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国内旋挖钻机的现状与施工要点
 
慧聪网   2006年4月21日14时28分   信息来源:徐工集团    

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

序号企业
生产型号与特点适用范围
1徐工集团公司

RD18 动力头扭矩: 180kN·m
成桩直径:1500mm-2000mm
钻进深度:60m
2三一

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

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
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
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
钻进深度:40m
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
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
ZY-200,动力头扭矩:200kN·m
成桩直径:2000mm
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
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
12徐州东明
TRM160,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
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
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\地层一般地层松散易塌地层
相对密度1.05~1.151.12~1.16
粘度(Pa.s)18~2524~28

    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

设计要求   
土层性能
粘性土
砂土
卵石
泥浆比重

1.05
1.10
1.15
粘度(s)
15-16
16-18
18-25
含砂量
<8%
<8%
<8%
PH>8>8
>8
配比、水、膨润土、碱、CMC100:6:3:0.8100:6:30.8
100:10:1.8:0.8
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

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
表6:钻斗转速参考值表

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)
7000.9737001.210
8000.9738001.21
10000.85810001.02
12000.74812000.830
15000.57515000.830
20000.43820000.62
25000.23125000.31


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

序号项目允许偏差(mm)
1主筋间距±10
2箍筋间距±20
3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%

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)

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
1.15-1.20
4沉淤厚度
≤80mm
5混凝土塌落度
160-220
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
 
作者:徐工研究院 张启君 张永战 
 
 
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