国内旋挖钻机的现状与施工要点

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概述
　　旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。旋挖钻机采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测、调整、孔深数码显示等。旋挖钻机配合不同钻具，适用于干式（短螺旋）或湿式（回转斗）及岩层（岩心钻）的成孔作业。旋挖钻机还可配挂长螺旋钻、地下连续墙抓斗、振动桩锤等，实现多功能特点，其施工效率高，是市政建设、铁路、公路桥梁、地下连续墙、水利、防渗护坡等理想的基础施工设备。旋挖钻机适用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、沙土层以及短螺旋不能钻进的含有部分卵石、碎石的地层。采用岩心钻头，还可嵌入岩层。
　　一、旋挖钻机国内的现状
# H* l! C5 |% o7 K1 W. f( w　　目前国内已开发旋挖钻机的主要企业见表１：
　　表１：国内已开发旋挖钻机的主要企业
　　序号 企业
+ I3 e  V& f! d( o7 A　　生产型号与特点 适用范围
1 徐工集团公司

ＲＤ１８ 动力头扭矩： １８０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００ｍｍ－２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
2 三一

ＳＹＲ２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
3 北京经纬巨力工程机械有限公司
4 ?4 k8 j: L) X6 k  o
ＺＹ－１２０，ＺＹ－２００动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：４０－６０ｍ
$ ^8 M- t; g  q) F: D% W4 河北石家庄煤矿机械公司
ＸＺ－２０，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
6 [* t' K; w- L* D钻进深度：６０ｍ
5 内蒙古工程机械有限公司
ＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
) b7 \* C" Z4 t7 l. m# b7 h钻进深度：６０ｍ
6 连云港黄海机械厂
8 Q; ]- p0 S( k
ＧＺＸ－１２，动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
% W8 ^. P: k( o+ F# [. Y% [- S钻进深度：４０ｍ
7 兰州建筑通用机械总厂
ＺＹ－１５０，ＺＹ－２２０，动力头扭矩：１５０ｋＮ·ｍ，２２０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
& I7 V+ h$ U3 X( G- y& Z& O钻进深度：４０－６０ｍ
8 郑州市金牛集团郑州堪察机械有限公司。
0 P5 _8 y! M8 f( b/ G4 ^ＫＵＩ ５００，动力头扭矩：１５０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
钻进深度：４０ｍ
9 北方重汽
ＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ
成桩直径：２０００ｍｍ
1 F2 g7 ?4 X9 p( g7 N9 {$ A; [9 G0 P钻进深度：６０ｍ
3 X1 {/ H0 v' W10 河南山河智能机械有限公司。
ＳＷＤＭ－２０：动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ 成桩直径： ２０００ｍｍ
+ W0 M1 T2 A1 ^# ~- n& H钻进深度：６０ｍ
1 }9 L$ `8 o8 ]% r! Z11 哈尔滨四海工程机械有限公司。
8 h  s( v, @7 n7 t# I% ~6 `. iＬＧＢ１５００ＫＵ２０００ＬＧＢｌ５００：动力头扭矩：２００ＫＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
' c) `( x* r$ ]3 i; P钻进深度：６６ｍ
12 徐州东明
0 A4 q: F0 M7 f9 F8 mＴＲＭ１６０，ＴＲＭ２００，动力头扭矩：１４０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ
; A- I& X0 Q6 Y6 @) D- B成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：
磨擦钻杆：６０ｍ
7 O  _' d7 I8 {  O内锁钻杆：４５ ｍ
13 北京福田，长沙院，东北地基公司等等 ２０动力头扭矩： ２００ｋＮ·ｍ 成桩直径： ２０００ｍｍ
. Y! E7 W/ r% u6 b+ a5 |钻进深度：６０ｍ

% A- D* q0 F' ~; [' y
二、施工技术点

* E4 j, \9 V9 I１、旋挖钻机施工工艺步骤：

第一步：旋挖钻机的就位
/ L5 I3 x" z+ F2 M9 \1 a- N4 D9 c第二步：钻头轻轻着地，旋转，开钻。最好以钻头自重作为钻进压力，以更好的保证桩基精度
& o  X! e. Y0 G8 u' ?第三步：当钻头里装满土砂料，提升出孔外。注意孔内地下水位情况，及时补充水，以防坍塌。
第四步：旋挖钻机旋回，将钻头内的土砂料倾倒在土方车或地上
第五步：关上钻头活门，旋挖钻机旋回到原位，锁上钻机旋转体
0 u* ?9 p5 Y7 ?: w) x& e第六步：放下钻头
第七步：埋设护筒，放入泥浆。按照工地现场土质情况，放下一定长度的护筒。护简直径一般应比桩径大１００ｍｍ，以便钻头在孔内自由升降。按现场土质情况，调配泥浆。如果现场土质都是比较好的粘性土，可以考虑不注入泥浆或清水，直接钻进。
第八步：钻孔完成，进行第一次清孔，并测定深度
( j4 u7 L* S6 G& p, G+ m第九步：放入钢筋笼
第十步：放入导管
第十一步：进行第二次清孔
第十二步：进行水下混凝土灌注
第十三步：拔出护筒，清理桩头沉淤回填，成桩
" z# [/ C: l8 |

２、施工注意点
( O. F" Q# X# c1 ~2 d, j. ^（１）护筒施工
0 Z4 M6 Y" w/ V6 d0 ^/ J: Y; d护筒的埋设的意义：护筒埋设工作是旋挖钻孔机施工的开端，护筒平面位置与竖直度准确与否，护筒周围和护筒底脚是否紧密，不透水，对旋挖钻孔机成孔、成桩的质量都有重大的影响。埋设护筒时应通过定位的控制桩放样，把旋挖钻孔机钻孔的位置标于坑底。再把护筒吊放进坑内，找出护筒的圆心位置，用十字线在护筒顶部或底部，然后移动护筒，使护筒中心与旋挖钻孔机钻孔中心位置重合。同时用水平尺或垂球检查，使护简坚直。此后即在护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的粘土，要分层夯实，达到最佳密实度。夯填时要防止护筒偏斜。
& w# z: r) z6 U, `护筒的制作及埋设的原则：
+ n: ]# o) R% r4 q% H①护简采用钢护筒，长度４ｍ以内采用厚４～６ｍｍ的钢板制作，长度大于４ｍ的采用厚６～８ｍｍ钢板制作。护筒埋置较深时，采用多节护筒连接使用，连接形式采用焊接，焊接时保证接头圆顺同时满足刚度、强度及防漏的要求。
; {) w" Z! U: p6 f) \4 d②护筒内径大于钻头直径，具体护简直径按设计要求选用。
③护筒埋设深度满足设计及有关规范要求，河流中将护筒埋置在较坚硬密实的土层中０．５ｍ以上。
2 A( l9 l1 f: E+ g5 D& b9 U" l④护简顶高出施工水位或地下水位１．５－２．０ｍ，并高出施工地面０．３ｍ。
( g$ M& C* F! g7 z1 U6 U/ S⑤护筒埋设前，先准确测量放样，保证护筒顶面位置偏差不大于５ｃｍ，埋设中保证护筒斜度不大于１％
（２）、泥浆
①泥浆的意义
制备泥浆是旋挖钻机能否成孔的关键，也是影响钻孔进度和桩基混凝土质量的关键。泥浆过稀时不能浮碴影响钻进，过稠时泥浆附在孔壁和钢筋上，影响桩基混凝土的质量。成孔采用制备漉浆作为孔桩护壁，泥浆材料选用膨润土或粘土、聚丙烯酰胺以及烧碱，制备泥浆在泥浆池内进行，每立方米泥浆需膨润土４５０—Ｓ００ｋｇ，加入适量烧碱可提高泥浆的粘度，实验证明：这样的泥浆粘土颗粒悬浮均匀，沉淀少，性能稳定，满足了钻孔需要。
7 G! R( j: _% p3 n) o% t" W②泥浆性能指标
3 |! e' Y9 C4 @2 G, P& B8 Z) \0 L制浆前，应先把粘土块尽量打碎，在井孔外以泥浆搅拌机制成泥浆后使用。为了回收泥浆原料和减少环境污染，均应设置泥浆循环净化系统。在钻进过程中，根据地层不同情况，保持一定的静水水头压力，按平衡钻进原理指导泥浆管理工作，尽量利用地层粘土，自然造浆，泥浆稠度不能满足要求时，应选择造浆能力强、粘度大的粘性土进行造浆，以提高泥浆稠度，确保钻进过程不塌孔，不缩孔。
工程泥浆性能指标参考值见表３
8 E$ O. Z- D8 j& U7 x
8 ]+ J. ^" m2 \4 _! j7 B
2 Y, f2 V% ~0 U" P6 a表３：工程泥浆性能指标
* z- D, ~  l' g9 |
; n5 }! o* l2 Z/ L
7 W$ v  H2 Y" b) a3 s$ I指标＼地层 一般地层 松散易塌地层
: q( p- P* s( S相对密度 １．０５～１．１５ １．１２～１．１６
, F6 }$ b& i2 j) m' W5 t, d粘度（Ｐａ．ｓ） １８～２５ ２４～２８

桩孔施工采用一次性全面不间断作业，施工中根据出渣情况判断土层结构及时合理地调整泥浆性能指标，遇松散地层时，适当增大泥浆相对密度和粘度，保持孔内水头高度，尽量减轻冲液对孔壁的影响，同时降低转速和钻压以满足施工质量控制要求。
③泥浆性能参数
泥浆池可根据现场实际条件砌筑，此外自备两台用钢板焊制的泥浆池，泥浆性能参数参考值如下见表３
' {7 m+ D4 a* r# q' r! W& x/ A9 n- f
/ T& q& f; M9 L
9 F, u" N# }" s9 m( N& @3 f$ |& F2 x5 n设计要求
6 v- {' S' ]3 F4 o, c4 c& ~  B( d' ?土层性能
粘性土
2 _) [5 i1 p" |8 ]6 y砂土
卵石
- Z3 A2 W- n+ H$ [2 y泥浆比重
0 C, O3 a0 P4 c( h3 r
0 F9 R5 V4 `# C2 }5 w. N１．０５ １．１０
0 |  z- E& f- \! e6 w8 C& R4 g１．１５
* x3 G' r! @+ x" I粘度（ｓ）
9 t! j8 ?' D0 q4 e( l& S１５－１６
8 H8 O* u& u& Z( m/ f# U, R１６－１８
$ s( w: r! j0 S( S/ f, f4 ~, [- U１８－２５
$ U* F7 \( P- x含砂量
+ F; h" G, g, F＜８％
- V& @7 ^! A: d) D" |( Y. Z6 B＜８％
0 m- A- c: N5 W4 F2 }5 j$ V＜８％
5 Y; a. a& {0 I" p1 d& OＰＨ ＞８ ＞８
: R, g( ^  ~  g8 B( s: a: x; Y＞８
+ _# ?' b. G1 U$ V配比、水、膨润土、碱、ＣＭＣ １００：６：３：０．８ １００：６：３０．８
１００：１０：１．８：０．８ １００：１５：１．８：０．８
( [! x3 M+ t, e8 A3 @
- Z& _, J, ^. R1 H9 B. K. f* r④为防止孔壁坍塌，所用稳定液的必要粘度参考值如下表４

表４：稳定液必要粘度参考值
: F; @6 I/ y! q. x, h- ^& P
8 R/ t4 _1 w7 X) j; S- x: E( z土 质
' B) c$ Q. B5 D8 y6 p  g4 G" e砂质淤泥
砂（Ｎ＜１ ０）
+ I( P. Y! d  |3 C% {) c6 p* q: [砂（１ ０≤Ｎ＜２０）
+ D9 U( I* L6 ^- C5 q' u砂（Ｎ≥２ ０）
混杂粘土的砂砾
, k$ e0 I7 ?$ j砂砾
必要粘度（Ｓ）（５ ００／５００ＣＣ）
２ ０～３０
4 r6 A9 n2 X) U! W＞４５
２５～４５
２ ３～２５
２５～３５
( }# h1 l& W, g5 K- f* Q3 S& K＞４５
) N& [& o( I) D+ j6 I( c

6 D; J( m  N; a$ I1 a) i
4 b0 T+ f! C# `- r4 b（３）、合理控制钻斗的升降速度

/ I: e" l, J/ K4 [2 e6 C$ x在开始钻进或穿过软硬层交界处时，为保持钻杆竖直，宜缓慢进尺。在钻进过程中如发现钻杆摇晃或难钻进时，可能是遇到硬石、石块或硬物等，这时应立即提钻检查，等查明原因并妥善处理后再钻，以免导致桩孔严重倾斜、偏移，甚至使钻杆、钻具扭断或损坏。钻进过程中应随时清除孔口积土和地面散落土。遇到孔内渗水、塌孔、缩颈等异常情况时，应将钻具从孔内提出，研究妥善处理。在有浆钻孔时要合理控制钻斗的升降速度主要指标参考值见表５，钻斗控制转速参考值见表６。
& S! g8 J4 l7 Y5 t表５：在有浆钻孔时要合理控制钻斗的升降速度主要指标参考值
表６：钻斗转速参考值表

5 m% L7 t* X4 R  c/ x钻斗升降速度 空钻斗升降速度
桩径（ｍｍ） 升降速度（ｍ／ｓ） 桩径（ｍｍ） 升降速度（ｍ／ｓ）
７００ ０．９７３ ７００ １．２１０
８００ ０．９７３ ８００ １．２１
１０００ ０．８５８ １０００ １．０２
１２００ ０．７４８ １２００ ０．８３０
- j6 s- Q- a8 S) o１５００ ０．５７５ １５００ ０．８３０
２０００ ０．４３８ ２０００ ０．６２
6 D9 d  q! r" K8 O/ {; F- {/ o" n２５００ ０．２３１ ２５００ ０．３１



' {5 v# X2 h1 `- `地层土质
表层土
粘土类粉质粘土，淤泥质粉质土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土等
  O: ?% E# B. U" M& K3 ]! ?8 F砂质粉土夹粉砂、粉土、粉砂粉质粘土类等
( a2 ?' v" w7 s4 @: H粉细砂、粉砂、粗砂等
转速（ｒ／ｍｉｎ）
, Q# v& Q6 C1 p' l; X  W０～１０
０～２０
+ R/ }8 Q: m5 D; d2 J1 V( [2 S０～１５
０～８
( u3 d% Q5 K$ i' p+ F
: S' N- j. W) o（４）、钢筋笼

% r9 {+ v# F  n/ u①钢筋笼制作

. g, G! @/ A: r: {0 ?, |* u; a钢筋笼制作及吊放、根据设计，计算箍筋用料长度、主筋分布段长度，将所需钢筋调直后用切割机成批切好备用。由于切断待焊的主筋、箍筋、绕筋的规格尺寸不尽相同，注意分别摆放，防止错用。在钢筋圈制作台上制作箍筋并按要求焊接。将支撑架按２～３ｍ的间距摆放在同一水平面上对准中心线，然后将配好定长的主筋平直摆放在焊接支撑架上。将箍筋按设计要求套入主筋（也可将主筋套入箍筋内）并保持与主筋垂直，进行点焊或绑扎。箍筋与主筋焊好或绑扎后，将绕筋按规定间距绕于其上，用绑扎丝绑扎并间隔点焊固定。
②钢筋笼加工的技术标准

钢筋笼加工的基本要求，主筋保护层厚度７０ｒａｍ；主筋除锈、调直，加强环筋要求正园（长径—短径差不大于１０ｒａｍ），主筋搭接接头错开不少于９００ｍｍ（≥３５Ｄ），同一截面接头数目不多于主筋根数的５０％；主筋对接采用对焊或电弧搭接焊，采用电弧搭接焊时搭接长度单面焊不小于１０ｄ，双面焊不小于５ｄ；钢筋应有出厂合格证和复试报告。钢筋笼加工时尺寸偏差应符合钢筋笼制作允许偏差表规定。检验数量、每根桩均应检查。几何尺寸符合下列要求参考值见表７：
: h! f: d& L2 D& J0 u表７：钢筋笼制作允许偏差

" p4 i1 Q8 r! o( F
序号 项目 允许偏差（ｍｍ）
1 主筋间距 ±１０
2 e$ I( M) P- o# ~$ m! y  [2 箍筋间距 ±２０
- S5 Z) I% I: j5 V3 钢筋笼直径 ±１０
9 j% ]# S8 F9 V% s  s* s! a4 钢筋笼整体长度 ±１００
5 主筋弯曲度 ＜１％
6 钢筋笼弯曲度 ＜１％

, y/ `; f; v3 B9 |检验方法
; l( L1 L: n) X0 e$ C, `  ]  g用尺量
③钢筋笼质量检验标准参考值表８与混凝土灌注桩质量检验标准参考值表９
# P" d. c. P2 a9 B/ `$ \表８：钢筋笼质量检验标准（ｍ）


设计要求
1 承载力
根据基桩检测技术规范
/ N+ c; u1 n4 e) W4 J# n0 u2 桩径
±５０
1 n: G4 \4 X8 [8 t) P; i& ^+ B3 泥浆比重
１．１５－１．２０
  |, ~1 |1 N  G. n; K7 l. c4 沉淤厚度
0 w6 J. R: D% ~/ P- ^! x≤８０ｍｍ
1 z& m$ E; _% B! Z1 \5 混凝土塌落度
１６０－２２０
6 钢筋笼安装深度
1 Q* Z/ E& B% }±１００
. v/ E7 o; I# r9 x1 Y- H7 混凝土充盈系数
4 m1 k- h+ b1 Z  G+ S% b$ T大于１，小于１．３
: ^/ o$ d7 w: E" @0 B8 桩顶标高
＋３０，－５０");

liyao19831016

全护筒灌注桩的施工