国内旋挖钻机的现状与施工要点

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概述
4 T% S" E4 L7 C6 u0 ?　　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。
( X) V+ C- @) I9 t' f　　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：
9 |. z5 M5 d' K3 c% Z* R: k4 g　　表１：国内已开发旋挖钻机的主要企业
　　序号 企业
4 t& \/ V. P: \# h# @5 y( H+ T2 e　　生产型号与特点 适用范围
1 徐工集团公司
& u* w% k+ A" c) z. Q/ B. u
  D/ Z7 |: y9 ?2 NＲＤ１８ 动力头扭矩： １８０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００ｍｍ－２０００ｍｍ
9 B" S1 b" l7 x5 S( F钻进深度：６０ｍ
2 三一
+ t7 A1 P, a$ Y4 o0 h; G3 i9 M) j
ＳＹＲ２００，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

: }5 F# E+ C# E- o- s# LＺＹ－１２０，ＺＹ－２００动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
/ l6 b, x$ v% E# M6 ]5 E5 }钻进深度：４０－６０ｍ
3 W0 p* o( D  ^' H7 Y4 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
; Z3 P/ f! C- `0 ]$ n0 Z5 D5 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
: W* y5 d: Q2 M( `" s钻进深度：６０ｍ
0 ?, U' s" R! N) X. n6 连云港黄海机械厂

0 z, D: W$ c; u2 [ＧＺＸ－１２，动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
钻进深度：４０ｍ
, G6 a: q6 m' R% Z7 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
- R% \2 W) Y- n) U" h- \钻进深度：４０－６０ｍ
8 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
# S. R2 I* n: Q1 w5 P7 s8 S9 北方重汽
ＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ
成桩直径：２０００ｍｍ
$ `8 d6 [8 k3 B3 C% ^- j3 q, j* i5 \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
钻进深度：６０ｍ
' t( m% g  C% Q2 E% T# ~$ a/ ^' V3 M/ W11 哈尔滨四海工程机械有限公司。
# m$ {6 K2 O. R% H: Y0 J9 qＬＧＢ１５００ＫＵ２０００ＬＧＢｌ５００：动力头扭矩：２００ＫＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：６６ｍ
12 徐州东明
& u6 `$ q8 i3 H& r  A2 o9 f* CＴＲＭ１６０，ＴＲＭ２００，动力头扭矩：１４０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ
成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：
磨擦钻杆：６０ｍ
7 k8 H$ `) w3 K5 u+ l! l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
% Y4 M+ N3 ~1 `. A/ k1 q钻进深度：６０ｍ


4 ?$ d* D6 m2 D" C二、施工技术点
8 f) X4 z1 ^/ n* |# |
１、旋挖钻机施工工艺步骤：

8 B) {/ R# w% O3 F! e4 f第一步：旋挖钻机的就位
4 K9 b- a3 O6 k  d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。
4 U% Z* P1 ^  o. N1 v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
  t/ x6 t8 R) E7 f' U; `5 z第六步：放下钻头
' \& ^4 T& y/ {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。
& _3 [( l6 O& C( X( n- e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
" Y. x, E, K- c9 x- y# T第十步：放入导管
( I) J8 u: ~8 e* L- Y/ a1 C9 A第十一步：进行第二次清孔
第十二步：进行水下混凝土灌注
  [& ^, b8 v% r# z* T第十三步：拔出护筒，清理桩头沉淤回填，成桩
) M' U; C8 ^' t0 o; T

3 X7 f0 y+ T% O. ~9 y1 _) p! \& A* F8 A２、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。
9 L. ]- D1 L  R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。
6 t3 b4 o' Q6 I+ q& q②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。
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。
: R3 E5 v" A5 o9 ^( M⑤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
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。
工程泥浆性能指标参考值见表３
0 x( r/ M3 h6 ^6 e* K  Z; x
" {1 l! u' Q8 d  [
) v5 V3 X, T8 {( h表３：工程泥浆性能指标

9 v  T7 E1 j  E& l4 S
指标＼地层 一般地层 松散易塌地层
7 s6 @% t- d. R7 @( M: h相对密度 １．０５～１．１５ １．１２～１．１６
粘度（Ｐａ．ｓ） １８～２５ ２４～２８
: f* `; h1 N( i+ D3 n. a. a# X2 q" c$ G
2 {2 F( n8 K0 @' D7 Z$ H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
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

# L7 v) i5 d- k1 Q3 c2 ^
设计要求
5 O" T$ D$ \9 D8 @, a7 F土层性能
粘性土
$ W$ ^3 G$ p0 c- @6 n: h砂土
卵石
$ S$ N. v5 K( B+ i% k! [: ?泥浆比重

( U. k1 q: d1 [% k- h１．０５ １．１０
１．１５
粘度（ｓ）
% ^/ ~& @$ k, O2 B" J１５－１６
１６－１８
１８－２５
含砂量
$ v! b7 G3 c3 q8 s  w＜８％
＜８％
＜８％
ＰＨ ＞８ ＞８
6 X& j4 v9 X+ R; z( b; f＞８
/ m$ U( J* l% F配比、水、膨润土、碱、ＣＭＣ １００：６：３：０．８ １００：６：３０．８
: y3 ]& ]4 x) R6 K6 I1 C; U& X１００：１０：１．８：０．８ １００：１５：１．８：０．８

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
$ F* S% n+ v; W' ]: t6 L$ y5 {
% [) J  ?8 t2 |" h# y6 k表４：稳定液必要粘度参考值

. }9 @7 X0 i9 f7 \$ S土 质
1 g6 a8 q/ e( _) B砂质淤泥
9 I+ K* |5 z* @: P$ K7 V砂（Ｎ＜１ ０）
砂（１ ０≤Ｎ＜２０）
砂（Ｎ≥２ ０）
7 y5 w  j# t  Z* s0 B) F- ]2 `混杂粘土的砂砾
/ I" z4 ?7 M) r$ f* {& K+ R砂砾
必要粘度（Ｓ）（５ ００／５００ＣＣ）
$ B' h  s, u3 R: @& F２ ０～３０
＞４５
２５～４５
. S8 z. ^9 H! L２ ３～２５
' J, p' g' P1 K２５～３５
＞４５
5 N( y) R! Z) p0 f0 _$ ^3 v
; E5 y! M* O: ^7 @) t0 I' W
3 {% J! X, Y3 Z0 \+ v
2 R$ K+ Z9 @# U' V9 k) l（３）、合理控制钻斗的升降速度

, u, e+ P+ ^: |( Z! W' R4 U/ u6 y' z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

2 b9 l& q) X7 o' X2 S) E5 g钻斗升降速度 空钻斗升降速度
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
' W& o% t) h1 E$ L" C2 ~１０００ ０．８５８ １０００ １．０２
１２００ ０．７４８ １２００ ０．８３０
１５００ ０．５７５ １５００ ０．８３０
２０００ ０．４３８ ２０００ ０．６２
２５００ ０．２３１ ２５００ ０．３１
: Z- A6 D4 E& p* L& k8 L1 E/ [( ?


地层土质
6 @; y  x0 k9 Y; G2 ~% e* S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
% i1 V- y& x/ o6 ~$ u: K# L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
0 {7 |- S5 t3 c% R: U转速（ｒ／ｍｉｎ）
' s: P+ [( I7 H' |; o) q０～１０
０～２０
5 a1 B6 c: P/ k3 n/ m０～１５
2 E- |* ?! @3 ~; B/ \０～８

（４）、钢筋笼

4 q5 B, ^& v. H) w* H+ ^) T①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。
# d/ G4 A: Q. ]. G$ x- K②钢筋笼加工的技术标准
/ a* t  l3 `$ ^3 o) ]2 q; z
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

! C3 u& K2 h' j7 r
序号 项目 允许偏差（ｍｍ）
1 主筋间距 ±１０
- h, c1 C( U* q# U, i* @, b6 x2 箍筋间距 ±２０
/ x7 S. y5 `% i" W+ n, P. c9 p9 G3 钢筋笼直径 ±１０
4 钢筋笼整体长度 ±１００
5 主筋弯曲度 ＜１％
3 G7 l) M" s+ l! W& ~# h0 T6 钢筋笼弯曲度 ＜１％

1 s( c4 A+ j8 Y  t  J5 b! T检验方法
& E" y/ m, a3 A6 }用尺量
. V" T) {+ J7 I% ~! b3 g③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 |( E3 A7 S: p* ?' N. g表８：钢筋笼质量检验标准（ｍ）


* v0 b2 o- _  l& I' M% \设计要求
1 承载力
1 X: A% l, l9 \根据基桩检测技术规范
) m/ p3 x. f3 [+ c. l2 桩径
±５０
; F  C  Y) t6 p1 I6 p" u3 泥浆比重
& {% L8 L' S4 P１．１５－１．２０
; N& z# v. A7 b$ ?* C$ {4 沉淤厚度
: q; j# m" @7 b$ m6 g7 Q6 t- C≤８０ｍｍ
5 混凝土塌落度
- ?5 v0 b( E  M; G１６０－２２０
6 钢筋笼安装深度
±１００
7 混凝土充盈系数
; b( {& u- c% l! q! {大于１，小于１．３
! T: V' E! u  q3 v5 X8 桩顶标高
＋３０，－５０");

liyao19831016

全护筒灌注桩的施工