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。
4 U8 I9 K, B' `7 P　　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：
) z# Z+ w/ B; {, M( b& K. Z　　表１：国内已开发旋挖钻机的主要企业
% j' }: p( y' N9 w2 ~, _& I  d　　序号 企业
) C, p. P0 I3 b　　生产型号与特点 适用范围
* m7 S) j8 R& v( k1 F6 y: f1 徐工集团公司

' F# a+ j8 ~2 L( W8 Y- iＲＤ１８ 动力头扭矩： １８０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００ｍｍ－２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
5 S) E; }2 ~; G! i- C/ r2 C5 a2 三一

  x& t3 f' }3 X( t1 K2 NＳＹＲ２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
6 l' k! g1 E% T( b, T0 a& _3 北京经纬巨力工程机械有限公司
  V4 m. G2 s" J! G$ R2 B# q& u
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
3 J0 i! Y- w# ^4 河北石家庄煤矿机械公司
- H: k* f/ b/ [( D' L- IＸＺ－２０，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
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
  l9 l! p! F( C钻进深度：６０ｍ
6 连云港黄海机械厂

ＧＺＸ－１２，动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
' l  [6 h3 s% w* {钻进深度：４０ｍ
; o/ J1 u6 W* p% B) i6 d7 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
8 L  w. R2 D3 B% `' Y钻进深度：４０－６０ｍ
8 郑州市金牛集团郑州堪察机械有限公司。
7 J% x6 d) g8 J" dＫＵＩ ５００，动力头扭矩：１５０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
/ \, y0 y% ?. k* r- n5 k" ]' ^钻进深度：４０ｍ
' n+ Z7 O$ N: q2 u5 W# S7 `9 北方重汽
7 ~% f: r3 H' |; _8 X5 C7 c/ QＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ
成桩直径：２０００ｍｍ
' Y! u: S, m% j7 D! H/ i# \钻进深度：６０ｍ
+ o+ D2 D- V% O3 d10 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
3 {% P, V' L/ k$ I  r11 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
: ?1 X1 N& }) b( e4 w" ^& o钻进深度：６６ｍ
: K0 Q! c6 B+ {2 y+ Z! P* ]12 徐州东明
* F" X9 ~. M1 d/ q& Y9 K( W/ JＴＲＭ１６０，ＴＲＭ２００，动力头扭矩：１４０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ
0 o( k, C& y: K' @1 Q' Q成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：
3 `4 z7 O2 U% d% c' ?磨擦钻杆：６０ｍ
9 h7 `: D" G2 m2 v内锁钻杆：４５ ｍ
% H! R5 ~2 [' `9 d/ }" g1 h13 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
9 @. {& B8 i! Q* |7 K8 U/ W$ H
3 i0 R$ K9 e6 @
& H) _' O5 w% p7 n" K二、施工技术点

, @0 K. t5 w: k6 H  t& O１、旋挖钻机施工工艺步骤：

第一步：旋挖钻机的就位
; d; Z0 _$ U6 n4 O; h- K5 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
7 o, F# @, ^5 d$ j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
6 z* M: H, Y! T9 Q; k/ H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
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
! ~+ k8 W1 F0 z2 i' D1 r& T第九步：放入钢筋笼
- A5 x( M/ b" }  h& K- D$ v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
第十三步：拔出护筒，清理桩头沉淤回填，成桩
' E% h3 k# O7 M. Y0 T

5 ^9 Q+ L# w' ~* L  G0 s5 a. B# ?２、施工注意点
) d2 c# S6 t# N+ a; v. Z5 o# z（１）护筒施工
; [$ B, I( @& t9 F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。
% s, {' F# C$ X$ m护筒的制作及埋设的原则：
; h* T3 X6 V8 X' P①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 K9 `! A+ Z  e- a②护筒内径大于钻头直径，具体护简直径按设计要求选用。
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。
$ \! M- h/ [9 c5 Q$ B7 \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。
. E/ k  _$ H& `8 _5 j; Y⑤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％
8 N. j2 e$ {9 [4 e# E（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。
, _& L6 ?3 Y: G+ g/ o" [# U②泥浆性能指标
4 e" Q8 n- V& M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。
7 t, T: f1 A# _& {3 f  F& X! k工程泥浆性能指标参考值见表３
$ k0 J/ g9 S" s# Z: L& y* a
- |) q- i+ Q5 _  T2 _
8 s) Z+ ?. y: Y7 e9 K3 A表３：工程泥浆性能指标
* A+ }. `) L& k5 b! [6 [/ G9 M5 l  S

指标＼地层 一般地层 松散易塌地层
相对密度 １．０５～１．１５ １．１２～１．１６
粘度（Ｐａ．ｓ） １８～２５ ２４～２８
& l" X% |) B$ `
$ X8 L" M- S+ i! F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
/ _8 S; V2 W7 o% j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

0 L( V: a8 N' T9 h- J
设计要求
土层性能
4 \/ o5 |6 h- _" O9 u粘性土
2 L  H: p9 M, M, f5 G" g砂土
( e" @) J+ z* k. a) i# n卵石
泥浆比重

１．０５ １．１０
１．１５
粘度（ｓ）
& K/ S( y) G/ A8 `) t１５－１６
+ ^: p. n, ]$ N* O( }5 ~6 D" s１６－１８
5 P) b1 f# D3 f4 Y4 |- l. s１８－２５
8 p6 V$ L  h# e5 `# l含砂量
＜８％
  U, J6 O2 j9 D  j' ~; s  K＜８％
& R! i6 R) i/ W" v9 u  y: w＜８％
ＰＨ ＞８ ＞８
＞８
- n' c8 n1 a: V" k  \' S配比、水、膨润土、碱、ＣＭＣ １００：６：３：０．８ １００：６：３０．８
) X6 o5 q" q/ S- T7 Y  j１００：１０：１．８：０．８ １００：１５：１．８：０．８

& q9 e% I. v( f" @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
1 C" l  }( C, W, p7 N9 H0 L. w
3 x! N& F- p4 w; V& z8 K表４：稳定液必要粘度参考值
0 I7 X' ^1 S4 q& o' W
土 质
砂质淤泥
砂（Ｎ＜１ ０）
砂（１ ０≤Ｎ＜２０）
砂（Ｎ≥２ ０）
混杂粘土的砂砾
砂砾
必要粘度（Ｓ）（５ ００／５００ＣＣ）
２ ０～３０
5 r& `( k& X" q6 w2 N  O& o＞４５
& U) @) @# v2 w! L２５～４５
２ ３～２５
* Z7 b9 R5 @4 h: l２５～３５
＞４５

. z* Q/ _. X" N0 {4 `) ^

0 F- u1 j4 g4 T0 I  z（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。
" V9 r* j( f$ A* O* ^/ a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
$ g& S5 _" J& R# n9 w0 ?9 D& [( z表６：钻斗转速参考值表

7 F  \/ @% x# ^- o% b9 b' a钻斗升降速度 空钻斗升降速度
' v+ K  Q8 P$ Z桩径（ｍｍ） 升降速度（ｍ／ｓ） 桩径（ｍｍ） 升降速度（ｍ／ｓ）
７００ ０．９７３ ７００ １．２１０
８００ ０．９７３ ８００ １．２１
: k- S% Y8 `+ a: W１０００ ０．８５８ １０００ １．０２
１２００ ０．７４８ １２００ ０．８３０
１５００ ０．５７５ １５００ ０．８３０
  d+ \  V8 ~, L6 w( b２０００ ０．４３８ ２０００ ０．６２
２５００ ０．２３１ ２５００ ０．３１
% Y+ ]) O- r& d  Y


2 u' Y; w7 D4 P  L0 v地层土质
表层土
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）
, |8 N. }0 r+ b０～１０
０～２０
０～１５
０～８
4 T2 w! C$ R4 i3 U' X% p
（４）、钢筋笼
' N/ m3 L- Z8 m) X0 Z9 t" \
6 f9 ?! @$ T  k# h/ v7 `+ Q$ |①钢筋笼制作

7 h" E6 b# C) s! ?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。
* F( Z7 ]; ]+ B0 ^/ _5 ~. ^6 W②钢筋笼加工的技术标准

6 `* e2 C4 v& p: ?  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：
表７：钢筋笼制作允许偏差


序号 项目 允许偏差（ｍｍ）
1 主筋间距 ±１０
1 a4 N& H( j! K( K2 箍筋间距 ±２０
2 M2 O; D4 X6 y& g; j  T6 g  G3 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％
1 P- E5 ^, u1 U, L1 X; ?! p0 T. z
0 I( k3 S2 T" b; @# a检验方法
9 _! V6 @6 {7 |* P" \用尺量
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
% _9 o% n& R- b' o8 C表８：钢筋笼质量检验标准（ｍ）
9 q4 X9 c) P% y

' v- l3 _7 o0 G# Z设计要求
1 承载力
根据基桩检测技术规范
2 桩径
±５０
3 泥浆比重
3 m9 l" L3 M* m) b& b; a; N１．１５－１．２０
0 N% ]: G) _# M- h9 L4 b4 沉淤厚度
≤８０ｍｍ
" ~$ H$ s# m. D* f2 L# u5 混凝土塌落度
１６０－２２０
6 }# S! j6 }. m' w5 w& ~6 钢筋笼安装深度
±１００
7 混凝土充盈系数
大于１，小于１．３
8 桩顶标高
＋３０，－５０");

liyao19831016

全护筒灌注桩的施工