旋挖钻机用途详解
2020-03-04 08:25:54点击：
旋挖钻机施工工艺是一种先进的桩基施工工艺，是二战以后由意大利人发明的，后来因欧州、日本等恢复建设的全面展开而大面积使用，使其更加完善，功能更多，目前已成为世界各国铁路、公路、水利、工民建设施工中的主要桩基成孔工具。
旋挖钻机施工现场
一、旋挖钻机及工艺的基本介绍
旋挖钻机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活、施工效率高及功能多的特点，能适应我国大部分地区的土壤地质条件，目前旋挖钻机已被广泛推广于各种钻孔灌注桩工程。旋挖钻主要用来对地基基础桩基成孔，其钻头有多种形式：如回转斗、短螺旋、岩芯钻头等，根据地质条件的不同，更换不同的钻头，以达到高速、高质的成孔要求。其主要由行走装置、主机、联接架、桅杆、辅助绞盘、主绞盘、动力头、钻杆组成。
旋挖钻机的基本工作原理是：依靠动力头提供扭矩作用在钻杆和钻头上，使钻头作旋转切削土体，同时加压油缸通过动力头传递压力给钻杆和钻头，实现钻头的加压钻进。渣土进人钻头内，主卷扬提升钻杆钻头到孔外，借助钻头的特殊机构卸土。合上斗门，下放钻杆，再次把钻头放人孔内，继续钻进，重复上述过程即形成桩孔[1]。
旋挖钻孔灌注桩技术被誉为“绿色施工工艺”,特点是工作效率高、施工质量好、尘土泥浆污染少，还具有工作效率高、施工质量好、适应能力强和施工噪音低，尘土泥浆少，不污染环境的优势，很适合在城市高架桥建设中使用。旋挖钻进技术虽然具有诸多优势，但是，在这一先进技术的推广应用过程中也存在一些制约因素：
(1)设备价格昂贵。
(2)运行成本较高。
(3)受工程量的制约。
(4)受施工地层的制约[2]。
二、案例分析
现已某城市中某个高架桥建设为例，说明旋挖钻机在城市高架桥桩基施工中的应用。该高架桥位于市中心，沿线的人口密集、交通繁忙，所属地地形为平原地貌，地势平坦，地下水位较高，对施工要求较高。主要的要求有以下几点：
1、构造简洁、大气，并且便于养护维修，并须满足车辆运行安全、乘客乘坐舒适、城市规划、城市景观、经济、防水、防火、环保等要求。
2、应满足耐久性要求，且符合强度、刚度、稳定性、抗风、抗震、裂缝控制等要求，并满足施工工艺的要求。
3、满足建筑限界，跨越铁路、公路、河流的行车、排洪等要求，并应充分考虑结构变形、基础沉降等不利因素的影响。
4、综合考虑设备等附属设施的接口设置，预留与高架主体结构的可靠连接，保证相关设备的正常安装和使用。
三、旋挖钻机施工工艺及操作规程
本项目的旋挖钻机施工工艺流程。
主要的工艺步骤详细说明如下：
1、护筒埋设。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、成桩的质量都有很大的影响。根据地质情况埋设护筒的长度可达6.0m,在本工程中护筒长为4～6m,护筒内径1.05m,外径1.11m。埋设护筒时用水平尺检查垂直度，护筒顶一般高于原地面0.3m,以便钻头定位及保护桩孔。
2、泥浆调制。本高架桥因地基岩土中夹有细砂、粉砂粗砂层，地面水位较高的特点，泥浆的各项性能指标尤为重要。泥浆材料选用膨润土或粘土、聚丙烯酰胺以及烧碱，加入适量烧碱可提高泥浆的粘度，有关实验证明：此时泥浆粘土颗粒悬浮均匀，沉淀少，性能稳定，满足了钻孔需要。
3、钻孔施工。当钻头下降到预定深度后，旋转钻斗并施加压力，将土挤入钻斗内，关闭钻斗底部，提升钻斗将土卸于堆放地点。注意孔内地下水位情况，及时补充水，以防坍塌。钻机施工过程中保证泥浆面始终不得低于护筒底部，保证孔壁稳定性。
合理控制钻斗钻进、提升速度。旋挖钻机钻动过程中应严格控制钻进速度，钻斗升降速度保持在0.70～0.85m/s,若钻机升降钻斗时速度过快，钻斗外壁和孔壁之间的泥浆冲刷孔壁，再加上钻斗下部产生较大负压作用，造成孔壁颈缩、坍塌现象。当钻斗粉砂层或亚砂土层时，其升降速度应更加缓慢。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。钻进过程中应随时清除孔口积土和地面散落土。
4、清孔。清孔是钻孔灌注桩施工保证成桩质量的重要一环，通过清孔确保桩孔的质量指标、孔底沉渣厚度、循环液中含钻渣量和孔壁泥垢等质量要求。正循环回转钻进技术的清孔方法为：桩孔终孔后，将钻具提高20～50m,采用大泵量泵入性能指标符合要求的新泥浆，并维持正循环30min以上。若泛出孔口的泥浆手捻基本无块渣感，实测孔深与实际钻深误差在30cm以内，此时清孔完毕。
5、钢筋笼制作安装。钢筋笼制作要求将切割好的钢筋支撑架按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。钢筋笼的吊装应三点起吊，保持笼轴线重合。入孔时，钢筋笼应始终保持垂直状态，对准孔位徐徐轻放，保持稳定，避免碰撞孔壁，一旦遇阻立即查明原因，禁止晃动和强行冲击下放。
6、水下混凝土浇注。水下混凝土浇筑是最后一道关键性的工序，施工质量将严重影响灌注桩的质量，所以在施工中必须注意以下几点：
(1)导管必须严密，长度适中，保证底端距孔底32～50cm。
(2)混凝土拌和必须均匀， 坍落度控制在18～23cm。
(3)混凝土浇筑必须连续作业，严禁中断浇筑[3]。
四、结语
该高架桥桩基采用旋挖钻机施工方法，具有施工质量可靠、速度快、效率高、适应性强、保护环境的优点。通过本案例可以看到，尽管旋挖钻机投资成本高，但在合适的地质状况下，最终的经济效益综合指标还是优于普通的回转钻机。
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旋挖钻机施工现场
一、旋挖钻机及工艺的基本介绍
旋挖钻机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活、施工效率高及功能多的特点，能适应我国大部分地区的土壤地质条件，目前旋挖钻机已被广泛推广于各种钻孔灌注桩工程。旋挖钻主要用来对地基基础桩基成孔，其钻头有多种形式：如回转斗、短螺旋、岩芯钻头等，根据地质条件的不同，更换不同的钻头，以达到高速、高质的成孔要求。其主要由行走装置、主机、联接架、桅杆、辅助绞盘、主绞盘、动力头、钻杆组成。
旋挖钻机的基本工作原理是：依靠动力头提供扭矩作用在钻杆和钻头上，使钻头作旋转切削土体，同时加压油缸通过动力头传递压力给钻杆和钻头，实现钻头的加压钻进。渣土进人钻头内，主卷扬提升钻杆钻头到孔外，借助钻头的特殊机构卸土。合上斗门，下放钻杆，再次把钻头放人孔内，继续钻进，重复上述过程即形成桩孔[1]。
旋挖钻孔灌注桩技术被誉为“绿色施工工艺”,特点是工作效率高、施工质量好、尘土泥浆污染少，还具有工作效率高、施工质量好、适应能力强和施工噪音低，尘土泥浆少，不污染环境的优势，很适合在城市高架桥建设中使用。旋挖钻进技术虽然具有诸多优势，但是，在这一先进技术的推广应用过程中也存在一些制约因素：
(1)设备价格昂贵。
(2)运行成本较高。
(3)受工程量的制约。
(4)受施工地层的制约[2]。
二、案例分析
现已某城市中某个高架桥建设为例，说明旋挖钻机在城市高架桥桩基施工中的应用。该高架桥位于市中心，沿线的人口密集、交通繁忙，所属地地形为平原地貌，地势平坦，地下水位较高，对施工要求较高。主要的要求有以下几点：
1、构造简洁、大气，并且便于养护维修，并须满足车辆运行安全、乘客乘坐舒适、城市规划、城市景观、经济、防水、防火、环保等要求。
2、应满足耐久性要求，且符合强度、刚度、稳定性、抗风、抗震、裂缝控制等要求，并满足施工工艺的要求。
3、满足建筑限界，跨越铁路、公路、河流的行车、排洪等要求，并应充分考虑结构变形、基础沉降等不利因素的影响。
4、综合考虑设备等附属设施的接口设置，预留与高架主体结构的可靠连接，保证相关设备的正常安装和使用。
三、旋挖钻机施工工艺及操作规程
本项目的旋挖钻机施工工艺流程。
主要的工艺步骤详细说明如下：
1、护筒埋设。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、成桩的质量都有很大的影响。根据地质情况埋设护筒的长度可达6.0m,在本工程中护筒长为4～6m,护筒内径1.05m,外径1.11m。埋设护筒时用水平尺检查垂直度，护筒顶一般高于原地面0.3m,以便钻头定位及保护桩孔。
2、泥浆调制。本高架桥因地基岩土中夹有细砂、粉砂粗砂层，地面水位较高的特点，泥浆的各项性能指标尤为重要。泥浆材料选用膨润土或粘土、聚丙烯酰胺以及烧碱，加入适量烧碱可提高泥浆的粘度，有关实验证明：此时泥浆粘土颗粒悬浮均匀，沉淀少，性能稳定，满足了钻孔需要。
3、钻孔施工。当钻头下降到预定深度后，旋转钻斗并施加压力，将土挤入钻斗内，关闭钻斗底部，提升钻斗将土卸于堆放地点。注意孔内地下水位情况，及时补充水，以防坍塌。钻机施工过程中保证泥浆面始终不得低于护筒底部，保证孔壁稳定性。
合理控制钻斗钻进、提升速度。旋挖钻机钻动过程中应严格控制钻进速度，钻斗升降速度保持在0.70～0.85m/s,若钻机升降钻斗时速度过快，钻斗外壁和孔壁之间的泥浆冲刷孔壁，再加上钻斗下部产生较大负压作用，造成孔壁颈缩、坍塌现象。当钻斗粉砂层或亚砂土层时，其升降速度应更加缓慢。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。钻进过程中应随时清除孔口积土和地面散落土。
4、清孔。清孔是钻孔灌注桩施工保证成桩质量的重要一环，通过清孔确保桩孔的质量指标、孔底沉渣厚度、循环液中含钻渣量和孔壁泥垢等质量要求。正循环回转钻进技术的清孔方法为：桩孔终孔后，将钻具提高20～50m,采用大泵量泵入性能指标符合要求的新泥浆，并维持正循环30min以上。若泛出孔口的泥浆手捻基本无块渣感，实测孔深与实际钻深误差在30cm以内，此时清孔完毕。
5、钢筋笼制作安装。钢筋笼制作要求将切割好的钢筋支撑架按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。钢筋笼的吊装应三点起吊，保持笼轴线重合。入孔时，钢筋笼应始终保持垂直状态，对准孔位徐徐轻放，保持稳定，避免碰撞孔壁，一旦遇阻立即查明原因，禁止晃动和强行冲击下放。
6、水下混凝土浇注。水下混凝土浇筑是最后一道关键性的工序，施工质量将严重影响灌注桩的质量，所以在施工中必须注意以下几点：
(1)导管必须严密，长度适中，保证底端距孔底32～50cm。
(2)混凝土拌和必须均匀， 坍落度控制在18～23cm。
(3)混凝土浇筑必须连续作业，严禁中断浇筑[3]。
四、结语
该高架桥桩基采用旋挖钻机施工方法，具有施工质量可靠、速度快、效率高、适应性强、保护环境的优点。通过本案例可以看到，尽管旋挖钻机投资成本高，但在合适的地质状况下，最终的经济效益综合指标还是优于普通的回转钻机。
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