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。
" {/ ~  C; b. L　　一、旋挖钻机国内的现状
+ Y3 e. A% E* F9 q0 J- N　　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
7 W; p. v- m$ H# e7 S　　生产型号与特点 适用范围
; Y: c- b: C; ?' _/ }1 徐工集团公司

ＲＤ１８ 动力头扭矩： １８０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００ｍｍ－２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
( W' r3 \5 s" f  ?2 三一

  `. ]* i. G$ \% }2 I- BＳＹＲ２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
( X; A* M! W  C' u: ]- m4 M( c钻进深度：６０ｍ
3 @* h2 G3 L& U& Y8 h: D0 t3 北京经纬巨力工程机械有限公司
9 B1 \) y; I+ K7 A( V
$ ]' f' s( d7 ~( o8 w1 `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
4 河北石家庄煤矿机械公司
: b& w5 }$ N% aＸＺ－２０，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
& h, a0 M* m, D- u5 内蒙古工程机械有限公司
. j# A% p! y5 AＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
5 q/ S. r& l+ L; T7 V% P- H; Y钻进深度：６０ｍ
# R+ Y) c+ ?/ c) |" S0 S6 连云港黄海机械厂

# T5 F* t) V, M" h5 [; MＧＺＸ－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
0 X  |( A6 }, H( X- q  J+ lＺＹ－１５０，ＺＹ－２２０，动力头扭矩：１５０ｋＮ·ｍ，２２０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
9 `; q4 H2 X# |5 t5 v+ ~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
钻进深度：４０ｍ
5 y7 |: L0 @1 r: `* ~/ ]9 北方重汽
' i) H1 u& B( L9 ]# X5 E( wＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ
2 O5 P& ^* W+ @) V- x. z成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
9 D% ^9 s$ R$ L0 ^) I  B10 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
( ]; P$ p" M5 l. T4 i: X6 T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
/ }) u$ J; k- ]; Q- l, \: D, c5 P钻进深度：６６ｍ
12 徐州东明
+ P4 L5 a" _; M( TＴＲＭ１６０，ＴＲＭ２００，动力头扭矩：１４０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ
- N4 T! c8 K7 P3 k  T0 v成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：
磨擦钻杆：６０ｍ
内锁钻杆：４５ ｍ
# A* e" H% \6 N/ ^% @# j" h13 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
# h7 m1 j( e- n- y钻进深度：６０ｍ

$ C; b$ }! f! L3 B0 K) C
二、施工技术点

0 l4 D1 |; ~7 `１、旋挖钻机施工工艺步骤：

第一步：旋挖钻机的就位
! |* i, w0 W/ Z! y0 |1 a) w$ |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。
% h9 f! L' F' o9 s0 N) h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
! X. Z  f. Q8 u5 V7 {3 ~! p" W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。
1 d, z" m, l# ~2 t第八步：钻孔完成，进行第一次清孔，并测定深度
) T# N6 w) b7 L4 a第九步：放入钢筋笼
第十步：放入导管
  ?, Q' C. Z' o; d- t: Y6 j7 C! ]第十一步：进行第二次清孔
第十二步：进行水下混凝土灌注
( D( M" N) ?3 s第十三步：拔出护筒，清理桩头沉淤回填，成桩
1 a9 Z% |) I5 j3 A; U; @) w% O7 n
3 O9 ~% {. w: ]. r( l- o# Q
２、施工注意点
5 N* r/ H) u4 N) f" g: o! F（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：
) k, P# q% Z& Y3 t0 a. u2 b) b7 w0 y①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。
4 J& h) }; j8 a' w' `7 T②护筒内径大于钻头直径，具体护简直径按设计要求选用。
2 R0 c. x; G  K% {3 q③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
①泥浆的意义
0 B: o1 i5 G6 E/ _) 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。
: |4 B; x$ N% \$ C  p* i②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。
9 [  L) i9 W7 ~8 N3 F工程泥浆性能指标参考值见表３
, X2 \% M# e) i% i

" @5 t4 X2 S# W0 O2 u表３：工程泥浆性能指标
" L; E- H. A8 f+ P/ j8 h3 i
4 B7 X: F! J/ \. [; G1 Y, e- P) M# E
* q# _( e2 B& y( l$ e指标＼地层 一般地层 松散易塌地层
" s2 c, z6 j& W" _  X8 ]相对密度 １．０５～１．１５ １．１２～１．１６
9 z. N, U3 w6 E8 b& A3 d: f2 U1 P粘度（Ｐａ．ｓ） １８～２５ ２４～２８
4 n8 _  T5 b# q0 N" m
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。
; {) R$ U, J0 j) D③泥浆性能参数
  L2 o6 Z6 z; r. H3 s' R* p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

$ z8 N8 k  m+ \: r4 `% l
; U3 l4 H7 a' x4 N: d; Z' s设计要求
土层性能
粘性土
砂土
卵石
泥浆比重
, ?1 O8 d4 k% ~9 [9 T
１．０５ １．１０
8 B) Q) m8 r2 \/ G3 k１．１５
: e' C  H2 B, l0 d) B: q; S% U粘度（ｓ）
$ q/ d5 O. I# ?１５－１６
+ K( s7 u3 v1 ?4 k/ S' a; r' R! i( V# d7 g１６－１８
１８－２５
含砂量
( e" S; {; H0 q: s＜８％
＜８％
$ z: j  y* T, W+ b" X/ a＜８％
4 }) |' E# z3 ^9 B& Y! XＰＨ ＞８ ＞８
% o% b+ k: ^( O) s" b＞８
配比、水、膨润土、碱、ＣＭＣ １００：６：３：０．８ １００：６：３０．８
1 l' n) \, g) B3 w１００：１０：１．８：０．８ １００：１５：１．８：０．８
5 ]9 F/ e3 n+ f0 j5 R8 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
& e+ T- s6 b3 Y" g: ]- [
表４：稳定液必要粘度参考值
) O0 w0 P- k) N5 V
土 质
0 H- y3 T) u; D4 N# D1 c9 F# h; e; u砂质淤泥
砂（Ｎ＜１ ０）
& x0 H% ?. c& I0 P, G, t# z2 x5 L4 M砂（１ ０≤Ｎ＜２０）
) i8 H3 j  A  {2 h1 Y% a砂（Ｎ≥２ ０）
' _' h6 Y* X  x3 j1 [/ }1 t- z混杂粘土的砂砾
8 x9 u. {8 v. M- J砂砾
  l# }6 q- s! Q4 s# P# `必要粘度（Ｓ）（５ ００／５００ＣＣ）
$ S; O- o9 Q9 o1 O# U+ c8 q２ ０～３０
2 Q1 R# j0 P& S5 L1 i! @  `＞４５
２５～４５
# E5 i( d& ]) Y２ ３～２５
２５～３５
& [6 d9 Q  E4 ]! P＞４５



（３）、合理控制钻斗的升降速度
: {# Z# {$ I) K" t4 O" c2 E
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。
( ^3 B2 N& P0 l: R1 S7 c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
1 B5 H0 I- Z4 [" P, W( d- t
钻斗升降速度 空钻斗升降速度
4 Z4 J% ^# o  Y" }6 ?  M桩径（ｍｍ） 升降速度（ｍ／ｓ） 桩径（ｍｍ） 升降速度（ｍ／ｓ）
; h( r" l6 N+ `: I$ d6 x* F７００ ０．９７３ ７００ １．２１０
  n6 _/ G( q% x" u) C0 ^８００ ０．９７３ ８００ １．２１
; A$ X7 h& }: v" {* m/ D１０００ ０．８５８ １０００ １．０２
1 x) Y! U7 X8 Q6 w3 b) Q" _１２００ ０．７４８ １２００ ０．８３０
１５００ ０．５７５ １５００ ０．８３０
3 x7 c( q7 D5 D6 T8 i4 n２０００ ０．４３８ ２０００ ０．６２
/ {  T1 V$ x+ d% s3 v. D8 G２５００ ０．２３１ ２５００ ０．３１
5 Z9 o$ r9 @* B
! W3 {+ N2 S- m
5 P6 c5 ]' C( u. [. a. R
! e, k# I( h! w" Y地层土质
# X- D$ p  y$ y4 i5 J9 R9 X表层土
* Z3 p9 f* m$ l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
* C8 ~8 v; j# {$ {/ t( [7 d砂质粉土夹粉砂、粉土、粉砂粉质粘土类等
4 y6 C  V. r3 `5 r0 b( p8 g2 y7 P粉细砂、粉砂、粗砂等
转速（ｒ／ｍｉｎ）
# _& E1 d2 o2 S( b& D$ g6 b( ^０～１０
０～２０
０～１５
０～８

- @3 Z/ w2 {$ i% u) ]（４）、钢筋笼
! N( H# Y1 |: r' S1 s* Z) W# a
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。
②钢筋笼加工的技术标准

1 R( z, j" p- q, K7 r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

2 M# P0 o0 N* c& r5 K
2 _+ U# {/ L1 w序号 项目 允许偏差（ｍｍ）
1 主筋间距 ±１０
2 箍筋间距 ±２０
3 钢筋笼直径 ±１０
$ @- C4 g) n$ U4 钢筋笼整体长度 ±１００
' v! o0 @7 q6 ?' d) s5 N% m) H1 H1 Z/ [5 主筋弯曲度 ＜１％
$ Z' t+ T2 d! X% _, v6 钢筋笼弯曲度 ＜１％

检验方法
! N+ w0 ]/ }7 i( ~  m7 f7 Z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
# e  a; W, j1 h8 o% e表８：钢筋笼质量检验标准（ｍ）

# F% C5 C8 {" M" `% k
设计要求
% j  |* V. }$ r* V1 承载力
根据基桩检测技术规范
! @, H3 M, j4 n# v2 K1 |2 桩径
±５０
4 J" C: O1 R( ~$ w. o( K3 泥浆比重
) b6 k% g- H' g$ N, P3 I１．１５－１．２０
4 沉淤厚度
≤８０ｍｍ
5 混凝土塌落度
' D5 O+ |1 d; v- R) C/ @１６０－２２０
6 钢筋笼安装深度
±１００
7 混凝土充盈系数
大于１，小于１．３
0 @& S8 N4 _+ S* z) C/ R. l7 l8 桩顶标高
. C( O4 @. ?* z/ u1 H- E# y＋３０，－５０");

liyao19831016

全护筒灌注桩的施工