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2022-01-12 -
浅谈旋挖钻机施工优劣分析

浅谈旋挖钻机施工优劣分析

摘要:文中笔者从旋挖桩基施工作业的特点入手,通过分析旋挖钻机的优劣势,对在选择旋挖钻机时提出一定的参考意见。

 

关键词:旋挖桩特点、湿作业成孔、回转钻机、旋挖钻机

  一、前言

 

随着旋挖桩机近年在我国的推广和应用,在桩基工程施工中,越来越多的得到施工人员的认可和应用,根据桩机钻具种类的不同,可以进行混凝土灌注桩、CFG桩以及地下连续墙等施工。其中混凝土灌注桩根据成孔方法的不同,分为干作业成孔和湿作业成孔,旋挖桩机可以根据现场实际情况自行选择干作业成孔或者湿作业成孔施工。

 

二、旋挖钻机的优劣势分析

 

1旋挖钻机的优势

 

与传统的正反循环钻机相比,旋挖钻机取得了以下的突破:

 

1)施工速度快。由于旋挖桩机施工靠底部带有活门的筒式钻头回转破碎岩土, 并直接将其装入钻斗内提升运至地面, 无需将岩土搅碎靠泥浆返出孔外, 平均每分钟进尺可达1250px左右。施工效率在适合的地层同比钻、冲孔桩机可提高56 倍。

 

2)施工精度比较高。施工过程对桩深度、垂直度、钻压、钻筒内装土容量等均可以通过机身电脑控制。

 

3)噪声小。旋挖桩机施工的噪声主要来自机身发动机的声音, 其余部件几乎没有摩擦声, 特别适合在市区或居民区使用。

 

4)有利于环保。旋挖桩机施工泥浆用量比较少,施工过程中泥浆的主要作用在于增加孔壁的稳定性, 甚至在土层稳定性比较好的区域可以使用清水代替泥浆钻孔施工, 大大减少了泥浆的排放, 对周围环境的影响比较小, 同时节省了泥浆外运的成本。

 

5)可自行行走, 移机方便。只要场地承载力能满足旋挖桩机自重要求, 其本身靠履带可以自行移动, 无需其他机械配合。

 

6)机械化程度比较高。施工过程不需要人工进行钻杆的拆除和组装, 无需进行泥浆清渣处理等, 可降低工人的劳动强度, 同时节约人力资源。

 

7)同条件下, 单桩承载力比钻孔灌注桩高。由于旋挖桩机靠筒底角刃切土成孔, 成孔后孔壁比较粗糙, 同钻孔桩比较孔壁几乎没有泥浆的涂抹作用, 成桩后桩体与土体的结合程度比较高, 相对而言单桩承载力要高。

 

8)适用地层广泛。如果在旋挖桩机施工过程进行相应的技术控制, 由于旋挖桩机配置钻头的多样性, 旋挖桩机可以适用各种地层, 在同一个桩施工过程可以全部由旋挖桩机完成, 不需要选用其他机械配合成孔。

 

9)易于管理。由于旋挖桩机自身特点, 同比钻、冲孔桩施工过程中所需机械和人员大大减少, 同时用电要求不高, 从管理角度来讲, 易于管理和节省管理成本。

 

2、旋挖钻机施工中的不足之处分析

 

1)旋挖钻机也会受限于有些地质地层

 

旋挖钻机受地层地质情况的的制约,在硬岩层、较致密的卵砾石、孤石层时,钻进就变得比较困难,不更换钻头,易发生事故。

 

虽然可以针对硬岩层、粒径超过lOOmm的卵石层、直径大于200mm的漂石地层的配备筒式取芯钻头、冲击钻头、冲抓锥钻头,但其实际效率和实际效果与传统的冲击钻机相比,其效果仍然不理想,值得探讨与思考。这也是旋挖钻机以后发展中需要解决的问题。

 

2)进行超长桩基的钻进时效率的考虑

 

旋挖钻机成孔的孔径、深度受钻机机械的因素制约,逊于回转钻机。通常的旋挖钻机的钻孔深度在2050m以内优越性明显,钻孔直径都在2m以内。国产的正反循环钻机在钻孔直径3m时,钻孔深度可达上百米。2009年国内首台最大吨位40吨米TR400C型旋挖钻机成功下线,据报道其最大钻孔直径为3m,最大钻孔深度为105m,其实用性和经济型待在以后的施工中检验。

 

3)钻机钻进的效果和效率受现场操作手、技术人员等诸多人为因素的制约

 

由于现场技术人员对旋挖钻机、地层地质了解程度、操作手对设备性能的熟悉和操作熟练程度等诸多的人为因素的影响,限制了旋挖钻机的的使用效果和整机性能的正常发挥。有时需要根据现场实际的地质状况、钻机的实际而采取一些技术措施手段,来辅助钻机达到最佳施工效果。

 

加强旋挖钻机操作手的技能培训,提高操作手的感知、认识、实践水平,是保证旋挖钻机施工成功的一个重要的保障。而在操作手技能水平不高的情况下。现场技术人员的现场施工技术指导就变得很重要。在回转斗侧壁加焊导流槽,减小桩孔内负压的做法就是人机结合,共同解决施工难题的成功范例。

 

4)扩孔率大、小径桩钻进效率较低

 

实际孔径比钻头直径大7%~20%,对于直径<800mm的钻孔,一般型号的旋挖钻机成孔效率大大降低。

 

三、钻机施工比较分析

 

首先旋挖钻机泥浆池以及泥浆做法与正反循环有较大的不同,旋挖桩机的泥浆仅用于护壁,不再用于排渣,故泥浆池一般为钻孔容积的1.52倍,同时设置回浆用沉淀池,利用泥浆与土渣的相对密度差使土渣产生沉淀以排除土渣的方法,泥浆经沉淀净化后,输送到储浆池中,在储浆池中进一步处理(加入适量纯碱和CMC改善泥浆性能)经测试合格后重复使用。

 

而正反循环钻机则不相同,泥浆不仅仅用于护壁,而且通过钻机的正反循环排渣,故需设置排浆池,其泥浆不能反复利用,必须通过机械外运处理,对环境造成一定的污染,同时需要占用较大的施工场地。

 

所以旋挖钻机与正反循环回转钻机相比作业面要求不高,在施工作业面比较狭窄的施工现场应优先考虑旋挖钻机施工。

 

其次,旋挖钻斗的切削、提升上屑的机理与常见回转钻进的正、反循环成孔的切削、提升形式完全不同。前者是通过钻斗把孔底原状土切削成条状载入钻斗提升出土,后者是通过钻头把孔底原状土打碎由泥浆循环带出土面。前者底部面缓,钻至设计标高对土的扰动很小,没有聚淤漏斗, 而且施工时不存在泥浆循环,导致护壁相对较薄,容易造成塌孔等质量通病。

 

因此我们应该严格控制泥浆(稳定液)的重量配合比,确保计量准确,误差在规定范围内。改正添加稳定液的方法,使其管口直对护筒壁添加。严格控制司机的操作,尽量保持匀速向下进行切土,防止施工过程对土层扰动过大。桩孔完成以后,清孔、下放钢筋笼、砼的灌注等工序中均应规范操作,避免成孔的坍塌。同时应该因地制宜,有效针对不同的地质情况,制定相应的施工工艺,以确保钻进成孔的顺利进行,避免施工事故的发生。

 

有时为防止塌孔,旋挖钻机可以采用加长护筒长度的施工方法,这也是旋挖钻机施工的一特点,因为旋挖钻机护筒的埋设采用钻机旋挖斗将其静力压入土中,而正反循环钻机的护筒埋设采用人工埋设,无法延长护筒长度,这也是旋挖钻机施工的又一优势。

 

集中继承回转钻机、冲击钻机等施工机械的优点的旋挖钻机,在施工时也受到一些地质情况的制约,如遇到硬岩层、较致密的卵砾石、孤石时钻进比较困难,与传统的冲击钻机施工相比,实际效率与实际效果仍不理想,这就要在以后的发展中考虑的问题。又比如旋挖钻机成孔的孔径与深度与回转钻机相比差距较大,通常旋挖钻机在20-50m范围内优越性明显,钻孔直径都在2m内,而国产回转钻机的施工直径能达到3m,钻孔深度可达上百米,2009年报道国内首台最大吨位40吨米的旋挖钻机TR400C下线,但其实用性与经济性仍需在以后的施工过程中检验。

 

当然,与回转钻机、冲击钻机等传统的施工工艺相比,旋挖钻机施工的实际效率与实际效果与现场技术人员、操作人员等人为制约因素较大,加强旋挖钻机操作手的技能培训、提高操作手的感知、认识和实践水平是保证旋挖钻机施工的一大重要保障。同时现场技术人员对现场指导的作业也显得尤为重要,如回转斗侧壁加焊导流槽、减小桩孔内负压的做法就是人机结合、共同解决施工难题的成功范例。

 

四、结语

 

综上所述,我们在桩基施工前要认真调查了解施工现场实际情况,认真了解地质勘察报告,从而合理选择施工机械,如选择旋挖钻机时,我们应检查机械设备的关键部位,对数据及时进行记录、分析处理,做到科学组织,精心施工,严格管理强化过程工序质量控制,对施工过程中可能会发生的一切问题做好预防和应对措施,从而保证旋挖钻机施工优势得到充分的发挥。


本文由旋挖钻机培训整理提供。

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