国内旋挖钻机的现状与施工要点

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概述
4 M! j' D0 u/ V　　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
3 r5 e8 J3 K' U2 C" P/ q　　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
　　序号 企业
　　生产型号与特点 适用范围
% |8 \  N" P3 Z+ x& W1 徐工集团公司
# g1 @+ J) ~& k% l' c4 t
ＲＤ１８ 动力头扭矩： １８０ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００ｍｍ－２０００ｍｍ
) u: o, B  Q3 e! E1 I钻进深度：６０ｍ
8 c  h$ Q* S1 T+ j6 r8 b2 三一
8 {& o4 a' K. i* F: q. `
ＳＹＲ２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。 成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
1 C) b" f: u: G+ n5 E- L8 ~3 北京经纬巨力工程机械有限公司
+ k% E- R4 ~7 C: \
, ?, N2 r7 ?! u  \) \7 tＺＹ－１２０，ＺＹ－２００动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ 成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：４０－６０ｍ
, S0 B" `" E. L- E, e6 G& @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
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 p7 ^' Z! L7 f# D! R钻进深度：６０ｍ
. o* ?* r+ O! f3 b6 连云港黄海机械厂
2 x" C$ I3 D* e0 c2 h5 }! Z! U
ＧＺＸ－１２，动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ。 成桩直径：１５００ｍｍ
钻进深度：４０ｍ
3 \1 J; w$ T- L' U" E2 P0 \7 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
! L: F6 z& L5 l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
9 北方重汽
2 }# v9 K# t6 o: E% A6 iＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ
成桩直径：２０００ｍｍ
7 D% d4 {" k9 ]( ]# |: W7 a- c钻进深度：６０ｍ
, E1 i4 P- }) G: C  l7 Q10 河南山河智能机械有限公司。
8 y1 S) F: ~6 ?7 |' T* h3 RＳＷＤＭ－２０：动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ 成桩直径： ２０００ｍｍ
: b0 `) F! `4 E7 a: K钻进深度：６０ｍ
11 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
5 z4 Q: d# x! d12 徐州东明
4 @/ S+ o+ Q) ]; e9 jＴＲＭ１６０，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
内锁钻杆：４５ ｍ
3 Q1 w& p" |3 w  Y13 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
! _9 T4 g% N% q8 b2 C钻进深度：６０ｍ
6 a3 z4 q6 i% W" s3 W) v

4 K) ]! }2 \' d4 E* I" T; g二、施工技术点
( W! g+ L7 n* n6 f) L( V
% W& ?) q7 V# v１、旋挖钻机施工工艺步骤：
( R; F3 ~" f- h- [
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。
2 i; H2 V4 u  x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
+ h' k& H' r7 p9 D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。
. \) Q/ S; q9 o, R第八步：钻孔完成，进行第一次清孔，并测定深度
' `7 j7 a" b( P8 z6 D5 Q. F第九步：放入钢筋笼
第十步：放入导管
/ f8 Q6 q. z  G5 u" h第十一步：进行第二次清孔
2 A. D& a7 {6 T% \8 a6 R第十二步：进行水下混凝土灌注
3 a5 s3 Z9 S2 o6 _' M* F! m第十三步：拔出护筒，清理桩头沉淤回填，成桩
2 T* a% |: j9 A
2 K$ R( F6 p: J' W6 R( D0 l5 {
. L* d  U$ L& W2 o; |２、施工注意点
（１）护筒施工
$ F/ K! U+ q8 J5 p5 W; G. T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。
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。
②护筒内径大于钻头直径，具体护简直径按设计要求选用。
3 n8 G1 ]0 d7 |# F2 p- o; Z3 y③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。
0 R) x$ g7 C- Y/ Y( L) F④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。
7 |; B! U" Z" n. 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
; a, W! g% a9 L1 e- u( {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 j# F! |5 b$ N: U②泥浆性能指标
) ^" o* ?% |( _/ z4 A6 C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。
* S2 K# k0 }) L. x8 e* z* F工程泥浆性能指标参考值见表３
% s3 C5 }3 R" W8 c7 u& ?
4 E9 j. k: k! o/ ~) n1 D* h6 c4 c
表３：工程泥浆性能指标


8 v8 ~4 U% v* T9 k+ Q9 v% ]; ]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

+ ]- s' B( y9 T6 S) i7 w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。
+ |! g: ~) ~1 L' u  x+ L( j' G2 E$ k: v③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


设计要求
4 C$ q$ C/ K% ~$ m  ^9 Z土层性能
粘性土
2 y7 j* x; D( A1 P/ w9 K( }: G6 r9 W砂土
卵石
泥浆比重

１．０５ １．１０
１．１５
粘度（ｓ）
. Q3 P3 Z0 ^* s8 n0 N* I１５－１６
8 o/ U7 H$ Y( P１６－１８
１８－２５
% K, A/ `) `1 W# a; [2 f; O含砂量
( U) k; h8 e* O& ?2 _＜８％
. K2 w; U, E4 y; V& t＜８％
＜８％
8 a$ q1 E5 \3 c4 g3 i% aＰＨ ＞８ ＞８
8 v: Y/ G2 w+ `＞８
/ d5 T6 D( r) J6 e( b/ d0 y3 _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

% t+ `% Y/ Z+ Y$ |5 R% V④为防止孔壁坍塌，所用稳定液的必要粘度参考值如下表４

表４：稳定液必要粘度参考值
: \3 ^: O6 h0 Y  K1 k; G7 x) v! E/ {# t
土 质
3 k4 F$ X2 u5 \: r( ?. I砂质淤泥
6 C) K* p( G2 ~* T/ J, Y3 g砂（Ｎ＜１ ０）
砂（１ ０≤Ｎ＜２０）
砂（Ｎ≥２ ０）
& G: U7 u# g) ^7 Z; z! O# ~混杂粘土的砂砾
砂砾
必要粘度（Ｓ）（５ ００／５００ＣＣ）
+ x: K' h* l, U% l5 B. P２ ０～３０
＞４５
２５～４５
２ ３～２５
２５～３５
＞４５
' m4 R. ?( q# ^* Z1 |7 _
1 H+ b: }3 v" S% ?* T/ [

（３）、合理控制钻斗的升降速度

& Y' H; d, [# X) n4 C/ q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。
& P; a7 C  C3 d7 Y% s5 H5 Z1 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
表６：钻斗转速参考值表

1 I- y  t, C: v7 t8 I4 |钻斗升降速度 空钻斗升降速度
. R0 f+ D, }9 A* h桩径（ｍｍ） 升降速度（ｍ／ｓ） 桩径（ｍｍ） 升降速度（ｍ／ｓ）
& Z+ |! r$ }: j. g  e７００ ０．９７３ ７００ １．２１０
: r# Z+ Q1 V  T; M" L+ W８００ ０．９７３ ８００ １．２１
１０００ ０．８５８ １０００ １．０２
１２００ ０．７４８ １２００ ０．８３０
& \0 ?6 x0 R  Y/ K8 i; u0 {１５００ ０．５７５ １５００ ０．８３０
, ^/ A1 l6 {, }' h& C- J２０００ ０．４３８ ２０００ ０．６２
２５００ ０．２３１ ２５００ ０．３１



地层土质
0 b0 s' d4 |' ]; y1 \表层土
; m- [0 X7 J7 |' r% ]) v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
- m& b/ h; n/ J7 R. a+ Z# R; k. p砂质粉土夹粉砂、粉土、粉砂粉质粘土类等
- ?, j% N/ V0 A5 C# |/ k粉细砂、粉砂、粗砂等
转速（ｒ／ｍｉｎ）
* x% w' h6 W$ e" C$ ~7 J7 `* u０～１０
8 x: n% j5 J# z& B０～２０
０～１５
9 Y9 E3 D6 ^$ {+ Y０～８
6 f1 ~7 k6 _" }
3 p$ r; w2 \, ~8 a（４）、钢筋笼

2 ?  J4 @& F5 w: T* y4 ?9 f8 S①钢筋笼制作

% r& Y4 i  Z. {+ ?" \, z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。
0 ^# _; Z& ]' T3 d②钢筋笼加工的技术标准

" J$ @3 j7 d& `+ D8 B0 e0 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：
& M9 E. Z  X3 {5 O' O: H1 p5 k表７：钢筋笼制作允许偏差
5 j1 C5 N# ^, `6 m
' c3 U7 `, w# l. X: {& k/ s
序号 项目 允许偏差（ｍｍ）
2 m1 Q& a2 ?0 d% _% k1 k1 主筋间距 ±１０
2 箍筋间距 ±２０
5 B7 z" N# Z  s* B2 l* m3 W/ B3 钢筋笼直径 ±１０
: f0 _! @) ?! |' Y3 \/ Y3 v' W4 钢筋笼整体长度 ±１００
5 ?! {3 }# h. H, P( z5 主筋弯曲度 ＜１％
% k  |& g( q' L6 钢筋笼弯曲度 ＜１％

检验方法
; g* d: x/ z+ ~* K3 L7 p. |8 Z. d2 e/ J用尺量
4 v8 V' R& ^, G: Q  |/ r) s③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
# z7 j9 ~* q$ ~) s表８：钢筋笼质量检验标准（ｍ）


设计要求
, q$ u6 ~5 k+ A& I& f% C1 承载力
根据基桩检测技术规范
5 J3 |: |0 z" q$ v: W" H7 H2 桩径
0 Y- F& M) N. G±５０
3 泥浆比重
１．１５－１．２０
4 沉淤厚度
≤８０ｍｍ
: E4 Z) r! q" e" h" ]1 X" {5 混凝土塌落度
１６０－２２０
6 钢筋笼安装深度
, S' j1 x$ G% w7 x5 A" H±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