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
4 P8 ?8 k) ]' ]6 w　　目前国内已开发旋挖钻机的主要企业见表１：
1 \. Z# w5 j+ c　　表１：国内已开发旋挖钻机的主要企业
6 p3 }; g- ^$ X+ l1 ]6 O% R7 M　　序号 企业
　　生产型号与特点 适用范围
1 徐工集团公司
% R- n8 {) t  m+ I" b  h
0 [5 u, H) Y1 k! ]8 bＲＤ１８ 动力头扭矩： １８０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００ｍｍ－２０００ｍｍ
8 O  ?' l6 I  e* V2 R4 R9 Z* b  t; l钻进深度：６０ｍ
6 K8 u8 P8 u- G4 j2 三一

ＳＹＲ２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
/ ~2 }3 B6 X% f5 C# s3 北京经纬巨力工程机械有限公司
0 y* v! b$ X' S, A8 d7 Q8 ~
. d( j- x9 r. j7 V- SＺＹ－１２０，ＺＹ－２００动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：４０－６０ｍ
. M9 S! @+ ^3 `6 l$ V$ R7 [& ~- }* N4 河北石家庄煤矿机械公司
2 m3 V  ]9 o( m$ h$ u) KＸＺ－２０，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
# a9 Q; j+ }1 g  R钻进深度：６０ｍ
5 内蒙古工程机械有限公司
4 m' X" \4 o! E0 V( J& J; W  KＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
/ b2 x8 {0 @4 [  ?6 连云港黄海机械厂
3 y3 ?! Y6 ^: D* ?5 I0 @/ h
ＧＺＸ－１２，动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
钻进深度：４０ｍ
: D0 _' M2 j8 i/ V/ t) f7 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
0 @+ d9 j' ]* v- w. G1 l( m8 郑州市金牛集团郑州堪察机械有限公司。
: P3 |/ A) Z- q/ g0 @" MＫＵＩ ５００，动力头扭矩：１５０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
. F! Y& D; i8 ^) T- ^钻进深度：４０ｍ
9 北方重汽
5 [& _  o) }$ _7 b: `- s! c  kＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ
成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
7 c/ Y6 W) ^2 z! `+ l# a5 q10 河南山河智能机械有限公司。
& h$ B# }9 j7 |) h$ q4 g# nＳＷＤＭ－２０：动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ 成桩直径： ２０００ｍｍ
8 T) y- F1 z# T' R钻进深度：６０ｍ
; O3 Q2 v, e. d/ w. O11 哈尔滨四海工程机械有限公司。
ＬＧＢ１５００ＫＵ２０００ＬＧＢｌ５００：动力头扭矩：２００ＫＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
" W6 L: m+ h( y; w1 T; T6 X5 ?钻进深度：６６ｍ
12 徐州东明
7 \2 x8 K2 ^9 C8 |9 fＴＲＭ１６０，ＴＲＭ２００，动力头扭矩：１４０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ
& h+ ]' M! O; n1 Q8 [( C( H7 \; ^成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：
% ~% r0 g9 d3 x2 ~# s% O* ?- A磨擦钻杆：６０ｍ
6 Q6 |5 J$ g/ a# E: e) L9 M. M内锁钻杆：４５ ｍ
! Q" [% `# @' m4 r- w* Q( F) d13 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
# j# I0 s8 t6 B7 x" ~- t7 y$ B钻进深度：６０ｍ
" w1 a1 _) S5 i5 @. X, o

二、施工技术点
0 k% Q9 j) V% ~8 D/ p) e% o7 ?
. d% v7 Z2 G$ T( `" k１、旋挖钻机施工工艺步骤：
1 N' ~) q, G/ U
第一步：旋挖钻机的就位
* T# |6 O; \) v, \1 Q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
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
2 P" U$ Z. k: q5 u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 L$ w. q: @4 u) S第六步：放下钻头
- z8 h7 I+ x! 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。
; ~3 S: Q' x# D* O# J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
' s7 }9 ?) [& q% t) B* Z$ T第十一步：进行第二次清孔
& m5 {1 F/ |) G% |( M2 V+ V3 o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


２、施工注意点
（１）护筒施工
7 Q8 C# U* ]& q4 E0 Q, t6 z8 R3 H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：
' C3 z2 W7 t/ [' i; ], Y9 m/ X①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。
6 C2 m& i1 W  d8 ]) u; W③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。
( F$ b8 h( @9 W- N: A④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。
! n1 {4 A- @; r: l3 _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
①泥浆的意义
5 F' B/ i1 @% H* ~" 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。
②泥浆性能指标
: M  H& |* R- ~  ]4 @. k1 [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。
  q/ J# P: L2 g# C. }工程泥浆性能指标参考值见表３
2 g8 Y& s7 O  u: ^) J  h2 x1 m
. F3 F6 N+ G1 s* b- c
1 T9 r" G% X5 _% g4 t0 G表３：工程泥浆性能指标

, S% v% n1 b; Q
指标＼地层 一般地层 松散易塌地层
: c* |1 _2 X4 z( e( r! G相对密度 １．０５～１．１５ １．１２～１．１６
* [) z( X6 g8 b( ^粘度（Ｐａ．ｓ） １８～２５ ２４～２８

7 U5 j# f8 c1 v( _( r! j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
# ~. A- B: ~/ S6 ?, M% a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 O0 d" g1 m
% z/ ?* ~6 l# s3 d/ E9 S- l. L4 e设计要求
. O/ T! s; f1 }: |4 k8 u土层性能
粘性土
. w: i& H8 ^  b) c+ I砂土
2 {0 J2 D- V6 |% g卵石
泥浆比重
* g  d, f1 [3 F6 T: V- y$ A
. q; Y: a3 }  }/ p* C: F; ?１．０５ １．１０
7 z4 C0 Q7 C2 ^& M１．１５
6 v$ |2 U/ s4 j! m. w8 G! z粘度（ｓ）
１５－１６
4 S! Y" L/ D' m% j6 B9 a１６－１８
7 z! Y9 u5 U' \１８－２５
  U4 h3 K* h' u) ~  A含砂量
＜８％
＜８％
4 N; h0 S0 P+ q( T+ H) L& [＜８％
ＰＨ ＞８ ＞８
3 Q! [  {# m* p7 ]. q% p- o2 M, z＞８
配比、水、膨润土、碱、ＣＭＣ １００：６：３：０．８ １００：６：３０．８
( B  N, y$ m2 z, ^  G" F+ T1 W１００：１０：１．８：０．８ １００：１５：１．８：０．８

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
! j9 h* F- m& Q* H" R; g) f2 R5 {
表４：稳定液必要粘度参考值
/ f, s8 U7 c9 u7 U% M: ~
% S/ p3 f. [6 J- P; k4 x土 质
砂质淤泥
$ \( ?0 d1 b: L. B& a+ c砂（Ｎ＜１ ０）
! _& ?6 D( ~% E% I砂（１ ０≤Ｎ＜２０）
砂（Ｎ≥２ ０）
混杂粘土的砂砾
( g9 b: K7 r+ ]3 ~砂砾
必要粘度（Ｓ）（５ ００／５００ＣＣ）
: ]3 f! U3 \5 b8 g２ ０～３０
2 V: E8 ^. h$ U; _. [+ a＞４５
２５～４５
0 S# U: j& y( G" y8 |２ ３～２５
3 b; ]# W+ q7 x+ ^1 P9 N) I1 x' p２５～３５
＞４５



（３）、合理控制钻斗的升降速度

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。
0 P  o; W7 E0 }: F, [. b! w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
( {( F, W5 O$ r1 w5 n& Z2 b- E' A& m表６：钻斗转速参考值表

钻斗升降速度 空钻斗升降速度
$ i/ [' G% a1 _4 c桩径（ｍｍ） 升降速度（ｍ／ｓ） 桩径（ｍｍ） 升降速度（ｍ／ｓ）
, j) t; a, U% [6 ?- c* \4 @8 N７００ ０．９７３ ７００ １．２１０
4 K& B5 m( K& v' o+ e7 y0 w８００ ０．９７３ ８００ １．２１
１０００ ０．８５８ １０００ １．０２
１２００ ０．７４８ １２００ ０．８３０
１５００ ０．５７５ １５００ ０．８３０
8 q* ?' F: N" @! O7 u２０００ ０．４３８ ２０００ ０．６２
+ S* Y/ i+ Y5 a* y２５００ ０．２３１ ２５００ ０．３１
& L) X+ P) G: }1 w
' b% a7 H0 E/ m& V
7 w/ N4 W( M4 c* m2 _7 x  g# U% y
5 ~* h- ]8 P0 ]地层土质
) H4 N; `# V/ ~0 O& Y表层土
$ o9 w) P1 s4 w' E; _) ^) p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
* R$ |( R9 b" x: A% [/ }粉细砂、粉砂、粗砂等
转速（ｒ／ｍｉｎ）
: O, j7 e6 M5 b2 T2 g. r% Z０～１０
7 R, K. x/ X' R# x8 [, B０～２０
2 C4 ?/ [# i) W9 F1 d1 C０～１５
9 V: Z! K1 y& H/ n: C# q０～８

2 g. Q% n: _$ N& h/ x7 H（４）、钢筋笼

①钢筋笼制作

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。
+ }+ P5 o4 O+ i0 @+ y  G1 u) f②钢筋笼加工的技术标准
" X5 b+ D* I8 G
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：
# S+ }, f: |! x0 {5 j7 s# o$ }表７：钢筋笼制作允许偏差


% a1 Z5 I! |9 V, G序号 项目 允许偏差（ｍｍ）
7 z' _# t$ f. i4 S0 P1 主筋间距 ±１０
" y: X+ O: R8 F/ S2 L' W2 箍筋间距 ±２０
, a5 Q; l7 k5 ]2 F3 钢筋笼直径 ±１０
6 v' o& T2 Y: H% y, U3 w4 钢筋笼整体长度 ±１００
5 主筋弯曲度 ＜１％
6 钢筋笼弯曲度 ＜１％
5 `% [8 t, U% U# n0 ]2 c4 g
2 E1 V' r( T6 {$ ^; v6 m  m$ Y检验方法
& p! X0 M. Q# [$ G1 Z9 n1 h用尺量
! a# R, w5 ^0 a* ~$ h( G& h③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）
6 S! G$ B$ J( N* [9 p
, D+ n) u" I! R. {4 y0 [
设计要求
1 承载力
7 T9 r' L0 Q$ b* p根据基桩检测技术规范
2 桩径
±５０
3 泥浆比重
１．１５－１．２０
4 沉淤厚度
" q+ K# k% G% }9 b" t" n≤８０ｍｍ
5 混凝土塌落度
6 j. {8 c! `, k! B2 N１６０－２２０
* i/ ~' b. c) V) q$ c8 l$ |5 K6 钢筋笼安装深度
±１００
7 混凝土充盈系数
2 @% q" T9 K( W7 E& Y8 Q大于１，小于１．３
8 桩顶标高
* N: m; H7 F7 c1 }0 V3 C& V＋３０，－５０");

liyao19831016

全护筒灌注桩的施工