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。
  q3 v8 n9 _0 R$ {; [, E" Y# e　　一、旋挖钻机国内的现状
　　目前国内已开发旋挖钻机的主要企业见表１：
0 n* D! f+ }2 A- Y$ ]0 d# v  |- L　　表１：国内已开发旋挖钻机的主要企业
0 m5 I9 P2 K( }　　序号 企业
5 k* g* L8 Y& E+ |( y* T! I- Y4 x　　生产型号与特点 适用范围
- e# T$ s& k& ]3 a- X/ L' t3 _. M, J1 P1 徐工集团公司
% Y7 C) g6 `, w& E; J
: }5 G" D0 Q2 C, LＲＤ１８ 动力头扭矩： １８０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００ｍｍ－２０００ｍｍ
: s" G  q& G) j; B/ F& X& D* M钻进深度：６０ｍ
" A6 k  s! n! V" g$ j! N5 |2 三一
/ D" c  M. z0 g* V
ＳＹＲ２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
5 @. A. R- O2 o' c5 S' _* v* ~钻进深度：６０ｍ
3 北京经纬巨力工程机械有限公司

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
  C, W/ D/ b7 }9 a% t7 x2 Y7 Z4 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
% q. C3 T0 Q2 B钻进深度：６０ｍ
1 J) e& @  ~2 I7 F  ?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
钻进深度：６０ｍ
% }  w3 r9 @% a  ^; [6 连云港黄海机械厂
: S& y! [) p2 C- S9 v. P( i, c, B
- L+ I/ O' h& J0 yＧＺＸ－１２，动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
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
钻进深度：４０－６０ｍ
8 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
4 o8 d% E, s4 f. x钻进深度：４０ｍ
9 北方重汽
ＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ
成桩直径：２０００ｍｍ
4 C0 ^" q! {, Y( W钻进深度：６０ｍ
9 D, E) d6 ~# N10 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。
( e5 _8 s0 J& [" s+ {. }3 W% t+ RＬＧＢ１５００ＫＵ２０００ＬＧＢｌ５００：动力头扭矩：２００ＫＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：６６ｍ
12 徐州东明
% Q" m" w- e3 U" M: oＴＲＭ１６０，ＴＲＭ２００，动力头扭矩：１４０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ
成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：
磨擦钻杆：６０ｍ
, G/ |' g* k4 \0 C0 k内锁钻杆：４５ ｍ
' X# p% }: s& |( m8 J/ x3 i13 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
1 Z. l1 v# O' N6 z: v! u钻进深度：６０ｍ

0 n+ O1 }# h/ P6 Z" ~' n. F4 c4 r
二、施工技术点
  {/ K! ~' G( O1 Q7 n
" V) H8 F' y# J8 p1 W2 z- b１、旋挖钻机施工工艺步骤：

第一步：旋挖钻机的就位
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
- Y3 w" i3 ]' Z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。
; P3 _+ B5 u0 Q! `" g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
& X# D; T9 Z/ x* H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
4 \8 ?* u- k* }  k8 F3 R  r第六步：放下钻头
+ X% }7 k2 A8 s/ A9 k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。
1 [* ]: t. ^/ _% j  ]1 j: j第八步：钻孔完成，进行第一次清孔，并测定深度
) ~- Y% d( A% ~4 L* }; L* O$ F第九步：放入钢筋笼
第十步：放入导管
4 h4 Y0 Q% w1 q第十一步：进行第二次清孔
/ d. ^7 \2 M5 K. y& Q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
# F- E( j. i6 a

/ o$ F1 b3 m7 B! e7 }7 t, O２、施工注意点
; w" m9 [  T5 n（１）护筒施工
' A5 Z: F3 v0 Y/ H# F, Y; d: H! Z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。
0 j; O4 S' g' s: q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。
* d7 w2 d: ]- e: O: H6 k②护筒内径大于钻头直径，具体护简直径按设计要求选用。
! _/ k5 F. m8 V③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 |- p6 C- q; H; d5 H; c; [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 R+ A3 a- W7 E0 q⑤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％
. G0 X2 L& u# M2 Y/ g; M! F（２）、泥浆
①泥浆的意义
" m; p8 F/ L$ I; F2 x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。
  }  ~- V3 D& R1 ^②泥浆性能指标
* w# p0 g- o% a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。
7 u5 U" l& @- r, p" B5 p工程泥浆性能指标参考值见表３


" F: C6 v, _% T5 y) y+ G- \+ _表３：工程泥浆性能指标

' Q! s) K4 V4 \3 b! q& P
指标＼地层 一般地层 松散易塌地层
相对密度 １．０５～１．１５ １．１２～１．１６
粘度（Ｐａ．ｓ） １８～２５ ２４～２８
( t; _7 }/ m4 Q* W. U$ x$ }& @
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。
* a5 N" t# N( a9 I) C, @7 J' P4 @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


设计要求
. Q4 j  Z& O$ i& M' I0 B土层性能
. i, d  O6 c$ |$ {粘性土
' a# P5 i" O: ^! T8 L砂土
  q& t5 p+ w, Y# l卵石
) }& D) Q3 e6 }5 O0 p+ W9 d9 g泥浆比重

) }0 X( ^$ p6 I$ O; a１．０５ １．１０
. l4 |& x( h* k+ i# [1 y! [１．１５
# q* \+ [4 B* m  x  W0 }粘度（ｓ）
１５－１６
１６－１８
5 E; Y! N' c- D) c% z１８－２５
含砂量
' z! ?  G0 W1 a- x＜８％
＜８％
) r1 z/ i0 {. f: ~- d8 P9 N/ o＜８％
ＰＨ ＞８ ＞８
＞８
8 I5 E3 B6 c9 @& d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
0 ~* o& P/ K8 I/ z. s) K7 c
7 k4 ]! t& q3 y5 u" U④为防止孔壁坍塌，所用稳定液的必要粘度参考值如下表４
! M& V) d1 B" w$ g8 c
表４：稳定液必要粘度参考值
; w5 M+ Y5 H7 F- h* z: p
土 质
砂质淤泥
砂（Ｎ＜１ ０）
砂（１ ０≤Ｎ＜２０）
砂（Ｎ≥２ ０）
混杂粘土的砂砾
砂砾
7 c- Q7 f5 S- B' f; h必要粘度（Ｓ）（５ ００／５００ＣＣ）
２ ０～３０
. o" E8 [6 ^: f( r; n. K3 A＞４５
２５～４５
２ ３～２５
２５～３５
＞４５
+ L+ ~% E& @" d( I- l; c' M
% c5 Q; a0 b* e
1 v4 {7 H' o+ @1 v" c3 B$ z$ x, \/ `
. N% O' Z2 U9 D& ^; h5 Y2 Z（３）、合理控制钻斗的升降速度
  M7 q3 T. U) ?, b7 q6 `+ i) 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。
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

钻斗升降速度 空钻斗升降速度
6 l4 ?* @1 C3 s% U+ A桩径（ｍｍ） 升降速度（ｍ／ｓ） 桩径（ｍｍ） 升降速度（ｍ／ｓ）
７００ ０．９７３ ７００ １．２１０
3 `* q2 _5 S  |, |, t８００ ０．９７３ ８００ １．２１
  q  }0 i" h7 o2 a4 P# T１０００ ０．８５８ １０００ １．０２
+ l: P  M; d7 l7 b0 L4 L１２００ ０．７４８ １２００ ０．８３０
3 k1 J6 G% O' t" N; O１５００ ０．５７５ １５００ ０．８３０
２０００ ０．４３８ ２０００ ０．６２
6 ^/ F+ n4 p, N. [, X+ G  P# J２５００ ０．２３１ ２５００ ０．３１


( e2 D, V* j3 e+ o( G
# l( j8 i  {5 u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
砂质粉土夹粉砂、粉土、粉砂粉质粘土类等
粉细砂、粉砂、粗砂等
/ ~& w* T  C: s转速（ｒ／ｍｉｎ）
3 [$ _) Y. b4 [; `) c: o7 ^０～１０
' J& |0 e! U5 }0 B) w! x０～２０
０～１５
０～８

. h5 ^! g- `( \% r# I) Z（４）、钢筋笼
* S1 x* O. y5 p" G: C  O
; S3 w2 w7 V+ d* x①钢筋笼制作
( |! c. U1 _) _
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：
, g' b& r/ U, i表７：钢筋笼制作允许偏差

, C2 w& b) w6 w" A6 H1 P  I% y0 e
序号 项目 允许偏差（ｍｍ）
1 主筋间距 ±１０
$ b6 a/ p* }% M9 `) N9 g" V8 |2 箍筋间距 ±２０
4 R' }& J7 N5 ^$ \' o3 钢筋笼直径 ±１０
: L" R6 |* V- T3 R8 g) k5 ^; r4 钢筋笼整体长度 ±１００
5 主筋弯曲度 ＜１％
6 钢筋笼弯曲度 ＜１％

% [- x5 f0 s3 U$ a检验方法
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
表８：钢筋笼质量检验标准（ｍ）
, O# u/ w& j3 j2 k) E. H

; W! r) z: @, c. [) {设计要求
( P5 Y- V9 g# _2 E' W1 承载力
9 L  S9 q8 l# E) g根据基桩检测技术规范
, p; Q# o6 {- Q% v" J2 桩径
* y2 R6 C6 }, o/ E" M  L8 q2 W±５０
3 D; I# R3 g) m3 泥浆比重
! r8 |7 o3 c; u& V" A: _１．１５－１．２０
4 沉淤厚度
≤８０ｍｍ
( p* S) I' Z1 O3 P6 _& c5 混凝土塌落度
１６０－２２０
6 钢筋笼安装深度
  I. Z* Z. R1 I- ]; A±１００
7 混凝土充盈系数
( s2 s( t' C: M7 y大于１，小于１．３
7 I. |8 ^2 z! [. F. M( e% r8 桩顶标高
＋３０，－５０");

liyao19831016

全护筒灌注桩的施工