国内旋挖钻机的现状与施工要点

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概述
! Z( [+ G, p- c6 `! }0 T　　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。
, c+ ~  ^1 V( h) T) C　　一、旋挖钻机国内的现状
' a) j: L2 a: a/ b& L　　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
& ?4 K5 c* D, `& G　　序号 企业
; D- o! R0 T0 M& _+ W* b) M　　生产型号与特点 适用范围
1 徐工集团公司

8 j4 y, ?/ z* a& l* z  QＲＤ１８ 动力头扭矩： １８０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００ｍｍ－２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
$ M7 j7 J! ~* T) C2 三一

9 S. H4 V- j! g. E9 dＳＹＲ２００，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

* P7 q+ S2 t  V7 {+ ]- P- wＺＹ－１２０，ＺＹ－２００动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：４０－６０ｍ
3 Y$ p- W9 U+ P( e* D' D+ R4 河北石家庄煤矿机械公司
( L; {  k& K) ]$ N+ d- FＸＺ－２０，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
3 n: G3 {# z' U5 q* G) Y9 W5 内蒙古工程机械有限公司
( N1 ^+ Z4 ]) CＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
6 连云港黄海机械厂
6 j9 h* G$ t6 R; P
* r" ~9 Y- I: y1 f5 y' [, ~* m3 Q. iＧＺＸ－１２，动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
钻进深度：４０ｍ
2 U9 n. N: m7 c. Z  m' m7 兰州建筑通用机械总厂
& U% U  V$ e9 L7 u; Y+ hＺＹ－１５０，ＺＹ－２２０，动力头扭矩：１５０ｋＮ·ｍ，２２０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：４０－６０ｍ
0 A) t$ w( s1 l  B1 H  A8 郑州市金牛集团郑州堪察机械有限公司。
ＫＵＩ ５００，动力头扭矩：１５０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
钻进深度：４０ｍ
9 北方重汽
) u1 F2 F) V% r0 u- SＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ
9 M' y: `9 K1 a3 p成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
10 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
钻进深度：６０ｍ
11 哈尔滨四海工程机械有限公司。
6 D* v5 K2 K$ o" ^: |ＬＧＢ１５００ＫＵ２０００ＬＧＢｌ５００：动力头扭矩：２００ＫＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：６６ｍ
$ Q( Z# z0 n. m& T12 徐州东明
3 j  _2 K3 c) `! u0 K/ IＴＲＭ１６０，ＴＲＭ２００，动力头扭矩：１４０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ
# ~' f3 b8 a. [" ^成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
1 ?$ o4 m) Q% K. t. u钻进深度：
磨擦钻杆：６０ｍ
: t7 n* H* i, I: e4 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
钻进深度：６０ｍ

2 Z/ `# `! j' Q- J
' E7 c: Z& B; j4 X% y二、施工技术点
* O6 L# z9 F4 Q. |$ y
１、旋挖钻机施工工艺步骤：

, z4 R) ^8 T& i" p8 T  h第一步：旋挖钻机的就位
' m$ D# U2 S1 t6 t. b  S1 b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
2 L0 n+ ^6 Y3 ^4 K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。
1 Z& L% r) I# \3 p9 U. W* R' E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
第六步：放下钻头
# D" y4 k, _5 K( P6 \& u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
第九步：放入钢筋笼
  P! o9 a$ D* |9 @4 b% v2 D4 e第十步：放入导管
第十一步：进行第二次清孔
/ E* x+ w* ~& }3 B- Y- S1 m! a第十二步：进行水下混凝土灌注
/ z$ }& a5 ]: J5 s) K第十三步：拔出护筒，清理桩头沉淤回填，成桩
" a1 _4 J2 e6 f/ `% T" L4 |6 {# \

% g7 b4 C7 Q7 ?8 I２、施工注意点
' ?" e* ~8 N! V) a5 g1 g. F（１）护筒施工
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。
护筒的制作及埋设的原则：
①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。
4 F- |& p- R& u7 D7 h②护筒内径大于钻头直径，具体护简直径按设计要求选用。
. h3 k* N: K! q) w1 ?6 n+ }$ j③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。
④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。
⑤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％
* Q6 b  O3 q" H（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。
②泥浆性能指标
9 N- F* N8 W4 k& Y- h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。
+ w! K- k/ b# c0 F2 @5 R工程泥浆性能指标参考值见表３

% V2 B/ v7 `# `/ M) I; P
表３：工程泥浆性能指标

* A* Y% J& a) i
5 Q7 W" P8 k6 R! T( T指标＼地层 一般地层 松散易塌地层
( {& D2 r5 B% b相对密度 １．０５～１．１５ １．１２～１．１６
粘度（Ｐａ．ｓ） １８～２５ ２４～２８
* w/ t1 r3 \, n. `& \
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
  k9 |( s2 v, ?$ e+ b8 {
4 K5 u5 d! n  o2 K
设计要求
4 J6 V4 n- p0 [4 N土层性能
粘性土
4 v. ?9 H  Y! o. Z; y砂土
卵石
1 b; _4 [7 V& p泥浆比重
  j0 o; J0 j* T3 |3 [- O
１．０５ １．１０
2 w# J/ {; T& a& Y9 ~' ~+ ?& [: c１．１５
粘度（ｓ）
' K4 L4 }8 |2 R- J$ p: d; `１５－１６
1 k! E6 Z3 L& O4 c, P# A6 O１６－１８
2 s! \. O9 M+ E１８－２５
: V# h  U4 ~) u9 _% p1 }8 n含砂量
＜８％
＜８％
＜８％
ＰＨ ＞８ ＞８
＞８
8 H( F7 r% o: ^) V6 s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
/ e; p) s5 e! U2 s& G5 j4 C+ s
5 F" Y" \% C  T6 Z6 f3 Y. O④为防止孔壁坍塌，所用稳定液的必要粘度参考值如下表４

2 S; s- z4 f& ^4 n% B8 ]( E9 ^表４：稳定液必要粘度参考值

% b$ v1 e% \; S1 t! V- A) J- J( s土 质
砂质淤泥
砂（Ｎ＜１ ０）
9 u5 G( C9 h6 O9 f砂（１ ０≤Ｎ＜２０）
2 S9 Z/ H7 o7 D# i砂（Ｎ≥２ ０）
混杂粘土的砂砾
* E6 ?/ A/ k' L) a0 [) V砂砾
必要粘度（Ｓ）（５ ００／５００ＣＣ）
２ ０～３０
/ w" K8 x: ^2 A＞４５
/ T3 _4 f) p6 h3 H# m２５～４５
２ ３～２５
; b8 n7 M1 n5 Y. E２５～３５
& Y. \7 o6 u6 f" N8 s( m1 f＞４５
& O3 H6 U7 B2 P, m
- B$ f8 c. U+ [5 G

（３）、合理控制钻斗的升降速度
) l: t8 z, w- P) s% w3 r
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。
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
+ R7 Q# [& N/ P4 m表６：钻斗转速参考值表
& o) n, n' J# L; b) p
/ ~+ s; f6 F5 R% _( E7 ^4 z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）
. b, g# F" g$ w" Y# c# t9 J７００ ０．９７３ ７００ １．２１０
: v/ a; b; J, w& g" J８００ ０．９７３ ８００ １．２１
１０００ ０．８５８ １０００ １．０２
  g" l" j2 F4 f: T0 ~１２００ ０．７４８ １２００ ０．８３０
１５００ ０．５７５ １５００ ０．８３０
２０００ ０．４３８ ２０００ ０．６２
# I7 [& x* t1 W  C２５００ ０．２３１ ２５００ ０．３１
# D. w% d5 {9 z/ v$ l6 b1 Y, f9 z
- C5 z  p3 ~2 L

' [8 u) X/ u, ~& P' s( t1 h地层土质
9 ^; R/ U# P# S9 ]; ?+ V: }( e0 n表层土
2 ?. H) q/ g2 ^4 [9 m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
砂质粉土夹粉砂、粉土、粉砂粉质粘土类等
7 q- Y$ f( D5 X6 U# a/ ?  [, N. a粉细砂、粉砂、粗砂等
转速（ｒ／ｍｉｎ）
5 \- G* c' f) y2 ]5 o. e０～１０
０～２０
* N3 x+ n7 E3 }2 `2 y6 G% S) j( U3 f０～１５
7 B# @/ ?: Z  U8 V1 m1 R+ B０～８

2 M' X# r3 C: U3 B  ]/ l- d9 ~（４）、钢筋笼

. |% S9 p" z. d' ?. T( k①钢筋笼制作
; a5 k5 f" e. M7 X7 n
: E* d2 D, c/ C, O4 b5 _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
& J2 D5 z" {) i. H/ R! ?9 `8 ?
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：
/ ?5 q4 |& I* e: i- b" `- ~1 U3 j表７：钢筋笼制作允许偏差

8 c0 p* s- I2 y) [- [! n
序号 项目 允许偏差（ｍｍ）
1 主筋间距 ±１０
6 a% }6 @8 ?0 w+ Z2 箍筋间距 ±２０
3 钢筋笼直径 ±１０
4 钢筋笼整体长度 ±１００
5 X  [5 m% Y$ L$ `! G- T5 主筋弯曲度 ＜１％
; R1 Z/ _* o5 ?- R6 钢筋笼弯曲度 ＜１％

2 g7 f, C/ ^9 w( d$ O检验方法
用尺量
. Q2 M" o/ B1 ^$ [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
( Q6 Y5 o$ c* r: s7 O* y7 I表８：钢筋笼质量检验标准（ｍ）
  C) L4 {: a/ }' k8 }6 K: U3 r6 {
: j8 f& |! I4 l( T/ m1 G
设计要求
1 承载力
* `9 l% ~! |- H& }根据基桩检测技术规范
  V* K5 _9 ?4 T* B+ d1 |5 X" \2 桩径
±５０
' e9 w  K# e4 `+ ^8 |, E0 l9 \: n3 泥浆比重
0 w/ A0 T) L1 _１．１５－１．２０
& s7 m, E+ E# B/ E4 沉淤厚度
4 t! J4 i) G1 S7 R≤８０ｍｍ
% C: S: S* F" |7 P5 混凝土塌落度
6 z' w) M' [8 G: @6 R& k8 C9 s１６０－２２０
) |2 `" G/ _' U5 t: r$ o6 钢筋笼安装深度
±１００
7 混凝土充盈系数
5 {5 _7 X2 G: h" Z2 Y. \4 v大于１，小于１．３
# X: u# \+ Q$ B7 P4 H8 桩顶标高
6 ~5 Z; {: U/ o0 a! L＋３０，－５０");

liyao19831016

全护筒灌注桩的施工