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概述
: q) ]& R, r( F1 _- f/ C7 ?% \, R+ ]! B 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。2 |. H$ E! M6 o9 g
一、旋挖钻机国内的现状 V9 ~0 B7 z" S: H! l7 [3 o0 U0 e" X
目前国内已开发旋挖钻机的主要企业见表1:
9 E6 d) U- O4 y! e 表1:国内已开发旋挖钻机的主要企业 7 A: ~+ p, c8 O) @$ Y
序号 企业; k7 S/ v, u4 [: s
生产型号与特点 适用范围
7 q/ \3 t2 ?2 A1 徐工集团公司& a& _/ K' d) G2 o7 C; g; r
# I) s# K; @ W9 RRD18 动力头扭矩: 180kN·m 成桩直径:1500mm-2000mm
?+ a' o6 F2 d. L$ ^! {钻进深度:60m
' @: o+ r, f- o2 三一
5 _1 X# u$ C, p( a5 ^8 g* Z( N
3 C0 H& p4 Y( B+ O8 YSYR200,动力头扭矩:200kN·m。 成桩直径:2000mm
0 |# z& N8 L5 \' L9 @2 R- v钻进深度:60m : T/ C7 z) D+ G0 c
3 北京经纬巨力工程机械有限公司
3 }4 t( w# \7 V
: i4 S1 }. W# i# F2 L) K# f+ L8 ^ZY-120,ZY-200动力头扭矩:120kN·m,200kN·m 成桩直径:1500-2000mm, y( \4 w- L$ v+ Q* O4 f& p
钻进深度:40-60m
' t4 V" f( I, {4 河北石家庄煤矿机械公司6 |. l3 {, y; `; x% e$ n, q
XZ-20,动力头扭矩:200kN·m。 成桩直径:2000mm
: D. r& W! @- `. Q& z5 @3 ?8 {; y钻进深度:60m , m: E, j2 I: c5 L; v3 }6 D
5 内蒙古工程机械有限公司
1 q; p9 `0 e# D/ \ZY-200,动力头扭矩:200kN·m。 成桩直径:2000mm" v; G0 C* r! K* C2 ]4 r
钻进深度:60m + `' f; H$ ]- R k) j4 z8 ~
6 连云港黄海机械厂
5 S) Y2 Y! ~: B/ S- d+ } H; _& Y* h3 l' \1 t, _
GZX-12,动力头扭矩:120kN·m。 成桩直径:1500mm2 `" q7 _- G1 F2 f
钻进深度:40m . i4 r* b1 X4 z8 C$ Z! z
7 兰州建筑通用机械总厂
$ G* \% U6 \6 I3 {1 DZY-150,ZY-220,动力头扭矩:150kN·m,220kN·m 成桩直径:1500-2000mm- Q+ U2 G; H" h8 T
钻进深度:40-60m 7 Q ]9 R+ K& |/ {0 y, z) ]2 `
8 郑州市金牛集团郑州堪察机械有限公司。
. X6 n! Z+ h# S5 r AKUI 500,动力头扭矩:150kN·m。 成桩直径:1500mm
6 t" l$ ?& Q8 i9 C/ }. Q0 P1 B+ `: ]8 P& \钻进深度:40m - B9 e7 K. }* J( C% C3 H( j
9 北方重汽1 C9 l+ F) }. I ]- T7 O
ZY-200,动力头扭矩:200kN·m
" l8 e8 V) S6 l成桩直径:2000mm3 Q% { g4 h0 s$ {8 s
钻进深度:60m 8 Y7 x* e+ l$ u4 f- d
10 河南山河智能机械有限公司。
6 D% Y4 L3 c- \$ j' C5 e7 i& YSWDM-20:动力头扭矩:200kN·m 成桩直径: 2000mm
- l! Y$ L0 g7 P( J2 q% h# H钻进深度:60m 1 S& A O! t1 P6 D7 i
11 哈尔滨四海工程机械有限公司。. Y6 |) V6 {8 V% U9 {
LGB1500KU2000LGBl500:动力头扭矩:200KN·m 成桩直径:1500-2000mm8 M2 ]& X% g7 M" |5 t- A. d$ B
钻进深度:66m : J# e/ k1 t1 E& D# J/ n, o0 n' O
12 徐州东明! x: N1 }1 G7 `7 G
TRM160,TRM200,动力头扭矩:140kN·m,200kN·m( u- C) d0 w8 t
成桩直径:1500-2000mm. h: t" y P& l5 ?5 n
钻进深度:
6 N% u% V T D+ D d7 y磨擦钻杆:60m
; f* M" X/ @! A! j0 U" x内锁钻杆:45 m
9 i. e' X: k8 k8 z0 s+ }( g: ]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
, A4 l J* \$ o; \4 z' E5 u钻进深度:60m - w/ ~+ H/ k2 V2 z
7 h3 `# J) I, i, d0 o
0 W* E) e) [" m7 |3 x$ I二、施工技术点
8 i1 w- p& h% S, n0 A
5 D7 X, K4 Y' \4 \: e1、旋挖钻机施工工艺步骤:8 T" t" j& @, J
! q9 P4 F! w" B) R; u1 j
第一步:旋挖钻机的就位
# G2 E/ O- O5 Q9 a# O; a. L |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
. d& U6 h3 V+ |" `- ] K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。
7 h: T! `7 g. o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
, Z4 p9 T" Z$ u- D) F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
6 y, p0 O/ e$ I( T }第六步:放下钻头( g7 }* J, U0 I7 M3 {
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! ~9 T5 i2 T* W' x6 d! E. ?第八步:钻孔完成,进行第一次清孔,并测定深度3 A$ _- n l2 H+ I
第九步:放入钢筋笼% C4 v$ P* n8 _: \% P7 d
第十步:放入导管( X; M2 @: p* _: s# P; g2 z
第十一步:进行第二次清孔! B& e# ^: _5 k: C$ Y
第十二步:进行水下混凝土灌注! y0 g Z/ u$ w n: C
第十三步:拔出护筒,清理桩头沉淤回填,成桩% F0 Z$ z' z* V; p3 D6 W
- z* T! i: u m7 J6 F& q
: `; P3 B5 M8 S$ m2、施工注意点
2 v% f2 s$ l8 Y' Z# |3 k# h(1)护筒施工- h8 K' M# e9 _# G
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。
# A, i& P0 B6 K8 o1 Z护筒的制作及埋设的原则:
; M+ ~' V$ Y( B! n+ z e①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。6 {& P5 Z: E$ Q; @: `. i9 ^, `
②护筒内径大于钻头直径,具体护简直径按设计要求选用。- T8 i' K' ?+ H3 h% }
③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。* @% B Y$ K! `" J; W; C, e. \' w) a
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。
% t( v# K+ H1 u. C. J⑤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 E* m" p z(2)、泥浆! z$ j* e3 t' q: x6 ] w
①泥浆的意义: X& _1 b1 K- g8 I8 M7 ?2 O
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。' h9 ^6 e( p/ P7 |
②泥浆性能指标
5 l$ t2 ~) t& b7 n1 }) k9 \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。( D7 Y# C" w; @4 T7 y0 z
工程泥浆性能指标参考值见表3) }0 f: Z. P8 c" ?% a! T0 E
- C+ Q* P! Q4 [( D- M. W+ X' Z1 r$ k# E8 w& P. h( Q
表3:工程泥浆性能指标
2 L1 Z* q* h5 ~1 S2 U1 A' P+ P+ T9 G3 ~5 `, v
2 z8 ^9 {$ @& C, x/ A0 T1 f指标\地层 一般地层 松散易塌地层 " q4 X `) V% @" ^( u4 M
相对密度 1.05~1.15 1.12~1.16 % q, b; L" |$ B! X: Z* A+ U
粘度(Pa.s) 18~25 24~28 2 r6 g& F% P7 W+ Q& H! R- ^
0 Z; \" w/ X- ]
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。
! B. P6 X. o) q③泥浆性能参数( ^# Q1 J' f; x5 }3 L: H
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
1 o3 W! Z6 a: U1 K" ]6 i8 A C8 c2 D C6 J: b; F' d! `$ k" _, A
" ^9 c. o0 v, s( t- Y
设计要求 ' ~/ g. o8 P, M/ e x ]
土层性能
, C$ J6 F0 w6 E0 M$ H2 y粘性土' D0 n/ K+ ?6 n- `3 v
砂土3 ?; P" X% x7 o
卵石
" K; G1 F# D4 Q7 k% @泥浆比重
7 v8 _9 I9 Y n
3 K$ |) ?* y' p: J% {1.05 1.10
2 w, L y7 C5 `, B1.15 / r' {! S$ c: [( w: D
粘度(s)0 p) Y8 K- A$ j" E
15-16
: k$ p. @. j: ]3 r- ?9 A$ ]16-18/ U* P# g4 B2 }+ Q& {- m
18-25 $ A* h$ y5 w7 a# G* T. o* J% s; n4 n% X
含砂量
" O, f1 w8 p2 A% f0 I& ^5 V* ^<8%
7 S% c! x% g u5 ~<8%
3 `$ ^6 G7 Z/ U: Y; c! ]<8% - w" J! |7 A( ^- c7 g% G2 E9 M
PH >8 >87 E C6 M# C# e( s
>8
8 y& J8 L/ I) E# R/ q9 S配比、水、膨润土、碱、CMC 100:6:3:0.8 100:6:30.8
% M b- }8 V, D100:10:1.8:0.8 100:15:1.8:0.8
0 W6 @3 Z/ v0 p$ J& g
, X; P: c7 C1 K5 i2 J$ F z④为防止孔壁坍塌,所用稳定液的必要粘度参考值如下表4
3 d- L& |! R& c- {
" D! ~( h, x% r/ Y$ U5 n( _表4:稳定液必要粘度参考值; k# h, g& o b) C$ d# J( V
1 e$ d4 b( f2 \& H% d土 质
: I0 _: e8 D u' d砂质淤泥, {; Q6 X; E4 k$ e
砂(N<1 0); r* J4 e/ ~/ o8 ?/ ]
砂(1 0≤N<20)2 p; r' `/ n* z& O, O# Q
砂(N≥2 0)' V% \7 h' E8 P6 l
混杂粘土的砂砾9 _. X0 l7 G6 o) L! ~; X+ H8 ^
砂砾
7 N- W7 K9 ^+ c. I# h/ o必要粘度(S)(5 00/500CC)% @5 b; A0 ?4 Y: { u# k
2 0~30# j! ?8 p5 x' E; v
>45
* U1 C+ w, ^6 V' ]( B25~45
( T& ]7 `7 W6 i, a6 p2 3~25
4 O! G1 e7 H1 q25~35+ l7 V. y- Y9 Y/ @4 T; |
>45& U5 `: ^; |7 e) L# a1 g
" c5 K7 H, D; A
E1 o& `4 s( @) L
6 v4 ]( ?/ z6 j9 D(3)、合理控制钻斗的升降速度
0 L# D" t" H2 O5 Z0 c Q7 N" \8 H. g _
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。
% f- |5 l: B- ]3 O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5 b9 |2 Q5 O2 Z# M8 j
表6:钻斗转速参考值表 % S# `: G+ v% _+ A, X T
& K) U: C. N o- v" A
钻斗升降速度 空钻斗升降速度
8 @+ c( u( Y# W- `7 y桩径(mm) 升降速度(m/s) 桩径(mm) 升降速度(m/s) , f7 ^0 e- T, o+ ~0 N
700 0.973 700 1.210 : ~, A3 Y# H- l6 F, h6 I7 p& q
800 0.973 800 1.21 , e2 b. m6 a, l' u
1000 0.858 1000 1.02 & I2 ? h; s2 g E
1200 0.748 1200 0.830
9 Y4 e3 g2 w. L9 [' t8 j4 F& P3 K6 X1 N1500 0.575 1500 0.830
& l/ K6 Q; q3 a* g& a- @; b2000 0.438 2000 0.62 ! l' I8 M; V9 y9 U8 ?: _ j, I
2500 0.231 2500 0.31 9 _: ^) k2 \$ ?& [" j
- B+ p6 d* R3 o# ~, i1 p- \. u$ `
+ r; F9 P" m& ~1 p
# ` }( ?$ e. ?/ a地层土质3 j+ Z; ]- K% ^( P, j, u! Y
表层土4 g; w0 J6 j |% f
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 `$ X$ E$ w& B; A
砂质粉土夹粉砂、粉土、粉砂粉质粘土类等
2 o7 c7 i. y: H% q, C. f/ K% I粉细砂、粉砂、粗砂等; i( V% ?% T, ~+ `: m
转速(r/min)
. f+ @0 B/ z+ o% a8 {% X5 z0~10* l6 _) }- _- L5 M6 [! v8 ?$ @
0~20
( Q% t; Q) g# }. U$ o+ w0~15* X7 v! E* Q! F* h3 Z6 \, u7 k
0~8
8 P6 a2 A, [6 `9 q) v* w
3 w) {! d5 h/ T- R(4)、钢筋笼 ]6 T6 Z6 C8 x3 Q# {* u+ s
% e! B4 g2 \" o& t: P5 R①钢筋笼制作
( B, q4 o# R3 |" h! P8 i9 Q/ X- h0 R6 P5 |( |
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。
" b2 _+ `9 S9 n9 k. F; n* J3 \②钢筋笼加工的技术标准
2 M+ B5 F; o* Q; k- ^' W7 N _' w8 A- ?; j7 g% T+ V3 z' R6 X8 x
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:! @# ~/ `% U, x% |; q" [9 E1 w
表7:钢筋笼制作允许偏差
) k9 w/ F6 l- ]
* Q# G5 ]/ q6 C I; \
5 O, a) C6 N6 f% Y序号 项目 允许偏差(mm) 1 t: u: W$ k( Z! Z$ P* o
1 主筋间距 ±10
/ O3 H9 ~' K7 A' T' L# t2 箍筋间距 ±20 ; a+ M* L" S, |/ T- i; h
3 钢筋笼直径 ±10
7 f. S6 p2 ?: g* k& A( A4 钢筋笼整体长度 ±100 1 m& C9 N& N+ a5 f' ?" {7 @3 D
5 主筋弯曲度 <1%
" y, ^$ u+ ] D9 a6 钢筋笼弯曲度 <1% 3 P# \0 ?2 e" q6 Z7 l
4 M! ^" w* v. {/ e检验方法9 s+ }( L# ?/ s
用尺量# }1 Y" h0 H1 C1 [# M
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
: T+ J+ h- H8 v5 [表8:钢筋笼质量检验标准(m); K3 a! M6 O0 Y+ n, O
V; n" r9 s, h% O7 k7 W# S1 h# B: ?3 a
" P; ` R4 F: ]设计要求
9 P w z, f$ N( U* _% Q1 承载力$ q" l* u7 u/ q( V; f+ A8 c# c
根据基桩检测技术规范 7 s* I% I6 H- b, d. ~2 u
2 桩径/ l( N) Q& l* p5 b
±50 " \+ e8 h5 M) l/ [8 r! @: r
3 泥浆比重% L' a* w ?2 p: j: g4 F& B; T
1.15-1.20
, O K& y; R8 o+ s% Y& S( g% s4 沉淤厚度
4 _$ q5 y0 `. f≤80mm / d. ^+ ^5 X }+ Q# S$ P& k
5 混凝土塌落度
( g! Y. r" ]' l k, B7 t0 }160-220 7 _# A9 x3 S: j }. |' j) ?
6 钢筋笼安装深度
7 a/ D, L' J# C4 I±100 9 d3 | G% d8 j
7 混凝土充盈系数% ]* E; [( @1 h: ?
大于1,小于1.3 , s7 V4 v/ Y/ ]2 o0 F2 q- M1 B0 s
8 桩顶标高, w( G+ V: y2 M; c: U/ y/ k0 L G
+30,-50"); |
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