国内旋挖钻机的现状与施工要点

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概述
4 r9 u& _$ R2 V. @) A　　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
) P6 i& s5 W. }  f) @& j6 Q　　目前国内已开发旋挖钻机的主要企业见表１：
+ j0 u3 L) o) H$ t" H# n2 s' S: P" d　　表１：国内已开发旋挖钻机的主要企业
8 K1 d0 o4 P* t: I& X" G- U　　序号 企业
　　生产型号与特点 适用范围
1 徐工集团公司
' w- s, N% x/ Y* G+ ^- Q* v5 I( L2 D
7 s* K% J7 k0 P" R" s: U8 @( C8 \ＲＤ１８ 动力头扭矩： １８０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００ｍｍ－２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
2 三一
- F  v$ x; I/ c- e# s
ＳＹＲ２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
& _3 r8 K* v+ H2 q3 I钻进深度：６０ｍ
3 北京经纬巨力工程机械有限公司

: T& ^% B" {, ?  Z  ~ＺＹ－１２０，ＺＹ－２００动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
1 y$ D1 r) W/ s8 P钻进深度：４０－６０ｍ
4 河北石家庄煤矿机械公司
; O5 G; Q# @4 G( f7 I' V7 }' v" m. ?ＸＺ－２０，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
4 m- n, F/ {9 g5 F$ L钻进深度：６０ｍ
5 内蒙古工程机械有限公司
* h7 @9 R# \* V8 E  [ＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
$ X+ Y3 D$ Z1 q, ?8 N8 h钻进深度：６０ｍ
6 连云港黄海机械厂
) M  d3 K1 G: q% X
6 m1 L! l5 t1 IＧＺＸ－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。
2 B& F! q* @. g3 d% @) ?ＫＵＩ ５００，动力头扭矩：１５０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
钻进深度：４０ｍ
  h0 \6 q3 m7 {( U" q1 o9 北方重汽
ＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ
成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
  c  X4 z2 C* g; S10 河南山河智能机械有限公司。
' v; v5 Y# D& s9 M3 E2 `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。
ＬＧＢ１５００ＫＵ２０００ＬＧＢｌ５００：动力头扭矩：２００ＫＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
; C+ _+ b5 s# m3 ]" D6 u钻进深度：６６ｍ
12 徐州东明
) }! y5 o' z' P# E9 p) K4 [ＴＲＭ１６０，ＴＲＭ２００，动力头扭矩：１４０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ
成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
2 Z' x& U0 D$ n& |钻进深度：
6 K( E: v/ I+ [" q6 y磨擦钻杆：６０ｍ
内锁钻杆：４５ ｍ
8 A3 D: I; ~( l3 W6 G$ w6 M13 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
3 d) S" n  Q% Y! Z8 m钻进深度：６０ｍ
( Z! I) V6 P2 B1 O5 O/ {( i
+ z4 \# `! A0 [3 U0 \# O
, I. f4 j0 q- E& Q) b7 V二、施工技术点

１、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
) |. X7 Y7 ^* ]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。
: Q3 |& o* k2 g6 M3 Q' ~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
$ o% s: o- A+ ~2 ]; e/ @2 Z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
! _, s. u. K/ N: @/ [, o; X第十步：放入导管
: q6 }8 C) X* a% W) w第十一步：进行第二次清孔
第十二步：进行水下混凝土灌注
- H# \  }  e6 ^0 k8 v* }第十三步：拔出护筒，清理桩头沉淤回填，成桩


２、施工注意点
: W5 z1 A/ {% w" g6 M# j（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。
8 _6 Q  f6 t; z% e7 ^; o5 y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。
' f. A# l4 E9 f, V! N②护筒内径大于钻头直径，具体护简直径按设计要求选用。
8 m; X9 h+ t; a6 N7 u- s③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。
8 m: A# B+ d- \4 T+ S; g④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。
: ?6 }! H" }2 r8 z3 i⑤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％
6 Q+ y' i: G) s6 m& ?/ N) g/ {) u（２）、泥浆
- e7 `. j; O2 X①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
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。
5 W4 v5 S6 D, {4 {$ {! e工程泥浆性能指标参考值见表３


表３：工程泥浆性能指标


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
# r* \; _0 J! G, B6 N
% J' b0 f. ?* j( N  F: Z1 g* ~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。
% Z: g9 h8 q  S4 A③泥浆性能参数
8 z  ^; R8 k: B0 a* s$ b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


) ]6 Z$ A0 Y8 ?+ F5 i( r设计要求
土层性能
6 P  `4 U4 ~& e4 _& ?粘性土
$ O0 u' ~4 u0 b' q砂土
卵石
泥浆比重

* P; J" L0 o1 j; e3 E: t! u, A5 _１．０５ １．１０
１．１５
9 Q% a) v8 \5 r" l5 u粘度（ｓ）
１５－１６
１６－１８
１８－２５
  v" x$ n7 A, s( t7 h# }1 a含砂量
＜８％
0 a. u! K& v9 U% R) c＜８％
; E3 n' k# c) e& _2 I* ?, k＜８％
ＰＨ ＞８ ＞８
＞８
/ D, [3 K/ }1 ], o  J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

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

. P9 L" B, f# D2 H$ J; L2 j9 H表４：稳定液必要粘度参考值
4 l+ m1 W9 L( x* W% G" ^& X$ A" ?
土 质
砂质淤泥
3 P  _9 K: n* q2 `4 j" m' A" M7 O7 `# V砂（Ｎ＜１ ０）
) o; M: u% x1 J. k4 B砂（１ ０≤Ｎ＜２０）
砂（Ｎ≥２ ０）
混杂粘土的砂砾
& ^; u& t8 h4 {0 V4 a8 J, W2 e4 u砂砾
必要粘度（Ｓ）（５ ００／５００ＣＣ）
( z5 e6 t% }; m4 `0 H２ ０～３０
, Z: p- x  _8 u( y. q＞４５
/ x- W& r4 _* X* f/ e" _２５～４５
２ ３～２５
２５～３５
＞４５



（３）、合理控制钻斗的升降速度
) L# B" w8 V) V4 P( ]6 N7 J
9 p7 q/ {4 Y2 T: y$ V3 ~9 N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。
6 }3 k$ w, v3 }5 `7 I' o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
0 _' |" O8 j8 ~/ j- P
+ M8 b8 J5 t/ c2 k% Q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
8 D2 v  k/ O1 c* o- Q. \１０００ ０．８５８ １０００ １．０２
１２００ ０．７４８ １２００ ０．８３０
１５００ ０．５７５ １５００ ０．８３０
２０００ ０．４３８ ２０００ ０．６２
7 Q- ?- Y# l* S- R$ I7 ]3 @２５００ ０．２３１ ２５００ ０．３１
% [0 @' M4 v( Y( M" k# A
% V0 f& h6 T" E  y7 W- x. _5 H( D9 ^: Z
2 Z! a6 J. M; C6 `
: @. B8 z6 z% P' Q& K* n地层土质
% f6 y# I- {" `/ P4 n6 I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
/ i3 j8 m7 p, f( ^( m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
转速（ｒ／ｍｉｎ）
! x. ~7 q9 J; j: ^3 Y０～１０
% y  `# c* g! P' A０～２０
7 F) _  f7 ?9 m０～１５
０～８

8 e& ?5 c0 P, G（４）、钢筋笼
8 R& ^: A: j. A4 I2 p
5 l6 }' D, s) f* d$ j①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。
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：
! z: _, p$ L+ b5 k表７：钢筋笼制作允许偏差
& Q2 a  |/ {) |$ t) C& S

序号 项目 允许偏差（ｍｍ）
1 主筋间距 ±１０
2 箍筋间距 ±２０
; ~3 r9 b* _) ^3 x( _3 钢筋笼直径 ±１０
4 钢筋笼整体长度 ±１００
5 主筋弯曲度 ＜１％
6 钢筋笼弯曲度 ＜１％

检验方法
用尺量
7 B+ |1 a: \: E' G" m& b③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
8 S/ q$ A' I! j8 f: ], \表８：钢筋笼质量检验标准（ｍ）


- J8 I% r& |$ X/ ]设计要求
  p2 l4 F# X& C  q% G1 承载力
根据基桩检测技术规范
2 桩径
±５０
3 泥浆比重
$ \) k5 h# O9 B& c' x) v# C; Y１．１５－１．２０
4 沉淤厚度
* k6 }+ i0 ~4 G* W( a≤８０ｍｍ
/ L& @! I& ]3 z$ S- C5 混凝土塌落度
１６０－２２０
6 钢筋笼安装深度
! r: g# h6 u! b8 d) @7 T±１００
1 }+ U' }0 g  T9 ~7 混凝土充盈系数
% Y0 O( v5 z- D  A2 p" ?大于１，小于１．３
6 t* T8 g6 Z, {% }( M% \  G8 桩顶标高
＋３０，－５０");

liyao19831016

全护筒灌注桩的施工