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
　　目前国内已开发旋挖钻机的主要企业见表１：
% C$ v# q/ M& h( r　　表１：国内已开发旋挖钻机的主要企业
* a5 [& r( ~2 c4 n- j　　序号 企业
8 t8 a5 h5 H  O2 d　　生产型号与特点 适用范围
1 徐工集团公司

ＲＤ１８ 动力头扭矩： １８０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００ｍｍ－２０００ｍｍ
* q" W6 S- }0 [  h- j) W钻进深度：６０ｍ
2 三一
# E( a3 F1 @1 t4 M$ }/ |
ＳＹＲ２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
, Y* n: Z* R( N4 Q; @6 c0 `3 北京经纬巨力工程机械有限公司
6 l2 _! `4 f4 }+ U0 H/ g& w& |  {
, o2 r1 ^( I* [2 h) e1 C$ ~ＺＹ－１２０，ＺＹ－２００动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
3 i' P( N8 |! }2 I" _1 E$ Y钻进深度：４０－６０ｍ
- \0 \' O  }) M5 j/ d4 河北石家庄煤矿机械公司
/ h; n" A  R, u' }ＸＺ－２０，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
* @: r5 t. z) p$ E$ d2 e- m$ J  y钻进深度：６０ｍ
* Z1 v" d* p% ]# {9 b5 内蒙古工程机械有限公司
ＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
- K, G5 z5 B' {; e3 o钻进深度：６０ｍ
2 y4 b/ Q  ]5 J- k' K6 连云港黄海机械厂
+ K# Q' C* z; \9 [- ?$ S
: v/ }" y! w# U: ~, D2 \+ ^ＧＺＸ－１２，动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
) @; `3 d& k. f3 \: G; v/ j: `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
7 v& I2 Q* d+ i! O4 ?钻进深度：４０－６０ｍ
' R! p' M' C" b4 e6 f* t6 p8 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
* C( t# c( g+ R4 p钻进深度：４０ｍ
9 北方重汽
ＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ
成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
10 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。
ＬＧＢ１５００ＫＵ２０００ＬＧＢｌ５００：动力头扭矩：２００ＫＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：６６ｍ
12 徐州东明
ＴＲＭ１６０，ＴＲＭ２００，动力头扭矩：１４０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ
成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：
7 g  B$ L! h5 J, G  U, ]  q6 [磨擦钻杆：６０ｍ
- M& N0 o3 T- G4 F! e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
6 `% U' }% ^1 Y4 N8 T% t钻进深度：６０ｍ


, F8 K* u% @) [# C8 Y; B7 g二、施工技术点

. m" q" y0 |$ x5 `  [１、旋挖钻机施工工艺步骤：

第一步：旋挖钻机的就位
: s# {$ N; {# ^$ C. p3 t! r+ G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。
  U, R/ _# J) E& T/ \$ @) N2 x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
第六步：放下钻头
! k6 l" }, T# w5 _! ^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
0 A# n, x9 H  e3 O第十步：放入导管
) Z: j4 B) C) n! X; K/ b1 a第十一步：进行第二次清孔
第十二步：进行水下混凝土灌注
3 h5 A* x3 H% v: a( k" S+ s6 x0 k" B2 o第十三步：拔出护筒，清理桩头沉淤回填，成桩


6 u% Q. M& D; `4 t２、施工注意点
（１）护筒施工
6 k# z5 d( z* i3 i% [. J3 g/ u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。
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 ?; j) K! }* p③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 \6 D/ E" Y4 u⑤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
. f! ^$ u8 Z4 B  T①泥浆的意义
9 ?. ?" Z2 N6 u6 s1 }$ N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。
; F# @7 }# B' E/ _, b( s) E1 G②泥浆性能指标
: E0 W: u4 f0 ]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


5 e. K& e( Q) Q8 j( d表３：工程泥浆性能指标
& y- p) O% q+ f' U4 V5 j8 f; E/ C' Z

5 U5 r! N2 W, ^7 C1 U( B指标＼地层 一般地层 松散易塌地层
) ]# a: p4 v" h/ Q# r: v相对密度 １．０５～１．１５ １．１２～１．１６
粘度（Ｐａ．ｓ） １８～２５ ２４～２８
7 |* B6 p! S8 I# _( Y5 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。
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


2 {) ~/ S/ C1 S  W- \, y* V! p设计要求
! g  |1 h. t! N) e% i土层性能
0 |3 s8 B, s( n. [7 A" G! ?5 j粘性土
1 [  {8 O, V0 h- _6 m" P砂土
卵石
泥浆比重
$ V: B3 ]' v* F* [2 Z+ [1 i
8 `& E; |& v' k4 ]8 ]１．０５ １．１０
( A  g" M* Z* _: w4 M) u9 T+ t１．１５
粘度（ｓ）
$ E* a! A# m; R7 p8 G１５－１６
１６－１８
1 c2 D  p& u/ }7 d/ X# L2 t& _１８－２５
含砂量
# ^, Q: F# B1 |5 Y3 N＜８％
% D* ?  y* u" r# b" A" Z＜８％
＜８％
* r. [; F+ i- Z' ^ＰＨ ＞８ ＞８
1 n$ e$ X  ~; K0 h＞８
配比、水、膨润土、碱、ＣＭＣ １００：６：３：０．８ １００：６：３０．８
! O* U; D# J  U１００：１０：１．８：０．８ １００：１５：１．８：０．８

8 P- s& `& w! W# j% T( B$ V④为防止孔壁坍塌，所用稳定液的必要粘度参考值如下表４
/ P* I1 m* o+ ~# S& u
: x6 T6 v. F7 `. ~% H表４：稳定液必要粘度参考值

+ V1 y1 @( r& z2 R, r7 p) z: F土 质
砂质淤泥
; V' h  J# u# v( N; b8 g5 d砂（Ｎ＜１ ０）
砂（１ ０≤Ｎ＜２０）
. h+ d1 H- t+ S, a! d3 l, E8 Q砂（Ｎ≥２ ０）
3 P" X3 @! k6 \4 _混杂粘土的砂砾
砂砾
必要粘度（Ｓ）（５ ００／５００ＣＣ）
２ ０～３０
＞４５
1 [, ]( M3 I- n3 [/ m3 U; d5 s2 m5 q２５～４５
- W' Z+ _1 }! l, v6 }) X２ ３～２５
+ `1 _, C; j7 `2 d２５～３５
＞４５

0 k9 J( Z0 Y% m" O7 \; {
3 w( Z) s2 S8 H- K7 E; U
. o, K+ d0 D' |, M（３）、合理控制钻斗的升降速度
7 o* @9 F% v+ w( V1 u. U- _
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。
% f1 c" r- J/ P  o% z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

2 J) e. w0 ?2 c/ L9 _# d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
  a5 C# s' _  K. M- B８００ ０．９７３ ８００ １．２１
" C; R; Q, ~: w7 v+ z0 A１０００ ０．８５８ １０００ １．０２
１２００ ０．７４８ １２００ ０．８３０
１５００ ０．５７５ １５００ ０．８３０
２０００ ０．４３８ ２０００ ０．６２
２５００ ０．２３１ ２５００ ０．３１
& u) ~% B" N! M1 p! X/ ^
3 L9 b$ U  R( q) J

9 z1 B7 N" {% f地层土质
表层土
  `9 ]  T# G7 B% ?: b1 c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
- c  M- b" A5 |3 i! d. {+ R+ m粉细砂、粉砂、粗砂等
' H9 K/ L7 n. J2 ^! S转速（ｒ／ｍｉｎ）
) j0 Q! g: ^% D: `. |０～１０
9 \# b# x# J8 Y7 y: f2 H1 O+ L０～２０
０～１５
０～８

（４）、钢筋笼

+ f, _0 H1 ]2 R) y8 f$ ?①钢筋笼制作
3 {0 _6 i3 P. t! `# F# q0 v
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。
! i) f3 {" Z: d9 e: ~5 W②钢筋笼加工的技术标准
9 b7 A" A& O8 ?% P3 N8 m# u
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
; @, B9 l# {( O% X# B; B1 p
* \, _) T% `% M8 J2 i
序号 项目 允许偏差（ｍｍ）
1 主筋间距 ±１０
; X9 X6 P. d0 ]$ P- \2 箍筋间距 ±２０
3 钢筋笼直径 ±１０
4 钢筋笼整体长度 ±１００
5 主筋弯曲度 ＜１％
' y9 r6 K# R( i; B, Y( w2 _' z7 ?6 钢筋笼弯曲度 ＜１％
' y0 R* m- Z+ |2 R/ d
检验方法
2 f- l' N5 s' O( F. A$ T! L用尺量
& M' X( z3 E) 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
' @. t) Y6 G5 J表８：钢筋笼质量检验标准（ｍ）

1 f+ v9 w, K7 X" p2 }) i0 J
5 p" q4 n4 D* v" h! x设计要求
! j% W% f. g- J& V  {1 承载力
/ U; G1 z# g) y根据基桩检测技术规范
! Q$ H; D" V; z1 T2 桩径
2 K  a7 V2 j/ f* m4 I±５０
, w4 n9 Y3 L5 f, u; p* w3 泥浆比重
% |, B  X' u* v5 q１．１５－１．２０
4 沉淤厚度
≤８０ｍｍ
5 混凝土塌落度
! G2 g6 j( {) [: m9 ^& w" W) d; V- ?１６０－２２０
6 钢筋笼安装深度
. W) N2 L+ Y5 I, p: P& i±１００
; E" y" c4 ]) H) T  o3 e6 q7 混凝土充盈系数
) q/ \. c! [( w! H5 `大于１，小于１．３
- u, [/ c1 V6 \# ^) \; P9 }8 桩顶标高
＋３０，－５０");

liyao19831016

全护筒灌注桩的施工