国内旋挖钻机的现状与施工要点

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概述
, d: h; {4 k$ o* [5 {　　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
- l# |! I% c* p* e　　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
" s! S" o" r) D; f) F　　生产型号与特点 适用范围
1 徐工集团公司

0 k. j  |2 x% s+ r. J& `, O/ H) SＲＤ１８ 动力头扭矩： １８０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００ｍｍ－２０００ｍｍ
! q/ I, F- I2 o5 C. z1 |2 J% o钻进深度：６０ｍ
! G. Y3 y: P. d2 三一

- E' @/ N( K# x) ?! LＳＹＲ２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
2 p" n: A# S6 o: w& f5 p钻进深度：６０ｍ
) z3 i: M* v/ n! R+ A& s& m4 i5 L3 北京经纬巨力工程机械有限公司
1 r  K* t3 _1 A" w: F
ＺＹ－１２０，ＺＹ－２００动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
+ _/ o) C+ C8 w: }& N钻进深度：４０－６０ｍ
4 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
钻进深度：６０ｍ
3 W. q, n. \% _: v9 C+ W8 M6 D3 ]5 内蒙古工程机械有限公司
1 t* N8 J5 V; C- y$ l, {; {ＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
5 b& T) b, R- y4 g钻进深度：６０ｍ
6 连云港黄海机械厂

ＧＺＸ－１２，动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
; a7 d. Y+ G/ ^* V钻进深度：４０ｍ
+ |5 Q8 E3 r+ @* L: L& G7 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
. P' n3 x% N! Y! H2 z钻进深度：４０ｍ
9 北方重汽
- _2 K+ j+ _/ l2 nＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ
成桩直径：２０００ｍｍ
8 j7 ^2 b3 s( ~" D' T9 B  y2 j钻进深度：６０ｍ
0 H- }& F- \5 M6 ?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
  S, O8 m4 x# l6 d) o+ U' A, D6 \, g11 哈尔滨四海工程机械有限公司。
; C/ I6 R( k  Z* d  g/ V% SＬＧＢ１５００ＫＵ２０００ＬＧＢｌ５００：动力头扭矩：２００ＫＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
+ P. J1 C( x) h( g钻进深度：６６ｍ
% D* U$ r. M1 Y, B; w12 徐州东明
ＴＲＭ１６０，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
内锁钻杆：４５ ｍ
+ U* X( k2 [9 v1 v6 ?: B- s. O13 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 k8 p1 o9 @; p9 R, O2 p
$ v& J) u+ H( Z  T
二、施工技术点

１、旋挖钻机施工工艺步骤：

2 W( I) }1 U' ?第一步：旋挖钻机的就位
# ?9 T2 m) L! ], z7 R/ L1 f' @* k  L: l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
/ Y* D7 y' x6 G, [4 m* I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。
8 K" R7 h1 J  ?% _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
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
第十步：放入导管
第十一步：进行第二次清孔
* b# F1 c7 p6 @第十二步：进行水下混凝土灌注
" f7 K% b" m2 Y9 O# }  B5 f& o- u3 m第十三步：拔出护筒，清理桩头沉淤回填，成桩
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２、施工注意点
（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：
$ C: x8 O0 U) g7 \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。
②护筒内径大于钻头直径，具体护简直径按设计要求选用。
+ n  G% o' e) [2 G% e/ r③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％
（２）、泥浆
0 J+ C/ K# R4 T. r. m8 m: ]①泥浆的意义
$ Y  u. h8 d& e6 D9 {9 R! H! u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
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。
0 w# N' z/ r" G工程泥浆性能指标参考值见表３

4 R! E+ H' l3 |
表３：工程泥浆性能指标
4 I7 D9 S$ q6 _) ^1 k5 T$ x! K
! c9 h3 B3 l* y% d; \
1 n! e: m; D4 f, p+ W; {指标＼地层 一般地层 松散易塌地层
% h' g2 v- ]3 g: \& t" E% ?, \相对密度 １．０５～１．１５ １．１２～１．１６
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
" E2 J2 Y- G6 B8 t* J7 N: D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
3 _# Q# a6 |) U) o- B

设计要求
土层性能
8 E! X/ ]5 `# I; P" a* V7 ]粘性土
砂土
& [5 m" _( x3 \! G$ P; p7 U卵石
( {/ M' B. l8 Z5 l0 f泥浆比重
3 w5 s) t7 C( Q( L) V, x9 ?
１．０５ １．１０
6 _0 L9 J+ E+ r8 R& n% i１．１５
粘度（ｓ）
$ W! H. i$ K" G# Y6 X3 c１５－１６
2 f1 a+ V. G( X: F0 d１６－１８
' w" Q/ P5 a( ]( \. h１８－２５
含砂量
" F0 e; }/ p2 y2 Q' r0 K3 e6 o6 s＜８％
＜８％
; F; Y. H& @" z5 s＜８％
+ t8 p/ k! k  \  I( j' @ＰＨ ＞８ ＞８
/ H* ~4 Z& [- [% ?- N$ x9 p＞８
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
& i# v9 i$ l* G8 p. q! v( c+ Z
④为防止孔壁坍塌，所用稳定液的必要粘度参考值如下表４
  v5 V) m0 Z  Y' K, P. `! J
4 _! R8 I" f. m  `& d表４：稳定液必要粘度参考值
; L3 T, s2 T2 r  A( q5 |2 x+ Y
土 质
4 a" Q: h* H/ Y9 D: x% Y砂质淤泥
砂（Ｎ＜１ ０）
, |- t; V( ~# J7 S# {9 @4 `- w砂（１ ０≤Ｎ＜２０）
砂（Ｎ≥２ ０）
混杂粘土的砂砾
砂砾
必要粘度（Ｓ）（５ ００／５００ＣＣ）
, [  L% ]5 U3 B/ E4 [２ ０～３０
2 ?' G7 ]6 o7 a' y/ q＞４５
3 F* T3 b# I/ ~, K( \２５～４５
２ ３～２５
２５～３５
6 H/ R8 P2 b8 t" a( f/ S＞４５
: e8 ]* ~# G3 Y  T' `1 ]$ P

$ Z. _' N+ d  q6 C% _+ u
; ?$ O/ a# Q+ A$ K+ Q3 @（３）、合理控制钻斗的升降速度
6 m7 B5 F2 K! l- @; N
7 i+ t+ q( M: }4 Y3 b( K# p9 `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

, Y* T; e& H* I9 @钻斗升降速度 空钻斗升降速度
+ @& V& U: Y( H% W# x桩径（ｍｍ） 升降速度（ｍ／ｓ） 桩径（ｍｍ） 升降速度（ｍ／ｓ）
0 u( I1 f7 w" h/ G3 [７００ ０．９７３ ７００ １．２１０
6 U% T" U' X0 q5 e6 i# |８００ ０．９７３ ８００ １．２１
: d4 @2 F& z+ `0 @１０００ ０．８５８ １０００ １．０２
１２００ ０．７４８ １２００ ０．８３０
7 W- W: l; P0 a１５００ ０．５７５ １５００ ０．８３０
6 d6 y' G1 L, B( ~2 E) H; \/ e２０００ ０．４３８ ２０００ ０．６２
２５００ ０．２３１ ２５００ ０．３１

  e& O" n1 N! J- }

' @, W$ r0 F# k: ?地层土质
表层土
3 I; V: k! D% \3 r+ j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
! w( G6 L2 _8 f* Y$ t粉细砂、粉砂、粗砂等
转速（ｒ／ｍｉｎ）
% m  k; w, m% x1 i) |/ ^& v" _０～１０
% j$ V" W& X- r０～２０
０～１５
4 r0 p' q/ G& u6 ~3 V０～８

# ?; c6 Q* O3 H6 i, b# |（４）、钢筋笼

①钢筋笼制作
7 J* }7 v4 c7 v% R1 U( h& Q: n
' D( ?( \# g# |9 U! K* J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
! J/ O( R2 p6 a; X
( [+ I6 A; `; `) F1 t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：
+ |1 Y# ^2 U: ^% A# X) V表７：钢筋笼制作允许偏差

" q& z9 A$ B# k: u2 I2 ^- Y
序号 项目 允许偏差（ｍｍ）
' H* y  H! Q' B1 主筋间距 ±１０
2 箍筋间距 ±２０
3 钢筋笼直径 ±１０
4 钢筋笼整体长度 ±１００
5 主筋弯曲度 ＜１％
# p( _3 P# r4 z) d: g! N4 h: |6 钢筋笼弯曲度 ＜１％

+ ^9 G" }2 f3 r/ ?% g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
1 s9 K! b3 [5 y$ O1 _# m! P) X表８：钢筋笼质量检验标准（ｍ）


. s7 K1 n& z# c8 A" ~设计要求
1 承载力
根据基桩检测技术规范
  _$ L5 ^( p5 Z  m8 t+ E! o$ j2 桩径
±５０
; O$ R8 q* u/ _2 b3 泥浆比重
$ e, `" x/ _* q) i2 m$ I7 G  [１．１５－１．２０
4 沉淤厚度
≤８０ｍｍ
5 ^% @* W9 ~/ j7 z5 混凝土塌落度
) a! O( n( G0 ?: l6 x１６０－２２０
( V  _/ I0 U; [& z- ]6 B6 钢筋笼安装深度
±１００
7 混凝土充盈系数
大于１，小于１．３
. L# j8 c0 l' B/ y2 X8 桩顶标高
- d$ v, k- `7 N0 U5 V- ^  e＋３０，－５０");

liyao19831016

全护筒灌注桩的施工