钻机选型专项施工方案

1、编制依据及编制原则    1

1.1编制依据    1

2.2编制目的    1

2、工程概况    1

3、钻机的性能介绍    2

3．1冲击钻    2

3．2回转钻机    2

3．3旋挖钻机    3

4、钻机的技术经济分析与比选    4

4．1地层适应性的应用比选    4

4．2各类钻机经济性及综合性能的比选    5

5、钻机配置    6

钻机选型专项方案

1、编制依据及编制原则 

1.1编制依据 

⑴.业主初步施工策划 

⑵.铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）

⑶.铁路桥涵钻孔桩施工技术规范 （Q/CR9212-2015）                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

⑷.客货共线铁路桥涵工程施工技术指南（TZ203-2008）

⑸.混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）

⑹.项目采用的有关技术指南、质量检验标准、规范、规程等

2.2编制目的 

钻孔灌注桩施工中成孔设备的选择是比较关键的环节，钻机的选择是否得当，决定了整个桩基础工程的盈利指标，因此我标段对钻孔机械的比选尤为重要。通过对几种常用钻孔机械的技术特点概括、地层适应性分析以及技术经济阐述来确定适合我标段的钻机型号。 

2、工程概况 

新建蒙西至华中地区铁路煤运通道土建工程MHTJ-3标一工区里程为DK181+500～DK201+000,全长19.5km，地处内蒙古乌审旗及陕西省靖边县境内，途径乌审旗无定河镇，靖边县红墩界镇。其中联合村特大桥起止桩号DK191＋370.5～DK192＋3.23，中心里程为DK192+132.87，全长1522.73m。本桥设计为46孔，为双线桥，位于直线和缓和曲线上，缓和曲线半径R=1200m、缓和曲线长140m，简支梁按平分中矢布置，以左线为准。基础采用桩基础，桩径分别为1.0m、1.25m、1.5m。

联合村特大桥主要工程数量见表2-1。

表2-1  联合村特大桥主要工程数量表

3．1冲击钻 

冲击钻机是一种比较传统的钻进机具，依靠冲击锤进行冲砸，掏渣筒掏渣，上下往复冲击将土石劈裂、砸碎，部分被挤入孔壁之内，普通泥浆护壁。适用于常见的所有填土层、粘土层、密实砂层、圆砾层及角砾复合夹 层，但在大漂石、卵石层及微风化地层中进尺缓慢，且冲击锤容易损坏。冲击钻具有地层适应范围广、施工速度快、场地环境要求小、造价较低等特点。但同时冲击钻劳动强度大，泥浆循环要设立泥浆回流池占地大，产生的泥浆不易外运，施工震动噪音大。 

3．2回转钻机 

回转钻机是一种在我国应用时间最长、范围最广、市场保有量最大的成孔机具，该种钻机除在卵、砾石层钻进较为困难外，在其它各种常见地层均有良好的适用性。回转钻机根据排渣方式的不同分为正循环和反循 环两种，反循环又细分为泵吸、气举、孔底泵送(射流)三种。在素土层、粘土层及砂土层常采用正循环，在卵石层、砂卵石夹层、岩石层及孔底清渣常采用反循环。根据地层不同，钻头可采用不同形式，特别是在钻进坚硬岩石层时需配置滚刀钻头或牙轮钻头，回转钻机的钻孔直径可达2～5m，深度可达百米。正、反循环回转钻机具有应用范围广、护壁效果好、成孔质量高，施工无震动、无噪音、机具操作方便、造价较低等特点。但同时其在复杂地层成孔效率较低，施工现场用水量大、泥浆排放量大，扩孔率较难控制，又很难在卵石、漂石、基岩上施工，特别是在坚硬地层中进度缓慢，施工成本直线上升。 

3．3旋挖钻机 

旋挖钻机是近年来发展最快的一种新型桩基成孔施工方法，它通过钻杆和钻斗的旋转，以钻斗自重并加液压作为钻进压力，使土屑装满钻斗后提升钻斗出土，通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置护壁，反复循环而成孔。旋挖钻机适用于各类粘土、粉土、密实砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地层，借钻具自重和钻机加压力，耙齿切入土层，在回转力矩的作用下钻斗同时回转配合不同钻具，适应于干式(螺旋)、湿式(回转斗)的成孔作业。目前，旋挖钻机的最大钻孔直径为3m，最大钻孔深度达120m(主要集中在40m以内)，最大钻孔扭矩620kNm。旋挖成孔的施工方法具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔效率高、适应性强等

4、钻机的技术经济分析与比选

4．1地层适应性的应用比选 

我国国土面积广大，地质地貌多种多样，地层情况复杂多变，不同地区间地层差异很大。所以在具体工程确定后，通过实地踏勘结合岩土工程勘察报告对所要施工地层的地质年代构造和岩性做到详细了解，并详细分析各种土工试验指标，从而做到准确地对钻机进行初步适应性选型。 根据地层特点和各类钻机的特性，我们可作出如下比选： 

(1)对于填土层、粘土层、粉土层和密实砂层，可选用冲击钻机、正循环回转钻机和旋挖钻机； 

(2)对于粘土层、较松散砂层、淤泥质土层，可选用正循环回转钻机和旋挖钻机； 

(3)对于砂层、砾石层、砂砾夹层和卵砾夹层，可选用冲击钻机、反循环回转钻机、冲击反循环钻机和旋挖钻机； 

(4)对于密实砂层及卵石含量大于2O%粘土层或粒径大于15cm 的漂石地层及超过10cm 的卵砾夹层，可选用冲击钻机或冲击反循环钻机； 

(5)对于软岩、强风化岩、破碎岩，可选用冲击钻机、正循环回转钻机和冲击反循环钻机； 

(6)对于弱风化、微风化及坚硬岩石的入岩，可选用实心锤冲击钻、冲击反循环钻机、回转钻机(配牙轮或滚刀钻头)。 

4．2各类钻机经济性及综合性能的比选     

经济成本和消耗量指标在施工生产过程中的地位极其重要，为了努力达到效益最优化，在熟知各种钻机设备的功率、配套设施、消耗量和工作效率下再结合具体工程特点确定钻机类型。为了方便理解和说明，下面对各种常用钻机的技术经济指标进行列表比较，各项数据

从表1中可以看出，对于同一种地层的桩基施工成孔，由于选用钻机设备的不同会产生不同的施工成本单价，有时还会相差很大。例如某一钻孔桩所在地层上部主要为填土层和密实砂层，按照以上所列各种钻机的性能，冲击钻机、回转钻机和旋挖钻机中的任何一种都能满足施工要求。但从经济角度分析，他们的成本消耗却不尽相同，3种钻机在制浆、排浆和动力等基本 相同的情况下，钻头的消耗和进尺速度的差别使得成本相差较大。冲击钻机在上述地层的平均成孔速度在1．0～3．0m／h，施工平均成本在130元／m,反循环回转钻机在上述地层的平均成孔速度在1．5～3．5m／h，施工平均成本在160元／m,旋挖钻机在上述地层的平均成孔速度在5．O～8．0m／h，施工平均成本在200元／m。所以按照上述指标分析计算，旋挖钻机的成孔速度比冲击钻机的成孔速度快2倍多，但施工成本单价也要高出1倍多，因此在工期和成本综合考虑下，从经济指标出发应该优先选用旋挖钻，以降低施工成本。另外结合地层情况、施工场地环境、施工工期、安全文明施工等因素对施工钻机进行综合性条件选择，旋挖钻最适合砂类土质施工。

5、钻机配置 

 根据我工区实际地质情况，我工区计划配置6-8台旋挖钻进行联合村特大桥桩基施工