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
1 L* a$ G; [0 n4 {+ e" M7 \　　目前国内已开发旋挖钻机的主要企业见表１：
! v2 z, o( P& Y# X$ U; C　　表１：国内已开发旋挖钻机的主要企业
( F7 ~  X3 R8 g. ~# P　　序号 企业
　　生产型号与特点 适用范围
* e1 H6 V3 T5 c6 W9 \" o" B1 J, U1 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
2 三一
9 a( B) M+ H# |! M. O
# r; w" Q4 V0 x8 C6 [) r  wＳＹＲ２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
3 北京经纬巨力工程机械有限公司
, t  o& I. F5 W+ V0 k- `: a. }
ＺＹ－１２０，ＺＹ－２００动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
' P+ f/ j: w4 k2 E  T钻进深度：４０－６０ｍ
4 河北石家庄煤矿机械公司
; y1 P$ Z  B3 J. `; j$ {, o$ z; T( y4 PＸＺ－２０，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
; J8 \9 u  b3 }3 \* H钻进深度：６０ｍ
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
8 j5 [8 j  }" }. ]/ \钻进深度：６０ｍ
6 连云港黄海机械厂
/ D7 T3 X+ V  e+ c) C: R8 w  A# P
# i" r/ K- `, L. x, `5 xＧＺＸ－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
3 f* Q" i+ H6 l1 |$ kＺＹ－１５０，ＺＹ－２２０，动力头扭矩：１５０ｋＮ·ｍ，２２０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：４０－６０ｍ
0 E8 \& }$ }; ]$ m& q8 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
9 北方重汽
ＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ
成桩直径：２０００ｍｍ
; g% a; s$ x" Q: K& M2 U钻进深度：６０ｍ
10 河南山河智能机械有限公司。
. M* ~/ I9 X2 w8 xＳＷＤＭ－２０：动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ 成桩直径： ２０００ｍｍ
* L2 ]5 x- f) y钻进深度：６０ｍ
8 h( ?% e5 F. L4 h+ C11 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
/ h2 Y2 o" I" @9 v' @1 N. `/ W( N1 AＴＲＭ１６０，ＴＲＭ２００，动力头扭矩：１４０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ
; R. n  |1 e5 p% }成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
  W2 f; F9 T; }' \, m7 z钻进深度：
磨擦钻杆：６０ｍ
内锁钻杆：４５ ｍ
( O* f8 a- s1 a$ I% }: w5 Q13 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

' d: n7 R8 ]* l
二、施工技术点

１、旋挖钻机施工工艺步骤：
6 K5 [& A; }- Z+ V. x& |& x
% c( `/ L2 _( g) o1 ~' `3 }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
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
1 v  E! M- B; J* }& Y0 V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。
( N( A4 W! ^8 B8 T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
/ d/ \1 z( \1 R2 _! B: n第十步：放入导管
# \7 v9 s* d8 [2 e+ Z( k# f; P第十一步：进行第二次清孔
第十二步：进行水下混凝土灌注
$ ?! v' ], T( `9 g/ @- b, U2 a第十三步：拔出护筒，清理桩头沉淤回填，成桩


6 g' D/ q5 f/ L! m２、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。
. d) P; ^3 k4 E5 K护筒的制作及埋设的原则：
4 @" H# v1 r7 t9 w①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。
7 W: B& \; [2 [②护筒内径大于钻头直径，具体护简直径按设计要求选用。
# S, f2 `2 I. ?5 n9 i) B3 W4 O③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
# t1 Q4 I' o( L/ f0 ~) |6 V* M0 }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。
②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。
, b) f/ _! {9 t% n- o1 |工程泥浆性能指标参考值见表３

+ r. ^& B" c5 f5 H% ~7 r8 i
表３：工程泥浆性能指标

5 g. r. T8 {1 s# v  M+ x
& M9 {% D+ {6 P, e指标＼地层 一般地层 松散易塌地层
8 R- {& _+ A( v- ~& {. m/ N相对密度 １．０５～１．１５ １．１２～１．１６
3 F( \- t7 i* U) @) s/ {& |+ o粘度（Ｐａ．ｓ） １８～２５ ２４～２８
) X. a( N# q. R- H8 i+ h. m0 O
/ A* x' @" ]# X" k6 l' p# k2 s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。
5 l* I+ `. K8 Y③泥浆性能参数
2 J5 o  H+ G6 U* y1 o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


设计要求
) |& i7 [( M4 m- l% |! c土层性能
" ~4 d( ?* K% f0 o) H粘性土
- {; Q9 `: L5 s7 Y7 l/ I; m砂土
4 H6 k5 }& w0 a$ ?" V卵石
泥浆比重

6 k& ]5 l% F5 ^１．０５ １．１０
１．１５
粘度（ｓ）
１５－１６
+ H7 r# }& W; g１６－１８
１８－２５
1 P: j4 }2 A$ D( S含砂量
. D" n. }! }# `＜８％
＜８％
+ c- k, y2 p" o- _9 P' v: D! M＜８％
; e  u6 a4 H7 W: D# b/ sＰＨ ＞８ ＞８
$ @+ w  s/ I4 U! x2 f9 c* r＞８
7 e: Q2 G; Z1 T1 v  o  `, d( h配比、水、膨润土、碱、ＣＭＣ １００：６：３：０．８ １００：６：３０．８
* X2 u# M/ c# y% `1 \１００：１０：１．８：０．８ １００：１５：１．８：０．８
- s8 v2 y( S, U8 Y. H: B) R! D3 ?) D( j8 f
8 q6 f- k9 r9 B9 f/ u④为防止孔壁坍塌，所用稳定液的必要粘度参考值如下表４

6 u# i# D* d. [: L, N表４：稳定液必要粘度参考值

/ ]0 y% c% {  ?+ q. r5 }7 D5 E土 质
! @# S: j7 v. d; `8 J5 \砂质淤泥
砂（Ｎ＜１ ０）
$ _% p" }1 C. E+ V7 {+ ~  D$ X砂（１ ０≤Ｎ＜２０）
' ?$ Q  |( e, Z# ]. z( m砂（Ｎ≥２ ０）
混杂粘土的砂砾
砂砾
必要粘度（Ｓ）（５ ００／５００ＣＣ）
5 _4 ]5 i4 d3 Q0 p9 a, w２ ０～３０
＞４５
２５～４５
２ ３～２５
２５～３５
＞４５
9 n; j# G2 r8 |2 `


3 R/ P% F+ k& E3 ^1 u0 [3 Q（３）、合理控制钻斗的升降速度
9 e. E' O0 i/ |  O  E) @8 o
4 \9 o9 [/ ^) E* r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。
- {* r6 i. E8 E! B, }" j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
: b3 `! \5 }* h4 a  b表６：钻斗转速参考值表

; w. `; e& i: n5 C' w钻斗升降速度 空钻斗升降速度
2 o; d- }6 Z  X1 d桩径（ｍｍ） 升降速度（ｍ／ｓ） 桩径（ｍｍ） 升降速度（ｍ／ｓ）
７００ ０．９７３ ７００ １．２１０
& n" F- Q% z2 N3 i  _' }7 R８００ ０．９７３ ８００ １．２１
１０００ ０．８５８ １０００ １．０２
１２００ ０．７４８ １２００ ０．８３０
１５００ ０．５７５ １５００ ０．８３０
7 ^' ]( B; j8 U# r' L, d# l２０００ ０．４３８ ２０００ ０．６２
２５００ ０．２３１ ２５００ ０．３１

6 v  Q4 [  h& b/ s
8 i& M+ n# O0 n6 r2 K7 j: V
1 o6 _( @0 z5 O+ Y地层土质
表层土
- ~7 }% E: F8 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
; ]7 C9 n# A' t% n: E( J0 w$ L5 e8 {砂质粉土夹粉砂、粉土、粉砂粉质粘土类等
- l0 w7 r' f; \1 W2 R$ U0 h% b粉细砂、粉砂、粗砂等
5 x" ~* U9 j) D  `! `0 f转速（ｒ／ｍｉｎ）
; Y, D: y0 Y8 Q1 [+ j０～１０
０～２０
' C2 S/ B2 u5 y8 |０～１５
" q- R9 z1 G9 ~6 N9 O' x) T０～８
) f" [9 z3 s; U: i1 r9 W- K
（４）、钢筋笼

! B* o3 J2 P$ f2 ]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
& a/ ?1 J9 _4 [( C
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：
+ J  U1 M; N+ }/ {$ f表７：钢筋笼制作允许偏差


, S$ ?+ R' ^3 T  `序号 项目 允许偏差（ｍｍ）
5 V* x! Z6 A6 K3 M& y1 主筋间距 ±１０
2 箍筋间距 ±２０
" Y, R% R6 M. I# I9 ^" m3 钢筋笼直径 ±１０
4 钢筋笼整体长度 ±１００
5 主筋弯曲度 ＜１％
6 钢筋笼弯曲度 ＜１％

检验方法
用尺量
) j5 `' R$ h* [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
% h) G; N- [3 N: l0 x& I1 j* k表８：钢筋笼质量检验标准（ｍ）

& U" F) t( w( x3 e
设计要求
1 承载力
3 t: Q9 h; d. |2 c& P$ @5 Q根据基桩检测技术规范
2 桩径
, o9 X$ ~8 t* `" O3 j( x±５０
3 泥浆比重
１．１５－１．２０
) b1 O/ @9 y7 @1 ^; V4 沉淤厚度
≤８０ｍｍ
1 T" x( K) i1 E) [% R% {5 混凝土塌落度
- V# z0 ?" C8 d１６０－２２０
6 钢筋笼安装深度
- k0 @2 S' n% ^8 y- V±１００
2 m2 {7 c: n4 b: @5 K7 混凝土充盈系数
3 B3 B2 |, l: _大于１，小于１．３
8 桩顶标高
3 H! C; R1 z! L" X" c＋３０，－５０");

liyao19831016

全护筒灌注桩的施工