国内旋挖钻机的现状与施工要点
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
目前国内已开发旋挖钻机的主要企业见表１：
二、施工技术点
１、旋挖钻机施工工艺步骤：
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
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
第九步：放入钢筋笼
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
２、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。
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护筒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
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—５００ｋｇ，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
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
（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。
（４）、钢筋笼
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
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１０ｍｍ），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：
项
主控
项目
序
１
２
３
４
５
２
３
４
５
６
７
８
检查项目
桩位
孔深
桩体质量检验
混凝土强度
承载力
桩径
泥浆比重
沉淤厚度
混凝土塌落度
钢筋笼安装深度
混凝土充盈系数
桩顶标高
允许偏差或允许值
＜Ｄ／６
＋３００
根据基桩检测技术规范
设计要求
根据基桩检测技术规范
±５０
１．１５－１．２０
≤８０ｍｍ
１６０－２２０
±１００
大于１，小于１．３
＋３０，－５０
国内旋挖钻机的现状与施工要点
徐工研究院 张启君 张永战
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
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
１
２
３
４
５
６
７
８
９
１０
１１
１２
１３
企业
徐工集团公司
三一
北京经纬巨力工程机械有限公司
河北石家庄煤矿机械公司
内蒙古工程机械有限公司
连云港黄海机械厂
兰州建筑通用机械总厂
郑州市金牛集团郑州堪察机械有限公司。
北方重汽
河南山河智能机械有限公司。
哈尔滨四海工程机械有限公司。
徐州东明
北京福田，长沙院，东北地基公司等等
生产型号与特点
ＲＤ１８ 动力头扭矩： １８０ｋＮ·ｍ
ＳＹＲ２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。
ＺＹ－１２０，ＺＹ－２００动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ
ＸＺ－２０，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。
ＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ。
ＧＺＸ－１２，动力头扭矩：１２０ｋＮ·ｍ。
ＺＹ－１５０，ＺＹ－２２０，动力头扭矩：１５０ｋＮ·ｍ，２２０ｋＮ·ｍ
ＫＵＩ ５００，动力头扭矩：１５０ｋＮ·ｍ。
ＺＹ－２００，动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍＳＷＤＭ－２０：动力头扭矩：２００ｋＮ·ｍ
ＬＧＢ１５００ＫＵ２０００ＬＧＢｌ５００：动力头扭矩：２００ＫＮ·ｍ
ＴＲＭ１６０，ＴＲＭ２００，动力头扭矩：１４０ｋＮ·ｍ，２００ｋＮ·ｍ
２０动力头扭矩： ２００ｋＮ·ｍ
适用范围
成桩直径：１５００ｍｍ－２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：４０－６０ｍ
成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
成桩直径：１５００ｍｍ
钻进深度：４０ｍ
成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：４０－６０ｍ
成桩直径：１５００ｍｍ
钻进深度：４０ｍ
成桩直径：２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
成桩直径： ２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：６６ｍ
成桩直径：１５００－２０００ｍｍ
钻进深度：
磨擦钻杆：６０ｍ
内锁钻杆：４５ ｍ
成桩直径： ２０００ｍｍ
钻进深度：６０ｍ
二、施工技术点
１、旋挖钻机施工工艺步骤：
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
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
第九步：放入钢筋笼
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
２、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。
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，保谑??剑航?兴?禄炷?凉嘧?
第十三步：拔出护筒，清理桩头沉淤回填，成桩
２、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。
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
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
表３：工程泥浆性能指标
指标＼地层
相对密度
粘度（Ｐａ．ｓ）
一般地层
１．０５～１．１５
１８～２５
松散易塌地层
１．１２～１．１６
２４～２８
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
表３．泥浆性能参数
土层
性能
泥浆比重
粘度（ｓ）
含砂量
ＰＨ
配比、水、膨润土、
碱、ＣＭＣ
粘性土
１．０５
１５－１６
＜８％
＞８
１００：６：３：０．８
砂土
１．１０
１６－１８
＜８％
＞８
１００：６：３０．８
１００：１０：１．８：０．８
卵石
１．１５
１８－２５
＜８％
＞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
表４：稳定液必要粘度参考值
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
＞４５
２５～４５
２ ３～２５
２５～３５
＞４５
（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。
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
钻斗升降速度
桩径（ｍｍ）
７００
８００
１０００
１２００
１５００
２０００
２５００
升降速度（ｍ／ｓ）０．９７３
０．９７３
０．８５８
０．７４８
０．５７５
０．４３８
０．２３１
空钻斗升降速度
桩径（ｍｍ）
７００
８００
１０００
１２００
１５００
２０００
２５００
升降速度（ｍ／ｓ）
１．２１０
１．２１
１．０２
０．８３０
０．８３０
０．６２
０．３１
表６：钻斗转速参考值表
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）
０～１０
０～２０
０～１５
０～８
（４）、钢筋笼
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
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
１
２
３
４
５
６
项目
主筋间距
箍筋间距
钢筋笼直径
钢筋笼整体长度
主筋弯曲度
钢筋笼弯曲度
允许偏差（ｍｍ）
±１０
±２０
±１０
±１００
＜１％
＜１％
检验方法
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
表８：钢筋笼质量检验标准（ｍ）
项
主控
项目
一般
项目
序
１
２
１
２
３
检查项目
主筋间距
长度
钢筋材质检验
箍筋间距
直径
允许偏差或允许值
±１０
±１００
设计及规范要求
±２０
±１０
表９：混凝土灌注桩质量检验标准（ｍｍ）
项
主控
项目
序
１
２
３
４
检查项目
桩位
孔深
桩体质量检验
混凝土强度
允许偏差或允许值
＜Ｄ／６
＋３００
根据基桩检测技术规范
设计要求
５
２
３
４
５
６
７
８
承载力
桩径
泥浆比重
沉淤厚度
混凝土塌落度
钢筋笼安装深度
混凝土充盈系数
桩顶标高
根据基桩检测技术规范
±５０
１．１５－１．２０
≤８０ｍｍ
１６０－２２０
±１００
大于１，小于１．３
＋３０，－５０
