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
0 l, I! ]* A' E. a9 ~4 c　　目前国内已开发旋挖钻机的主要企业见表１：
! X0 \- _1 I; I5 h# n　　表１：国内已开发旋挖钻机的主要企业
# S& E& W& v/ I( p4 m5 k3 @　　序号 企业
+ W; b4 D+ m  x1 D, U　　生产型号与特点 适用范围
1 徐工集团公司
) y, I1 c4 [/ F
6 z. g' A3 l$ i; f& L8 B6 GＲＤ１８ 动力头扭矩： １８０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００ｍｍ－２０００ｍｍ
6 W2 F5 ]4 d# g  L8 X钻进深度：６０ｍ
" {$ a! v. h) ?2 三一

ＳＹＲ２００，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
) y& ?$ R7 M, {8 j
5 p  }, L8 f6 r# r4 ?, M2 d+ xＺＹ－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 {9 j8 j+ M- U/ r7 m+ V4 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
/ A  D! x" J9 {( \5 内蒙古工程机械有限公司
( A" a* n- {0 V2 s, i  aＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
( k1 }& X% t% P( D7 i) x9 {; J钻进深度：６０ｍ
6 连云港黄海机械厂
6 F9 r7 U( m* m/ y1 V! }
! t0 l. c( E" L& E& ?* g" S- hＧＺＸ－１２，动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
8 e' ~5 m7 ?* T6 `, |4 Q7 p钻进深度：４０ｍ
) g, c) S$ W. M7 兰州建筑通用机械总厂
- _- r/ `) U" W0 G& ?ＺＹ－１５０，ＺＹ－２２０，动力头扭矩：１５０ｋＮ·ｍ，２２０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
) l( D" B; p( o6 Z: @8 Q& n  m) Z钻进深度：４０－６０ｍ
4 e+ K; [7 y& J. ?" |0 }8 郑州市金牛集团郑州堪察机械有限公司。
* U5 i. J* @0 p/ e6 u* R2 J+ r; r. R- ?ＫＵＩ ５００，动力头扭矩：１５０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
" d: P, y4 @* e# k钻进深度：４０ｍ
9 北方重汽
ＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ
% k. p. Q* X# K1 g) x4 L% ]9 ~( d* J成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
3 t$ A0 ?" t$ c7 v8 x10 河南山河智能机械有限公司。
, s' K9 E) O( i2 f( i4 aＳＷＤＭ－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
0 v2 F. K  u6 t) X4 p钻进深度：６６ｍ
  D; B+ @+ J+ [1 U$ q$ R12 徐州东明
ＴＲＭ１６０，ＴＲＭ２００，动力头扭矩：１４０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ
成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
! {' o0 C/ \& e钻进深度：
磨擦钻杆：６０ｍ
5 [, b$ Q# {& Z7 E内锁钻杆：４５ ｍ
( z* \3 F1 U* |, t" b2 k4 K13 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 L* l' O$ D  V2 K& O钻进深度：６０ｍ

' R) C9 o! P( G
二、施工技术点

5 T0 S! X. C  Z" E) j  X% B) K１、旋挖钻机施工工艺步骤：
7 N% ]' f/ S% h2 I$ K
' K5 ?' R" y# Y1 n; ]# h第一步：旋挖钻机的就位
4 B' V% B4 s+ P8 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
% a& p) k9 ~. J# H/ o: m2 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。
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
( B0 \$ g; W4 G# @# ^8 l7 P, p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
) \6 a& o) m! j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
1 F( m3 |( f" G8 U+ b# I第十步：放入导管
8 [  L* U0 N- T: i: F; f* K第十一步：进行第二次清孔
- h) G8 @) l) w- V4 \6 f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


6 n* ^8 M! d& U$ L+ [% _0 U$ Z5 Y２、施工注意点
/ i+ g" X: I1 z* }（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。
+ r2 d" J( Y. x' t* ]4 }9 M7 |②护筒内径大于钻头直径，具体护简直径按设计要求选用。
③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 ~( z6 `. b6 E- ~) H⑤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
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
0 `5 k4 E  P" w1 V% z; A! D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。
工程泥浆性能指标参考值见表３
) {  _. x! ?: O3 G" ]1 `1 V- N

# H$ f2 w; l6 R& r表３：工程泥浆性能指标
' `. B+ M5 v. X- n: c) T! c1 ]1 I

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

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
- W- [- D. R$ a$ }8 U0 b( O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
/ z. P' e* w5 G0 v8 N# v  Z2 v
4 W, j+ c5 S( [3 R: D
设计要求
' B! W' n8 @( J- e2 c6 ~土层性能
- K, v( `9 r7 v! r! r, X6 w& }! c) O粘性土
砂土
! h3 z+ }' ~) `卵石
泥浆比重
/ J- L0 q/ P; m) J
１．０５ １．１０
: U8 G' j+ |, }( |8 v, B; k１．１５
$ E/ z; l0 O8 f& V5 u粘度（ｓ）
! \+ y  Z; W$ H) i2 X# Q2 _( k１５－１６
" L3 k% s$ A. a' n! ]１６－１８
# r# l0 H) Q1 V; o" a4 C# z1 b3 b１８－２５
7 v& W' {! T1 o% U, A含砂量
＜８％
＜８％
＜８％
/ J7 |! S9 ]& e' }+ s# o- SＰＨ ＞８ ＞８
＞８
& V: ~5 e1 i1 o$ `. W9 ]( o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
# ?& L; _3 O7 d; C' i
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
) Q; K7 X5 R3 c5 `& E) I
* J/ a0 {6 r9 \( V' X) V表４：稳定液必要粘度参考值

土 质
砂质淤泥
/ D% H% \; D& ?$ @砂（Ｎ＜１ ０）
砂（１ ０≤Ｎ＜２０）
砂（Ｎ≥２ ０）
! p1 d3 t4 Q# Y. d( s$ u% \  m' g混杂粘土的砂砾
砂砾
3 [7 p2 v% y. ^4 `: Y必要粘度（Ｓ）（５ ００／５００ＣＣ）
２ ０～３０
% D2 V+ U3 B: m2 q＞４５
２５～４５
9 j- C0 M$ ~% H1 |/ q! Y２ ３～２５
２５～３５
" O+ e$ H2 Y/ R＞４５
. p" u$ P( Y6 D# w4 M0 N

8 Y9 \. Z# k' r+ ~) ]6 D( Z2 O
（３）、合理控制钻斗的升降速度

: ^* u# Z- W5 O6 q, w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
8 ?$ M4 u9 A7 R! u表６：钻斗转速参考值表
6 q( |3 m# v  v- }& p* E" o9 x
5 |* U# v( X9 @5 R& d3 N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）
7 I& t0 Q. s; E) R7 B4 e+ J７００ ０．９７３ ７００ １．２１０
８００ ０．９７３ ８００ １．２１
) f+ v: x" M7 {6 N１０００ ０．８５８ １０００ １．０２
' n2 W+ ~1 [5 ~/ E  B# n１２００ ０．７４８ １２００ ０．８３０
１５００ ０．５７５ １５００ ０．８３０
２０００ ０．４３８ ２０００ ０．６２
0 k! ]: C2 k+ a8 M# A% z２５００ ０．２３１ ２５００ ０．３１
8 u, j+ A8 {* ^9 L( \
) S6 \; [3 D* q% ?2 D: {
% h$ `$ X. r$ ?0 o
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
" x; T4 G3 R) A7 j0 O0 |0 X3 Q: I转速（ｒ／ｍｉｎ）
０～１０
# R* U5 y( J% h$ B- a. Y０～２０
( g7 s0 t) N9 {; W2 {! a9 w０～１５
) U! ?, V9 D% L０～８
* d+ {; o5 E$ u+ W1 s' g
1 V7 ]" g" a# d6 a（４）、钢筋笼

7 H& E. }! N" {①钢筋笼制作
- N$ F) I1 O& [: T% ~# S. M
, I$ [. |6 L# H) R9 |: q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。
% i7 \: v( o2 G②钢筋笼加工的技术标准

, |7 \. T: B6 Z  F* s8 s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：
表７：钢筋笼制作允许偏差
4 I- g9 n5 w3 q7 O9 v2 z
' u5 V1 N; \$ v
序号 项目 允许偏差（ｍｍ）
! L' |, z$ v; k1 主筋间距 ±１０
/ c% t/ \& ^% g; |! ^6 x( D; h2 箍筋间距 ±２０
1 C5 M. }. q0 t( x" y3 钢筋笼直径 ±１０
4 钢筋笼整体长度 ±１００
  g) q& H+ c0 h0 d+ O5 主筋弯曲度 ＜１％
6 钢筋笼弯曲度 ＜１％
5 a9 H' \* Z4 x$ a1 W6 c6 F
检验方法
用尺量
4 {& O) j% Z# }) V③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
) r/ h$ {9 P" B  m, x, o) G1 p表８：钢筋笼质量检验标准（ｍ）
9 p0 r5 Y, l" b* \$ m
$ z2 i5 N0 |. L3 P7 U: q
设计要求
6 I9 ^% }" f  r0 n1 承载力
: k5 I) o$ h1 Z, G根据基桩检测技术规范
9 \- ^2 y  S+ b) ~, M' t- S2 桩径
6 f4 u+ J. t. S2 g- @3 t% V; L±５０
: J, l% H+ C1 a) C& |$ _5 l2 [3 泥浆比重
3 Y. ~8 Y+ s2 a3 a3 I7 _１．１５－１．２０
4 沉淤厚度
≤８０ｍｍ
$ R: M$ R5 p& J+ n5 混凝土塌落度
* D' j/ l$ [/ s6 I' W' n１６０－２２０
6 钢筋笼安装深度
±１００
7 混凝土充盈系数
2 k. k! a$ t9 l% E* ?* c0 \大于１，小于１．３
9 v' z' J1 v, z3 H& J8 [+ S* e5 ^8 桩顶标高
＋３０，－５０");

liyao19831016

全护筒灌注桩的施工