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
& l# i/ n  d1 m+ ]/ h; U# R; W* z　　目前国内已开发旋挖钻机的主要企业见表１：
9 D3 N! k- ^# p% ~; `+ s+ \　　表１：国内已开发旋挖钻机的主要企业
　　序号 企业
　　生产型号与特点 适用范围
1 徐工集团公司
4 d1 b! {, `8 ]+ _
3 c$ Q' R. H% d7 VＲＤ１８ 动力头扭矩： １８０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００ｍｍ－２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
/ v& p" X" l, X* r2 _6 R; c4 \$ s& o2 三一
# L9 d4 S) z* q5 T
! V8 W; ^6 U) LＳＹＲ２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
, p, S: z; O  o, ^钻进深度：６０ｍ
3 北京经纬巨力工程机械有限公司
7 o5 ]# d1 ~: j0 F8 Q& l
ＺＹ－１２０，ＺＹ－２００动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
) d2 B/ p. Q$ e* k, j% y/ x! l钻进深度：４０－６０ｍ
- ^+ k8 d8 |. Z, I4 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
' ]% U% `3 n" z, H, D: }5 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
: p1 n7 c3 _' V( X1 Y1 E. ~钻进深度：６０ｍ
6 连云港黄海机械厂
7 @+ R: C( q* e5 _( k
ＧＺＸ－１２，动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
5 e4 K& t5 E( k4 I3 b9 `钻进深度：４０ｍ
( E% u  G, @( H; i7 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
1 R6 l1 @# ]# t6 z9 n钻进深度：４０－６０ｍ
' k' Z) y% p/ W# @8 郑州市金牛集团郑州堪察机械有限公司。
! ?6 d' E# X# D% y" N- vＫＵＩ ５００，动力头扭矩：１５０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
钻进深度：４０ｍ
9 北方重汽
1 Q; C; T6 D4 {5 Y- V, X) S6 y  fＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ
6 T- [" u/ l3 P$ _. N* w6 F0 F成桩直径：２０００ｍｍ
3 H4 y* a! o& ?8 T) p; E6 c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
0 q( ]! ]2 R5 E; Q/ q. T$ P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
! P) r( t8 ^$ @; E3 r1 X钻进深度：６６ｍ
' ?! U+ r4 [* _6 l12 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：
6 Q2 c& |- t& E% x2 j8 P; ]' f磨擦钻杆：６０ｍ
2 z& i5 ^2 R+ N( K$ r' z# f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
2 ^5 l; G- H% ~: z8 r0 H
1 n# v4 _/ Z; B3 L+ T
- E8 x4 y& u4 b* Z4 G二、施工技术点
, ~& Y6 z* |6 e! _1 \
9 C. ]9 u0 G& I1 @2 S& O3 |' v１、旋挖钻机施工工艺步骤：

  h) n$ }7 d$ n* [9 H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
' O) U* b4 r$ P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。
/ X6 C7 [- \- i6 f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
- g3 x: g* o7 W: Z; i  X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
# Z9 U; A* M/ |+ W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
第十步：放入导管
第十一步：进行第二次清孔
第十二步：进行水下混凝土灌注
& e/ W8 R  s; g第十三步：拔出护筒，清理桩头沉淤回填，成桩


" e6 }9 U6 ~8 I" J7 l* X２、施工注意点
! n8 ~$ `# e% F7 u（１）护筒施工
' w8 k$ @. j' {% n0 @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。
0 \% r) {( \& n③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％
$ Z, j: ^! K6 c! a) K, U（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。
* h3 j) H* {& N1 a7 Y②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。
工程泥浆性能指标参考值见表３


8 Z, t' s( u% @5 E, S表３：工程泥浆性能指标

) q6 b0 [5 K& |/ |8 g* v- |( }
指标＼地层 一般地层 松散易塌地层
# h5 u3 H2 k6 ~, A相对密度 １．０５～１．１５ １．１２～１．１６
) y/ P* X5 g5 o( a, U2 o5 [粘度（Ｐａ．ｓ） １８～２５ ２４～２８

* P: i" G4 _$ ?1 ]* s! T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。
! s' y# r( I, r8 {+ D  J3 O0 e③泥浆性能参数
3 r  c) d3 `( X1 Z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
3 N) i) I% Z4 X. n" J7 ?

' P3 P( }& I7 k! C- f9 y" J设计要求
1 h( Q1 H2 W! a' c1 t土层性能
粘性土
砂土
卵石
泥浆比重

１．０５ １．１０
１．１５
粘度（ｓ）
１５－１６
１６－１８
3 h& t+ V4 X- s! C% I１８－２５
/ s% R8 ?; F& Q' h  I含砂量
＜８％
6 M/ v+ z+ j2 Z4 t# M  X＜８％
＜８％
ＰＨ ＞８ ＞８
＞８
- e8 j  A* V7 H配比、水、膨润土、碱、ＣＭＣ １００：６：３：０．８ １００：６：３０．８
. @3 F$ T+ J8 H$ @+ D/ M0 d) r0 ?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

: b$ v9 Y# l$ w7 R表４：稳定液必要粘度参考值

) x/ k9 l+ {  [5 f' C# F7 C土 质
砂质淤泥
砂（Ｎ＜１ ０）
砂（１ ０≤Ｎ＜２０）
砂（Ｎ≥２ ０）
$ U* `$ }# S- L: Y3 ^3 Q5 Y混杂粘土的砂砾
) k3 J8 J& E. d& z砂砾
必要粘度（Ｓ）（５ ００／５００ＣＣ）
2 w3 K) G3 J% X9 O7 o２ ０～３０
: k9 l3 P! I9 P6 c＞４５
２５～４５
4 e2 u+ |+ j3 w+ R# O( k２ ３～２５
& J/ n2 ]- f. N: G( s２５～３５
＞４５
( X: \" V  h' P! n8 ^

# i5 o; b: g3 ~5 o
（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。
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

钻斗升降速度 空钻斗升降速度
" \4 _- e7 u4 b& R- |桩径（ｍｍ） 升降速度（ｍ／ｓ） 桩径（ｍｍ） 升降速度（ｍ／ｓ）
9 T* N5 |) Q$ R0 a6 k７００ ０．９７３ ７００ １．２１０
1 H% P, u( W$ E８００ ０．９７３ ８００ １．２１
１０００ ０．８５８ １０００ １．０２
, m+ j2 U" g* N$ i) \7 u+ x１２００ ０．７４８ １２００ ０．８３０
5 x' G  Q( Q9 r& t; r3 K/ F１５００ ０．５７５ １５００ ０．８３０
２０００ ０．４３８ ２０００ ０．６２
２５００ ０．２３１ ２５００ ０．３１
% y! V. V2 a2 n- a5 @9 o. J; P. q) V

& J4 _5 @5 H+ k& o
# n0 }9 p$ s1 S) G) x8 u地层土质
表层土
2 t' f9 Z; h6 p5 |! H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）
０～１０
6 }' R. n1 |* Q/ p9 ?7 M: U０～２０
' R/ ]( Z. l7 k0 h9 Z  w0 ^8 q０～１５
０～８

（４）、钢筋笼
" ~! [  e8 g6 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。
②钢筋笼加工的技术标准

7 T" {: L3 ~3 w9 ]* r- y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：
, f8 d$ [6 B! _+ X$ B$ q表７：钢筋笼制作允许偏差

: f. j' a6 F6 A5 \
+ S+ k' Z, S' M6 ~2 B# N4 o- O9 Z序号 项目 允许偏差（ｍｍ）
1 主筋间距 ±１０
2 箍筋间距 ±２０
" Q7 U- t( g: H  [" [- b2 x1 F3 钢筋笼直径 ±１０
4 钢筋笼整体长度 ±１００
5 主筋弯曲度 ＜１％
# K% k5 o3 c; B5 c; E4 m; v6 钢筋笼弯曲度 ＜１％
2 O" T8 S* g5 q! \
" _' ~( p6 Q! |. B% s检验方法
用尺量
5 f+ Y+ x. h, Y& A; S9 ^2 F0 ]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
# d( V6 [) U' |; W表８：钢筋笼质量检验标准（ｍ）


设计要求
) g: a7 Y" k4 C) V1 承载力
. k6 r+ n* U( t7 R3 X! P8 e0 x根据基桩检测技术规范
1 k$ C4 x* P( z# i# d5 D: E2 桩径
±５０
3 泥浆比重
１．１５－１．２０
4 沉淤厚度
  C) |1 _6 C" P≤８０ｍｍ
. _) c9 y1 t* @+ I/ k6 W5 混凝土塌落度
１６０－２２０
6 钢筋笼安装深度
" d) }! F4 }; b/ O, j# ?±１００
7 混凝土充盈系数
) L1 W) V7 d* [/ W% w大于１，小于１．３
% H$ f" W9 v; b; R. z8 B9 w0 I8 桩顶标高
＋３０，－５０");

liyao19831016

全护筒灌注桩的施工