旋挖鉆機(jī)鉆頭的選配與使用

　　影響旋挖鉆頭選用的因素很多，概括起來(lái)主要有三個(gè)方面：地層情況；鉆機(jī)功能；孔深、孔徑、沉碴厚度、護(hù)壁措施等。
　　一、目前常見(jiàn)旋挖鉆頭的分類
　　常見(jiàn)的旋挖鉆頭有螺旋鉆頭、旋挖鉆斗、筒式取芯鉆頭、擴(kuò)底鉆頭、沖擊鉆頭、沖抓錐鉆頭和液壓抓斗，下面逐類簡(jiǎn)單介紹。
　　1、螺旋鉆頭：
　?。?）錐形：雙頭雙螺，適用于堅(jiān)硬基巖。雙頭單螺，適用于風(fēng)化基巖、卵石、含冰凍土等。以上鉆頭配裝各種合金頭截齒，通過(guò)齒型、螺距、螺旋升角的變化又可派生出很多類型的鉆頭。在北京昌平暢春園跨湖橋梁施工中，樁徑1.2米，要求樁尖入巖2.5米，其中1.5米為中風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化巖層，1米為微風(fēng)化基巖對(duì)于中風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化，用裝配合金截齒的雙頭單螺鉆頭鉆進(jìn)即可；但對(duì)于微風(fēng)化，則必須選用雙頭雙螺的錐形短螺旋鉆頭。此種鉆頭，在土力R625旋挖鉆機(jī)正常工作壓力下，在一小時(shí)左右的時(shí)間，可以完成1米深的堅(jiān)硬基巖的鉆進(jìn)。對(duì)于用旋挖在巖層中成孔而言，速度算是比較快的。
　?。?）直螺旋鉆頭：
　　a、斗齒直螺：雙頭雙螺，適用于砂土，膠結(jié)差的小直徑礫石層；雙頭單螺，適用于砂土、土層；單頭單螺，適用于膠結(jié)差的大直徑卵石，粘性土及硬膠泥。其特點(diǎn)是，對(duì)于非巖性地層，在無(wú)泥漿護(hù)壁成孔的施工條件下，鉆進(jìn)速度較快，孔口卸土也非常方便。適合于陜西等黃土高原地區(qū)的成孔施工。
　　b、截齒直螺：有雙螺、三螺和四螺，適用于是硬基巖或卵礫石。在北京北五環(huán)仰山橋成孔施工中，采用此種鉆頭，順利的穿過(guò)了膠結(jié)的卵礫石層，避免了普通鉆斗施工中鉆機(jī)的整體震動(dòng)，有效的保護(hù)了鉆機(jī)液壓和電路系統(tǒng)等免受損壞。
　　2、旋挖鉆斗
　　按所裝鉆齒可分為截齒鉆斗和斗齒鉆斗，斗齒鉆斗又可分為直齒（T25齒）鉆斗和螺旋齒鉆斗；按底板數(shù)量可分為雙層底斗和單層底斗；按開(kāi)門數(shù)量可分為雙開(kāi)門斗和單開(kāi)門斗；按桶的錐度可分為錐桶鉆斗和直桶鉆斗；按底板形狀可分為鍋底鉆斗和平底鉆斗。以上結(jié)構(gòu)形式相互組合，再加上是否帶通氣孔、開(kāi)門機(jī)構(gòu)的變化，可以組合出幾十種旋挖鉆斗。
　　2.1一般來(lái)說(shuō)雙層底鉆斗適用地層范圍較寬，無(wú)論是流動(dòng)性較強(qiáng)的沙層，還是粘性較強(qiáng)的土層，都可以采用；而單層底的只適用于粘性較強(qiáng)的土層，對(duì)于流動(dòng)性較強(qiáng)的流沙層則不適用，無(wú)法將鉆進(jìn)沉渣撈出孔外。雙門鉆斗適用地層范圍也較寬，適用于大部分地層；單門鉆斗只是用于大直徑的卵石及硬膠泥。對(duì)于粘性較強(qiáng)的土層及直徑較大的卵石和硬膠泥地層，采用單層底和單門鉆斗，在孔口容易卸土，操作起來(lái)靈活方便，能有效的壓縮非鉆進(jìn)流程的時(shí)間。
　　2.2直齒鉆斗的斗齒與鉆斗底蓋和進(jìn)齒面均成45°角，進(jìn)尺速度快，適用于地質(zhì)較軟的土層等地層；螺旋齒鉆斗的斗齒與鉆斗底蓋成30°角，角度稍小，適用于硬度稍大、對(duì)斗齒摩擦比較多的沙土層或者沙層，進(jìn)尺速度比直齒慢，但比直齒耐用，遇到小的卵石，也不易被掰斷斗齒。
　　3、筒式取芯鉆頭
　　目前常見(jiàn)的有兩種：截齒筒鉆（適用于中硬基巖和卵礫石），牙輪筒鉆（適用于堅(jiān)硬基巖和大漂石）。在筒式取芯鉆的兩大類鉆頭中，又有帶取芯裝置和不帶取芯裝置之分，主要取決于取芯的難度。因?yàn)檠垒喨⌒俱@頭主要用于硬巖鉆進(jìn)，且鉆取的環(huán)狀面積大，如果有條件的還可以通在在鉆頭部分加裝反循環(huán)鉆進(jìn)，以提高鉆進(jìn)效率。
　　4、擴(kuò)底鉆頭
　　在樁徑不增大樁深不增加的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)部門往往通過(guò)擴(kuò)底樁來(lái)實(shí)現(xiàn)單樁承載力的提高。旋挖鉆機(jī)進(jìn)行擴(kuò)底是無(wú)需任何改動(dòng)就可施工的，只需選用擴(kuò)底鉆頭即可。擴(kuò)底鉆頭常用的以機(jī)械式為主，這種鉆頭使用和維護(hù)都比較簡(jiǎn)單，有上開(kāi)式和下開(kāi)式的，張開(kāi)機(jī)構(gòu)一般為四連桿的，用于土層、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化地層甚至堅(jiān)硬基巖。由于旋挖鉆進(jìn)是非循環(huán)鉆進(jìn)，擴(kuò)底完成后用清渣桶清渣即可。但是對(duì)于擴(kuò)底部位比較黏滑的地層，四連桿機(jī)構(gòu)不易打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)底往往比較困難，在徐州電廠試樁工程施工中就遇到了這樣的問(wèn)題。這時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況改進(jìn)鉆齒，使鉆齒能在擴(kuò)底地層中吃住勁，才能實(shí)現(xiàn)進(jìn)尺。
　　5、沖擊鉆頭、沖抓錐鉆頭
　　在鉆進(jìn)大直徑卵石、大漂石和堅(jiān)硬基巖，使用沖擊鉆頭、沖抓錐鉆頭配合旋挖鉆進(jìn)特別有效，這類鉆頭的使用是通過(guò)旋挖機(jī)副鉤吊掛來(lái)作業(yè)，因?yàn)橐袥_擊作用，所以要求副鉤具有自由放繩功能效果才能更好。這種鉆進(jìn)工藝，因?yàn)閷?duì)鉆機(jī)功能有更多要求，所以在實(shí)際施工中較少用到。
　　6、液壓抓斗
　　目前連續(xù)墻和防滲墻的施工工程日趨見(jiàn)多，如果對(duì)旋挖鉆機(jī)作機(jī)械上的相應(yīng)改動(dòng)，將鉆機(jī)桅桿和鉆桿改為液壓抓斗，就可進(jìn)行地下連續(xù)墻的施工。比如說(shuō)意大利土力系列的鉆機(jī)，有很多型號(hào)是多功能底盤，可以進(jìn)行旋挖成孔和地連墻成槽的相互轉(zhuǎn)換。
　　二、根據(jù)地質(zhì)情況選用鉆頭
　　旋挖鉆機(jī)主要的功能是在地表形成孔槽，工作對(duì)象是淺層地質(zhì)，以沙土為主，同時(shí)也會(huì)遇到卵石層，甚至是基巖。由于地層情況是千變?nèi)f化的，同時(shí)淺層地質(zhì)受人類活動(dòng)的影響比較大，相對(duì)于深層地質(zhì)來(lái)講，其規(guī)律性更是難以把握，所以旋挖鉆機(jī)工作的對(duì)象是特別復(fù)雜的。前面已經(jīng)介紹了不同鉆頭所適用的地層，現(xiàn)在總結(jié)介紹一下根據(jù)不同的地質(zhì)情況，來(lái)選擇相應(yīng)的鉆頭。歸納起來(lái)有以下幾類。
　　（1）粘土：選用最常用的直齒錐桶鉆斗，鉆進(jìn)速度快，而且卸土輕松方便；（2）淤泥、粘性不強(qiáng)土層、砂土、膠結(jié)較差粒徑較小的卵石層：可配用雙層底、帶螺旋齒的鉆斗；（3）硬膠泥：選用單進(jìn)土口的（單雙底皆可）旋挖鉆斗，或斗齒直螺；（4）凍土層：含冰量少的可用斗齒直形螺鉆斗和旋挖鉆斗，含冰量大的可用錐形螺旋鉆頭。需要說(shuō)明的是，螺旋鉆頭用于土層（除淤泥外）皆有效，但一定有在沒(méi)有地下水、地層穩(wěn)定的情況下使用，以免產(chǎn)生抽吸作用造成卡死；（5）膠結(jié)好的卵礫石和強(qiáng)風(fēng)化巖石：需要配備錐形螺旋鉆頭和雙層底的旋挖鉆斗（粒徑較大的用單口，粒徑小的用雙口），配用合金斗齒（子彈頭）效果更好；（6）中風(fēng)化基巖：按照工藝先后順序，可以依次配用截齒筒式取心鉆頭→錐形螺旋鉆頭→雙層底的旋挖鉆斗；或者截齒直形螺旋鉆頭→雙層底的旋挖鉆斗；（7）微風(fēng)化基巖：按照工藝先后順序，依次配用牙輪筒式取心鉆頭→錐形螺旋鉆頭→雙層底的旋挖鉆斗。如果直徑偏大，還要采取分級(jí)鉆進(jìn)工藝。
　　三、根據(jù)旋挖鉆機(jī)的功能配置來(lái)選擇鉆頭、鉆具
　　如果旋挖鉆機(jī)具有地下連續(xù)墻成槽的功能，可以選配液壓抓斗或雙輪銑進(jìn)行連續(xù)墻的成槽施工。如果副卷?yè)P(yáng)有自動(dòng)放繩功能，可選擇沖擊鉆頭和沖抓鉆頭鉆進(jìn)大直徑卵石或漂石。如果配備有氣室和水龍頭可進(jìn)行氣液鉆進(jìn)。如果配備有雙動(dòng)力頭或搓管機(jī)的，可進(jìn)套管鉆進(jìn)，這是鉆進(jìn)中順利通過(guò)流砂、破碎卵礫石、淤泥層的非常有效的工法。
　　需要進(jìn)一步說(shuō)明的是，在灌注樁成孔施工中，相對(duì)于其它鉆進(jìn)機(jī)械來(lái)講，雖然旋挖鉆機(jī)的效率是比較高的，但旋挖鉆機(jī)并不是萬(wàn)能的。而且旋挖鉆機(jī)的價(jià)格比較高，維修保養(yǎng)負(fù)擔(dān)比較重，由此造成成本比較高，因此是否選擇旋挖鉆機(jī)進(jìn)行施工，要根據(jù)工程的具體情況，權(quán)衡利弊后做出選擇。