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。
: v, J; J! I; T# @8 m9 Y$ |8 x　　一、旋挖钻机国内的现状
0 [- X* P: F9 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
) g5 I6 f) I/ |: @) ^( @$ U/ K　　序号 企业
0 X" g! s7 r' u3 R# {# I　　生产型号与特点 适用范围
2 `8 u9 }3 P. p& m1 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
& ^' i3 J$ u; U2 j) ^2 三一

ＳＹＲ２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
' B; J/ e% m. K) X) Z4 x3 北京经纬巨力工程机械有限公司
- |! O% }% J7 c
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
ＸＺ－２０，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
2 O5 b/ N6 R/ x; i8 T: D$ c钻进深度：６０ｍ
+ e$ `; Z4 h( T! U! H5 内蒙古工程机械有限公司
; p/ f+ c0 k  K* S/ sＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
* F8 k9 i6 Y- T1 \( ]  ~6 连云港黄海机械厂
0 |4 n* ]- z1 f, E" }
ＧＺＸ－１２，动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
9 X5 q* z* W1 m( m6 D钻进深度：４０ｍ
7 兰州建筑通用机械总厂
0 h* |* C  T' f& r$ RＺＹ－１５０，ＺＹ－２２０，动力头扭矩：１５０ｋＮ·ｍ，２２０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
- N% ~4 y8 C( X) q( ~钻进深度：４０－６０ｍ
8 郑州市金牛集团郑州堪察机械有限公司。
# Z  K- v: O$ r5 r( hＫＵＩ ５００，动力头扭矩：１５０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
钻进深度：４０ｍ
9 北方重汽
; m6 M& C! x# u4 R  eＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ
/ V* e% t7 S& L7 N0 J" Z( D成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
- ~. M, s' S. \5 f10 河南山河智能机械有限公司。
; i" [6 B; S4 I: {. oＳＷＤＭ－２０：动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ 成桩直径： ２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
, }0 v6 }- E3 _3 a11 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 I" ~9 Q; Y7 R( w钻进深度：６６ｍ
, V# }* ^; _1 R& I; R( G1 M- g+ x12 徐州东明
ＴＲＭ１６０，ＴＲＭ２００，动力头扭矩：１４０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ
1 i; e2 h# i+ }" h8 D成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
* K0 \8 z9 f' I8 s; b# f钻进深度：
: N$ i2 E) O# [/ c磨擦钻杆：６０ｍ
; `0 p( @& U, e( s) Y- f内锁钻杆：４５ ｍ
$ N- v9 p7 P, P6 O4 _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
, a7 e: p. {) [6 P钻进深度：６０ｍ
7 X/ \" E& q1 L! Y/ {6 i: R

二、施工技术点

0 z" I+ n6 K4 o# u１、旋挖钻机施工工艺步骤：

第一步：旋挖钻机的就位
4 A# o! u- U7 {5 {% R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。
) A! L0 z! d0 q$ 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
, t' n' V7 T) b' {8 R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
5 r1 W2 V& U% P7 h( X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
; s9 l5 \& I6 A) y; N' A! \第九步：放入钢筋笼
第十步：放入导管
2 b6 j0 L. J, `# x( f, T第十一步：进行第二次清孔
第十二步：进行水下混凝土灌注
- Q, R: q; J& B第十三步：拔出护筒，清理桩头沉淤回填，成桩


２、施工注意点
4 {& I, v2 r& _+ F3 C" h% R（１）护筒施工
, Q' N: y, {; J0 E0 E$ Z8 H5 A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。
! p" z1 H* ~6 n+ V0 o护筒的制作及埋设的原则：
: L- }$ ^( q/ N5 Y+ d# W" R: a# ?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。
% u& v& U, Y( s& 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。
" j3 K8 e" U' e9 p/ t3 i④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
& G9 J5 m1 C/ O. m: c- @①泥浆的意义
% b+ _8 \) g3 d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/ _2 b  \2 O  N7 v" n②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 K  u5 ^" {! n: W; e* {; G( T
% R1 J! W# p$ e9 w
表３：工程泥浆性能指标
: f% T; Z1 R1 O7 I" y% P% S

指标＼地层 一般地层 松散易塌地层
$ N! ~! q; l- z% f2 ^7 r& z; r相对密度 １．０５～１．１５ １．１２～１．１６
粘度（Ｐａ．ｓ） １８～２５ ２４～２８
/ m7 B7 ^2 r: o/ K& C. ?4 H0 c6 U  }
) D6 u& ]/ ~9 ?/ d9 l1 v* D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 B* p$ |2 _) W$ ~0 e! d6 Q③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
' M; R' S: ^6 M5 t% @
! m0 T) D7 \, [% L% I, F# c1 U9 ^
3 L/ ~% a  [7 \2 @. F设计要求
土层性能
- z8 o/ L1 d( v6 Q: n8 n" t粘性土
2 c9 J; T9 K) r5 v4 W砂土
/ H) \7 Z: z* d! R: j. D% K卵石
$ n2 A) s# M# v" M3 t, E泥浆比重
! H  h, l8 e6 ]1 m
１．０５ １．１０
１．１５
. G, Y4 X% [/ h  a! V3 `) D粘度（ｓ）
' s" o) I$ z" Q2 ?4 t; Y１５－１６
* L8 |5 u* u' u/ w7 ^4 `１６－１８
１８－２５
含砂量
( P# X4 T) k7 Q, K3 R* c7 e3 ^( i＜８％
, H$ T7 `( m( {＜８％
＜８％
ＰＨ ＞８ ＞８
＞８
. D0 N* ]/ z' W, W9 y7 I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

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

# P, F: }5 R6 I: `表４：稳定液必要粘度参考值

土 质
砂质淤泥
砂（Ｎ＜１ ０）
; @4 h! R% c: M砂（１ ０≤Ｎ＜２０）
砂（Ｎ≥２ ０）
3 T' C: w7 h/ y. j1 b' [混杂粘土的砂砾
. `4 i" m8 H2 y# V砂砾
7 _$ p# S- i; X& {必要粘度（Ｓ）（５ ００／５００ＣＣ）
２ ０～３０
＞４５
) w  B- G+ h" r8 M２５～４５
+ i& Z+ |4 X) |) D. i  B２ ３～２５
" J. e$ @7 s2 r3 Z. _: s2 n２５～３５
1 g6 \9 W6 B3 P. m) K/ O4 E＞４５
9 j6 L% _4 s: _


( T- o2 {/ j' \/ i1 _( t（３）、合理控制钻斗的升降速度
7 ^* `# @4 M2 L) K0 P
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。
4 }7 S/ c3 O" v5 G" h7 `' a  Y& \1 [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
* D# {! ?3 T3 s& r3 n/ p  U" f5 J桩径（ｍｍ） 升降速度（ｍ／ｓ） 桩径（ｍｍ） 升降速度（ｍ／ｓ）
( N7 J  ~0 {9 q) t# q７００ ０．９７３ ７００ １．２１０
８００ ０．９７３ ８００ １．２１
１０００ ０．８５８ １０００ １．０２
& i/ o1 O8 M* T+ j, w6 V１２００ ０．７４８ １２００ ０．８３０
１５００ ０．５７５ １５００ ０．８３０
２０００ ０．４３８ ２０００ ０．６２
! z6 V& T, J% l" o1 x: a6 g２５００ ０．２３１ ２５００ ０．３１
( z2 k$ x: M9 X, _, p1 i

, S! ~! Q5 O2 q2 C
) H3 t% @5 [( X% X地层土质
表层土
: q! A, O, C2 }+ I% Z0 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
9 B' M) u6 f3 V; Z砂质粉土夹粉砂、粉土、粉砂粉质粘土类等
* ^7 \! q+ t/ V% p! D粉细砂、粉砂、粗砂等
( c' e" {! g2 O3 N% k, M; E转速（ｒ／ｍｉｎ）
０～１０
4 Z; J0 L( k, i  @０～２０
０～１５
* k1 a7 N  {7 O% R- F! _4 S* G1 t０～８

（４）、钢筋笼
: {4 O1 X/ t- d# I2 P" E
" X  z% n. l8 `4 G- ?' x8 w①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

+ W+ m* a9 K5 `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

1 A( Y/ n4 g: A" f
序号 项目 允许偏差（ｍｍ）
% j# x) Q8 ]' V. M6 r1 主筋间距 ±１０
2 箍筋间距 ±２０
3 钢筋笼直径 ±１０
% s- ^4 M) x( k/ a0 |: M4 钢筋笼整体长度 ±１００
4 z, ~1 i) v9 p6 r, v( `5 主筋弯曲度 ＜１％
8 V: H+ Y& c/ w5 P* x4 `6 钢筋笼弯曲度 ＜１％
: p6 r1 k) g: `' M2 z
检验方法
. Y% o6 ]+ r* r7 P' E4 K用尺量
- z) h  I# N2 l8 |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
1 S% B; ^/ Z8 z2 f: i表８：钢筋笼质量检验标准（ｍ）
' Z' j0 c! Z% o' U$ o- \( T: t

设计要求
4 ?, T# k2 Y1 @. y" l' N1 承载力
根据基桩检测技术规范
2 桩径
" }0 @' G; G, c±５０
$ Z8 S3 F$ T; p/ H! v" f5 f1 s3 泥浆比重
１．１５－１．２０
4 沉淤厚度
$ n6 w8 O% l3 k9 @( f≤８０ｍｍ
5 混凝土塌落度
１６０－２２０
$ W% A+ {+ D& g6 钢筋笼安装深度
" G4 v9 O% K9 O( ~/ R% }7 n& Y±１００
7 混凝土充盈系数
: t  u6 M" V: e" }0 e2 c1 S' A" G4 X大于１，小于１．３
8 桩顶标高
9 a/ z/ j+ K9 U# B- u. h1 S( _; ~＋３０，－５０");

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全护筒灌注桩的施工