè)備價(jià)格昂貴，運(yùn)行成本高，所以只有當(dāng)工程達(dá)到一定的利潤(rùn)率后，才有施工的價(jià)值。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，一般情況下，只有當(dāng)工程的毛利率達(dá)到50％以上時(shí)，才可以采用旋挖鉆機(jī)施工。
4、施工地層的制約。旋挖鉆進(jìn)適用于土層、砂層，以及較松散的、粒徑較小的卵礫石層，在粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土等粘性土層鉆進(jìn)效果最佳。而在硬巖層、較致密的卵礫石、孤石層施工比較困難，并容易發(fā)生孔內(nèi)事故和機(jī)械事故，體現(xiàn)不出旋挖鉆進(jìn)的優(yōu)越性。
