旋挖钻机施工技术简介

摘要：介绍旋挖钻机的发展状况、施工工艺、施工方法、施工过程中

    出现问题的处理方法关键词：旋挖钻机 施工技术

序言

    旋挖钻机作为基础工程机械中的新型机种，经过几年的推广应用，目前已被大量应用于公路及铁路、桥梁、水利工程、城市建筑工程等桩基工程之中。由于其高效、节能、低噪声、低污染、地层适应性较广等优点、受到越来越多的施工单位的青睐。但是由于至今尚未颁布国家或行业的旋挖钻机施工工艺规范，也没有系统的工法研究，缺少技术培训，同时基本理论的研究也有待深入，对于新接触此施工机械的人们，在工程实践中往往遭遇很多困扰。1、旋挖钻机的发展状况

    旋挖钻机作为建筑基础工程中成孔作业的施工机械，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。其不仅可以配备不同型号的钻具，用于我国大部分地区地质条件下的钻孔施工，而且可同时配备地下连续墙抓斗、振动桩锤等进行施工，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。

近年来，青藏铁路、北京地铁、奥运场馆、首都机场新航站楼等大型工程的施工中，旋挖钻机高效、环保、效益高的优势得到公认，国内掀起了“旋挖钻热”。另外旋挖钻机的发展也促进了我国桩工机械行业的技术进步及桩基础施工水平。

    2、施工方法 本文就旋挖钻机的施工技术、施工工序和常见事故处理进行介

    绍。

2.1旋挖钻机施工工艺流程

施工工艺流程为：施工前准备→测量放样→钻机就位→埋设护筒→钻进出渣→钻孔完成，验收→第一次清孔→下放钢筋笼→第二次清孔→灌注水下混凝土→清理桩头淤积物，拔出护筒→成桩2.2旋挖钻机施工方法2.2.1施工前准备

2.2.1.1会审图纸、测量放样 、各种原材料的物理性能试验和配合比试验，场地平整压实处理、加工孔口防护用的钢护筒、准备浇注混凝土用漏斗、导管等附属施工机具和材料。

2.2.1.6设置供电、供水系统。 

2.2.2根据设计院提供的导线点和控制点测量成果,利用全站仪精确放出需要钻进的孔位,钉好十字保护桩，做好测量复核，

2.2.3旋挖钻机就位

    钻机利用其履带自行系统行走至施工孔位，先进行旋挖钻机的钻桅进行调垂。调垂可分为手动调垂、自动调垂两种方式。在桅杆相对零位±５°范围内才可通过显示器上的自动调垂按钮进行自动调垂作业；而桅杆超出相对零位±５°范围时，只能通过显示器上的点动按钮或电气手柄进行手动调垂工作。

    通过指挥人员使桅杆最终达到作业成孔的设定位置。调整后钻具尖端要正对桩孔中心位置，并用十字保护桩进行复核。

2.2.4旋挖钻机钻孔作业

    钻孔时先将钻斗对准孔位中心并着地，旋转开钻。操作人员可通过主界面的三个虚拟仪表的显示一一动力头压力，加压压力、主卷压力，实时监测液压系统的工作状态。当钻斗被旋转挤压充满钻渣后，将其提出地表，弃渣，关上钻头活门，旋挖钻机旋回到原位，锁上钻机旋转体。

    完毕后，通过手动操作回转操作手柄或通过操作显示器上的自动回位对正按钮机器自动回到钻孔作业位置，继续钻孔作业。钻孔时要特别注意：

    1、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，应立即提钻检查，等查明原因并妥善处理后再钻；

    2、钻孔作业应分班连续进行，通过及时捞取渣样注意土层变化，在不同的地质条件下及时更换不同型号的钻具；

3、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，研究后妥善处理；

    4、为防塌孔，应经常对孔内水头高度，泥浆的相对密度和粘度进行观察和检测，尤其在钻孔排渣、提锥除土或因故停钻阶段。

    5、升降钻锥须平稳，拆装钻杆时力求迅速，合理控制钻斗的升降速度。2.2.4.1 当旋挖钻机钻进到接近护筒埋设深度时，要及时埋设护筒。务必保证护筒平面位置与竖直度准确、护筒周围和护筒底脚紧密不透水。2.2.4.2 制备泥浆应尽量利用地层粘土自然造浆，若不能完全满足要求，一般可选用粘土或膨润土，或加一定数量聚丙烯酰胺以及烧碱混合搅拌而成。

2.2.5 制作钢筋笼时，严格按照设计图纸和招标文件《技术规范》要求执行。2.2.6 成孔，验收

    当钻进至孔底标高时，旋挖钻机要及时放慢钻进速度，加大泥浆的注入量，利用钻具的缓慢回旋进行护壁。同时要更换捞渣钻具，仔细清理孔底钻渣。

    终孔后，量测孔深要满足设计孔深方可移钻。钻机移开后，匀速下放检孔器，架立全站仪对桩孔中心点和钢绳中心进行复核比对，据此可判断该孔孔径、桩中心偏位和桩孔的倾斜度是否满足设计要求。

2.2.7第一次清孔  

    清孔可采用旋挖钻机正循环回转钻进技术、气举反循环、泥浆泵正循环等方法。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符合桩孔质量要求。

2.2.8第一次清孔施工结束验收合格后，拆除混凝土导管，进行钢筋笼的现场安放工作。

2.2.9第二次清孔

    钢筋笼安放完成后，重新安装清孔设备，进行二次清孔，其主要目的是置换泥浆和清除孔底沉淀。

2.2.10灌注水下混凝土

    二次清孔完成通过验收后，拆除泥浆泵等换浆设备，安装混凝土灌注漏斗进行水下混凝土灌注。

2.2.11桩基混凝土灌注完成后，移开灌注设备，清理桩头沉淤，利用旋挖钻机的主副卷扬将钢护筒拔出，成桩。

    桩基浇注14天后，采用超声波法进行桩基检测，检测桩体砼的内在质量。

3、 旋挖钻机成孔过程常见不良现象分析3.1  护筒涌水病因分析：   护筒外壁涌水，引起地基下沉导致护筒移位倾斜，严重的会掉入孔中，造成所钻桩孔偏斜甚至无法施工。

1、埋设护筒时周围土回填土不密实；

2、护筒内外水头差过大；

3、钻头起落时碰撞护筒。3.2  钻进极慢或不进尺病因分析 ： 

1、选用的钻头型号不当；

2、钻头上合金刀具安装角度欠妥，刀具切土过浅；

3、钻头上合金刀具磨损严重；

4、钻头被粘土糊满。 3.3  桩孔孔壁坍塌病因分析  ：

1、土质松散，泥浆比重和粘度不够；

2、护筒埋深不够，下端孔口处过于软弱，在水压力下产生漏水；

3、护筒内外水头差过大；

4、成孔速度太快，泥浆护壁来不及形成泥膜，泥浆密度和浓度不足，起不到可靠的护壁作用；

5、钻机直接触及护筒，由于振动使孔口段坍塌；

6、提住钻头钻进，钻头钻速过快或空转时间太长引起钻孔下部坍塌。

3.4  桩孔局部缩颈病因分析 ：

1、泥浆性能欠佳，失水量大，引起塑性土层吸水膨胀，或形成疏松，蜂窝状厚层泥皮；

2、邻桩施工间距不当，土层中应力尚未消散，新孔孔壁软土流变；

3、钻头直径磨损过大；

4、成孔时间过久；

5、地层中遇到膨胀的软土、粘土、泥岩等。3.5  桩孔偏移倾斜病因分析 ：

1、旋挖钻机底座未安置水平，或在钻进时钻机产生不均匀沉陷或移位；

2、护筒埋设偏斜；

3、钻杆不垂直，钻头、钻杆中心不同轴，主动钻杆倾斜；

4、遇旧基础或大孤石等地下障碍物，钻头受力不均；

5、土层软硬不均或基岩倾斜。

    3.6  孔底沉渣过多病因分析：

    1、 清孔不干净，清孔泥浆比重过小或清水置换；

    2、钢筋笼吊放未垂直对中，碰刮孔壁泥土坍落孔底；

    3、清孔后待灌时间过长，泥浆沉淀；

    4、桩孔有局部塌孔。

4、旋挖钻机与普通循环钻机的比较    旋挖钻机的工作原理是首先通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸渣，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。与普通循环钻机相比，旋挖钻机的优势在于：

    一是成孔速度快，是普通循环钻机的5倍以上，有效地保证了工程进度。

    二是环保特点突出，普通循环钻机施工时不断地产生泥浆，污染土地，而旋挖钻机可以循环使用泥浆，减少了污染。

    三是移位方便，旋挖钻机具有液压履带式伸缩底盘，保证了整机稳定性及良好的机动性能。

    四是桩孔对位方便准确。利用钻机自带的先进的电子设备可以实现精确地对位。

    五是钻孔深度、垂直度可自动检测及控制。

    旋挖钻机充分利用液压传动技术和模块化组合设计方法，配备了电子控制系统、手动和自动切换系统、自动找平系统、钻孔深度测量显示系统、触地自停系统、故障检测报警显示系统、高精度钻孔倒土回转定位系统、钻杆提升压力和速度显示记录系统、整机工作状态动画以及虚拟仪表显示系统等一系列高科技运行系统，除此之外，还设置了主、副卷扬机的高度限位与动臂幅度限位以及驾驶室内液控开关等安全保护装置，确保了施工安全。

  参考文献

公路桥梁设计规范（合订本）。北京：人民交通出版社，1995。

公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004），北京：人民交通出版社，2004。

公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004），北京：人民交通出版社，2004。

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公路工程施工监理规范JTJ077 – 95。

公路施工手册 桥涵。公路工程质量检验评定标准[S]（JTG F80/1—2004），中华人民共和国交通部，2005。

卢世深，林亚超著，桥粱钻孔桩试验，人民交通出版社。