国内旋挖钻机的现状与施工要点

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概述
" G! ~3 ^/ y. P) n/ O% \4 D　　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
3 V( b& F" R- s9 U' 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
* M4 H; |5 J) i: d. A, g　　生产型号与特点 适用范围
; A8 v; \; g% D; G/ q# J1 徐工集团公司

ＲＤ１８ 动力头扭矩： １８０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００ｍｍ－２０００ｍｍ
4 H8 p2 M( P+ j& [钻进深度：６０ｍ
2 三一
% d* ^; p0 h- z  M  j# i
ＳＹＲ２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
8 {, A. X  V/ r5 N& W3 o: K+ p3 北京经纬巨力工程机械有限公司

ＺＹ－１２０，ＺＹ－２００动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
9 {; m4 w" t: r, |. t$ ^1 j钻进深度：４０－６０ｍ
/ v; I8 q4 Y. N4 河北石家庄煤矿机械公司
- W* {. w. \. |  a4 I0 Z) B8 KＸＺ－２０，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
* w. X$ R+ r/ c4 N7 R钻进深度：６０ｍ
/ r+ F, E3 Q, }5 内蒙古工程机械有限公司
* r7 H( a9 {* aＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
% H+ g7 t" z5 A" r: q2 `. C6 连云港黄海机械厂

5 m% J9 u2 \" V/ |, V5 R. MＧＺＸ－１２，动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
钻进深度：４０ｍ
* E, i  w' U5 h# w3 {7 兰州建筑通用机械总厂
  S2 z) _* }* w+ hＺＹ－１５０，ＺＹ－２２０，动力头扭矩：１５０ｋＮ·ｍ，２２０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
. a: \  P) U5 Y2 a( K6 P钻进深度：４０－６０ｍ
8 郑州市金牛集团郑州堪察机械有限公司。
, p( l5 q: T, S! @' LＫＵＩ ５００，动力头扭矩：１５０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
/ ]+ x# F) ~5 X  m* y% x& L; N钻进深度：４０ｍ
9 北方重汽
ＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ
1 r6 t" L- T. f4 ^& _2 \) I# u1 w成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
# l; R& Q  n6 I5 Q# s$ u( Q0 w10 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
11 哈尔滨四海工程机械有限公司。
! D0 r( I8 r; Z8 P+ \" u9 ?. HＬＧＢ１５００ＫＵ２０００ＬＧＢｌ５００：动力头扭矩：２００ＫＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：６６ｍ
' `) e2 T5 u" v$ e4 ^12 徐州东明
) c6 _2 A6 R, |! d: Y. sＴＲＭ１６０，ＴＲＭ２００，动力头扭矩：１４０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ
1 V8 e3 @8 M# X. Z. H成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：
$ @1 O$ W. b; y- u磨擦钻杆：６０ｍ
9 v. d# ^; w$ @# ]% A) o内锁钻杆：４５ ｍ
13 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

: H3 @- A  q0 F  T0 L
二、施工技术点
- ?; ?) ~9 P0 r1 Z, g& s
4 r3 B" {# E5 o4 d- [/ J１、旋挖钻机施工工艺步骤：
4 [7 g+ A9 \5 I  K# u! H, i2 b) p% A
1 ]8 |' l) }* Q9 w# `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
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
# |4 X  a+ a( r  B4 z2 k7 v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
( z6 `1 a) ~. c2 C4 W$ D5 y* h第六步：放下钻头
+ G! M  p3 Z3 a4 {; v5 c" @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
$ \' |. C) Y6 p& y1 @7 C8 ^4 f第九步：放入钢筋笼
第十步：放入导管
7 ]* C5 A7 Q1 S5 g  X/ @, y第十一步：进行第二次清孔
" D7 `/ u4 c9 ?8 \3 F+ r2 Q第十二步：进行水下混凝土灌注
! d; t4 s: u, P3 z  S& l9 |1 t( \第十三步：拔出护筒，清理桩头沉淤回填，成桩
1 g8 F2 V% y: `
- z$ @+ F% U$ r* Q+ Y! k, B
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。
( M1 @/ O3 S7 h& D! E护筒的制作及埋设的原则：
# }- j4 {/ }3 s! \4 c. s! F①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。
, J- H: B: D  @. y5 k. _' A②护筒内径大于钻头直径，具体护简直径按设计要求选用。
  K8 D9 E7 h, x8 D+ Y③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％
1 C% l2 b9 ?5 I（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。
9 V6 _, N9 \- s' S1 w②泥浆性能指标
: O4 K) n8 U2 z6 a  q0 Q; U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。
: H/ h  J2 H* l- C  |, i工程泥浆性能指标参考值见表３
- A: L$ }- ^6 M
0 r/ S& ~! d. ]
: E# T2 I0 A) J表３：工程泥浆性能指标
7 H; ~/ g7 K4 Q6 X; ]) V$ b: H
& E! p$ s2 [! p8 [4 I: p0 e
' [& W' u: Y' o/ G& h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
  T: Z6 J- m% D5 W5 ^6 |9 n# _& H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
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


; ~' ~4 `. W/ M$ @) Z6 g设计要求
土层性能
粘性土
砂土
卵石
" `/ b# K" G0 K) ~, F泥浆比重
6 r! N3 h- C% Y3 n8 X/ t
: k0 w/ u2 ]$ C1 ~5 h9 z１．０５ １．１０
１．１５
/ q  K, w0 i3 X$ ]7 f% }粘度（ｓ）
1 u% l, B% r# t) I8 [5 o" }1 B+ Y１５－１６
& A1 ]$ b* f7 m( g) s. k. a１６－１８
* b9 {4 R8 F. u7 f* R１８－２５
含砂量
＜８％
＜８％
% m( L, T, l3 a9 L- m2 f' n1 L＜８％
) c4 Q5 L6 Z  Z$ qＰＨ ＞８ ＞８
＞８
+ {4 X9 _: `& \/ t! `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

3 x' s! W. J6 W5 w. _  ]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

4 k: u- l7 \  P表４：稳定液必要粘度参考值
- `0 D  j& V( S' _1 K" M6 [8 M( y
1 Y8 H. _  C# ]8 H  Q0 [土 质
6 s7 B9 L; L0 F# [$ P6 a+ N& |砂质淤泥
砂（Ｎ＜１ ０）
砂（１ ０≤Ｎ＜２０）
) r, @" ^) C4 L5 d# \  L砂（Ｎ≥２ ０）
( r4 X6 s3 R0 j; i混杂粘土的砂砾
砂砾
必要粘度（Ｓ）（５ ００／５００ＣＣ）
5 h2 L, a. V$ c1 n２ ０～３０
6 h1 c4 T6 W/ W/ ]＞４５
２５～４５
2 Y( D% r" @/ u  C3 x2 A: Y２ ３～２５
２５～３５
5 H& u# R; B  O＞４５
7 m* d  V' {( R6 a1 K
' b' C3 W  j& k! S

（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。
. @2 r9 e  W5 {' ~- L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
' Z8 ]% |. q7 h$ a, ]' J# _- K
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
１０００ ０．８５８ １０００ １．０２
7 K& r* `1 ]9 n' |( Z１２００ ０．７４８ １２００ ０．８３０
１５００ ０．５７５ １５００ ０．８３０
２０００ ０．４３８ ２０００ ０．６２
２５００ ０．２３１ ２５００ ０．３１
: ]$ Z; a  W9 |0 z$ d9 A; p

' O6 E# R3 I# e3 }/ L2 G  x
地层土质
% }) X8 v  A2 |/ L$ T& [表层土
- n& C2 Q. W" Z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
转速（ｒ／ｍｉｎ）
2 t( [9 U; [6 }7 S! m/ W8 E０～１０
０～２０
０～１５
０～８
% p0 s: J- Q/ ~9 d
（４）、钢筋笼
* k* L% Y2 ~$ x0 i$ |7 I: o& k
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。
0 t/ G/ r2 \+ x7 n②钢筋笼加工的技术标准
8 u! C& \2 Z1 J& V9 ~7 ]2 y
- u( A2 s/ Q* N  h& b, ^3 I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：
5 Q9 f: G6 I. m$ f2 d6 o% T表７：钢筋笼制作允许偏差

; }: j* b9 X. {" v- _2 _2 f
序号 项目 允许偏差（ｍｍ）
# ]) B( j1 Y0 a* s1 主筋间距 ±１０
% R7 t7 G: t0 U7 F( M2 箍筋间距 ±２０
3 钢筋笼直径 ±１０
4 钢筋笼整体长度 ±１００
0 J/ Y6 @$ H; w5 u5 主筋弯曲度 ＜１％
6 钢筋笼弯曲度 ＜１％
$ Y7 G7 g% F. t/ p  D
' U& F! A3 D# I2 b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
. k) K. ]/ V" {表８：钢筋笼质量检验标准（ｍ）
  w% D5 L# c& y6 n, g( [( s

3 D. s  F8 Q/ P6 F, j* ^, X设计要求
1 承载力
根据基桩检测技术规范
* r& b, _) L" u! J8 G7 k2 桩径
±５０
0 e) W1 |# `: K- m9 b; G. k+ G0 `3 泥浆比重
' i9 D2 ~% e( k/ \; ?１．１５－１．２０
9 v8 V0 ~% x" S) [! w% i1 z4 沉淤厚度
8 m9 `5 E7 P/ D- A≤８０ｍｍ
5 混凝土塌落度
' J+ d' q' g9 c6 D# n6 N4 E% m１６０－２２０
. ]. @' j4 u+ f& g% x  |9 `6 钢筋笼安装深度
9 |; e8 Y! {, T5 B) U±１００
& u' p5 ]9 x( V9 a+ m: h7 混凝土充盈系数
大于１，小于１．３
8 桩顶标高
＋３０，－５０");

liyao19831016

全护筒灌注桩的施工