旋挖鉆機鉆頭的選配與使用

　　影響旋挖鉆頭選用的因素很多，概括起來主要有三個方面：地層情況；鉆機功能；孔深、孔徑、沉碴厚度、護壁措施等。
　　一、目前常見旋挖鉆頭的分類
　　常見的旋挖鉆頭有螺旋鉆頭、旋挖鉆斗、筒式取芯鉆頭、擴底鉆頭、沖擊鉆頭、沖抓錐鉆頭和液壓抓斗，下面逐類簡單介紹。
　　1、螺旋鉆頭：
　　（1）錐形：雙頭雙螺，適用于堅硬基巖。雙頭單螺，適用于風化基巖、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米為中風化和強風化巖層，1米為微風化基巖對于中風化和強風化，用裝配合金截齒的雙頭單螺鉆頭鉆進即可；但對于微風化，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旋挖鉆機正常工作壓力下，在一小時左右的時間，可以完成1米深的堅硬基巖的鉆進。對于用旋挖在巖層中成孔而言，速度算是比較快的。
　　（2）直螺旋鉆頭：
　　a、斗齒直螺：雙頭雙螺，適用于砂土，膠結差的小直徑礫石層；雙頭單螺，適用于砂土、土層；單頭單螺，適用于膠結差的大直徑卵石，粘性土及硬膠泥。其特點是，對于非巖性地層，在無泥漿護壁成孔的施工條件下，鉆進速度較快，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。在北京北五環仰山橋成孔施工中，采用此種鉆頭，順利的穿過了膠結的卵礫石層，避免了普通鉆斗施工中鉆機的整體震動，有效的保護了鉆機液壓和電路系統等免受損壞。
　　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；按底板數量可分為雙層底斗和單層底斗；按開門數量可分為雙開門斗和單開門斗；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。以上結構形式相互組合，再加上是否帶通氣孔、開門機構的變化，可以組合出幾十種旋挖鉆斗。
　　2.1一般來說雙層底鉆斗適用地層范圍較寬，無論是流動性較強的沙層，還是粘性較強的土層，都可以采用；而單層底的只適用于粘性較強的土層，對于流動性較強的流沙層則不適用，無法將鉆進沉渣撈出孔外。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。對于粘性較強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，操作起來靈活方便，能有效的壓縮非鉆進流程的時間。
　　2.2直齒鉆斗的斗齒與鉆斗底蓋和進齒面均成45°角，進尺速度快，適用于地質較軟的土層等地層；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、對斗齒摩擦比較多的沙土層或者沙層，進尺速度比直齒慢，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。因為牙輪取芯鉆頭主要用于硬巖鉆進，且鉆取的環狀面積大，如果有條件的還可以通在在鉆頭部分加裝反循環鉆進，以提高鉆進效率。
　　4、擴底鉆頭
　　在樁徑不增大樁深不增加的基礎上，設計部門往往通過擴底樁來實現單樁承載力的提高。旋挖鉆機進行擴底是無需任何改動就可施工的，只需選用擴底鉆頭即可。擴底鉆頭常用的以機械式為主，這種鉆頭使用和維護都比較簡單，有上開式和下開式的，張開機構一般為四連桿的，用于土層、強風化、中風化地層甚至堅硬基巖。由于旋挖鉆進是非循環鉆進，擴底完成后用清渣桶清渣即可。但是對于擴底部位比較黏滑的地層，四連桿機構不易打開，實現擴底往往比較困難，在徐州電廠試樁工程施工中就遇到了這樣的問題。這時需要根據實際情況改進鉆齒，使鉆齒能在擴底地層中吃住勁，才能實現進尺。
　　5、沖擊鉆頭、沖抓錐鉆頭
　　在鉆進大直徑卵石、大漂石和堅硬基巖，使用沖擊鉆頭、沖抓錐鉆頭配合旋挖鉆進特別有效，這類鉆頭的使用是通過旋挖機副鉤吊掛來作業，因為要有沖擊作用，所以要求副鉤具有自由放繩功能效果才能更好。這種鉆進工藝，因為對鉆機功能有更多要求，所以在實際施工中較少用到。
　　6、液壓抓斗
　　目前連續墻和防滲墻的施工工程日趨見多，如果對旋挖鉆機作機械上的相應改動，將鉆機桅桿和鉆桿改為液壓抓斗，就可進行地下連續墻的施工。比如說意大利土力系列的鉆機，有很多型號是多功能底盤，可以進行旋挖成孔和地連墻成槽的相互轉換。
　　二、根據地質情況選用鉆頭
　　旋挖鉆機主要的功能是在地表形成孔槽，工作對象是淺層地質，以沙土為主，同時也會遇到卵石層，甚至是基巖。由于地層情況是千變萬化的，同時淺層地質受人類活動的影響比較大，相對于深層地質來講，其規律性更是難以把握，所以旋挖鉆機工作的對象是特別復雜的。前面已經介紹了不同鉆頭所適用的地層，現在總結介紹一下根據不同的地質情況，來選擇相應的鉆頭。歸納起來有以下幾類。
　　（1）粘土：選用最常用的直齒錐桶鉆斗，鉆進速度快，而且卸土輕松方便；（2）淤泥、粘性不強土層、砂土、膠結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。需要說明的是，螺旋鉆頭用于土層（除淤泥外）皆有效，但一定有在沒有地下水、地層穩定的情況下使用，以免產生抽吸作用造成卡死；（5）膠結好的卵礫石和強風化巖石：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，還要采取分級鉆進工藝。
　　三、根據旋挖鉆機的功能配置來選擇鉆頭、鉆具
　　如果旋挖鉆機具有地下連續墻成槽的功能，可以選配液壓抓斗或雙輪銑進行連續墻的成槽施工。如果副卷揚有自動放繩功能，可選擇沖擊鉆頭和沖抓鉆頭鉆進大直徑卵石或漂石。如果配備有氣室和水龍頭可進行氣液鉆進。如果配備有雙動力頭或搓管機的，可進套管鉆進，這是鉆進中順利通過流砂、破碎卵礫石、淤泥層的非常有效的工法。
　　需要進一步說明的是，在灌注樁成孔施工中，相對于其它鉆進機械來講，雖然旋挖鉆機的效率是比較高的，但旋挖鉆機并不是萬能的。而且旋挖鉆機的價格比較高，維修保養負擔比較重，由此造成成本比較高，因此是否選擇旋挖鉆機進行施工，要根據工程的具體情況，權衡利弊后做出選擇。