鲁骏鹏 刘海艳 韩露

摘要：旋挖钻机施工法在施工过程中发挥着重要作用，本文通过分析旋挖钻机施工法的特点、适用范围、工艺原理以及操作要点等，同时提出相应的政策建议，为施工现场采用旋挖钻机提供参考依据。

关键词：旋挖钻机 施工环境 施工工艺

1 概述

在桩基施工工艺中，旋挖钻机施工作为一种先进的工艺，在我国公路、铁路、桥梁，以及大型建筑的基础桩施工中得到广泛的应用。该工艺在施工过程中，采用短螺旋钻头进行作业，或者在泥浆护臂的情况下，用回转钻头进行湿挖作业。同时，旋挖机与冲锤相互配合，钻碎坚硬地层进行挖孔作业。在施工过程中，旋挖桩机施工速度快，借助筒式钻头回转破碎岩土，不是将岩土搅碎靠泥浆返出孔外，而是将岩土装入钻斗运至地面，在进尺方面，每分钟可达50cm。在适合的地层中，与钻、冲孔桩机相比，其施工效率同比提高5～6倍。在泥浆用量方面，旋挖桩机用量比较少，泥浆的作用，在施工过程中主要是增加孔壁的稳定性，在稳定性比较好的土层区域中，可以使用清水代替泥浆实施钻孔，降低了泥浆的排放量，减少对周围环境的影响，同时节省了施工成本。在同等条件下，与钻孔灌注桩相比，单桩承载力比较高。

2 工法特点

由于旋挖钻机本身具有机、电、液一体化高度集中，且能够独立行走，操作简单，自动化程度高，一人操作，伸缩式钻杆可以节省普通回转钻机钻进过程中的拆卸钻杆的时间和人力，桅杆可以360度旋转，可以快速的自行完成钻机对位，同时，还能够在钻进过程中通过驾驶室内的电子设备设定工作角度，保证过程中的钻头就位，钻进过程中通过钻机本身的三向垂直控制系统反复检查孔的垂直度。当旋挖钻机本身遇到不同的地层时还可以根据经验通过液压系统控制钻机速度。钻机通过低液限时采用4-6m/h的钻进速度，通过稍密细沙层时采用6-8m/h钻进速度，通过中密或密实的砾卵石及砾石层时采用8-10m/h钻进速度。

3 适用范围

旋挖钻机适用范围广泛，可使用的地层有：粘土、亚粘土、砂土、砾石（含量在30%以内），根据实际情况可采用干钻成孔、清水成孔、泥浆成孔，旋挖钻机钻孔深度通常在50-60m深度范围内。

4 工艺原理

旋挖钻机大多为履带自行式，其组成主要包括：主机、履带式地盘、钻架动力头、加压油缸、主副卷扬等，并且在履带式底盘上进行安装组合，工作原理为：扭矩由全液压动力头产生，钻压力由安装在钻架上的油缸产生，借助伸缩式钻杆传递给钻头，在旋转式钻渣的作用下，通过主卷扬提出孔外。

5 施工工艺流程及操作要点

按照旋挖钻机的钻进过程，旋挖钻机的施工工艺流程为：

①旋挖钻机的就位；②在钻头外侧安置铰刀，将钻头着地，旋转，开孔；③土、砂充满钻头后，提升钻头，在提钻过程中，一方面注意地下水位的变化情况，另一方面进行灌水；④提升钻头，将钻头中的土倾泻到孔旁，并由装载机运走；⑤将钻头的活门关闭，将钻头转回钻进地点，同时固定旋转体的上部；⑥降落钻头；⑦埋置导向护筒，灌入稳定液，根据施工现场的土质情况，在辅助钢丝绳的作用下，埋设一定长度的护筒，与桩径相比，护筒直径要大10cm，在孔内便于钻头升降；⑧将侧面的铰刀安装在钻头内侧，开始钻进，并由装载机配合将钻机倾倒在外面的铲土运至弃土场；⑨钻孔完成后，进行孔底沉渣的第一次处理，并测定深度；⑩测定孔壁；■放入钢筋笼；■下放导管，并进行二次清孔；■灌注水下混凝土，边灌注边拔除导管，灌注完混凝土后，将导管拔出；■拔出导向护筒，成桩。

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施工工艺流程图

在稳定液的保护下，旋挖钻机进行成孔作业，但是钻头在钻进过程中，每孔都需要进行往复作业，对于护壁来说，如果对其稳定液管理不到位，甚至会造成塌孔，在旋挖钻机施工过程中，一旦采用循环泥浆作业，稳定液中含有大量的沉渣，直到成孔也很难排出。

由于旋挖钻机在钻进过程中其钻头要往复于导向护筒间，稳定液的液面在孔内上下浮动，对孔壁的稳定有一定的影响，因此，导向护筒的底沿应低于稳定液最低液面1.5m为适合。

旋挖钻机一般自重都在60t以上，因其自重大，钻孔过程中机器本身距离孔深较近，地基的稳固对其孔深的成孔质量及钻机本身的安全都有着重要的意义。

在钻进过程中钻头一般磨损较为严重，在施工过程中应经常检查钻头直径，及时在钻筒下部焊接铁块以保证桩径。

操作过程中还应经常检查钢绳断丝断股及磨损程度，操作手应该进行技术培训，考核上岗。

施工中钻杆断裂事故时有发生，最好的预防方法是制定行业章程，对机锁式钻杆必须在提钻前（钻头尚未离开孔底）完全解锁（不能部分解锁）严禁提升后解锁或边提升边解锁。

6 劳动组织

旋挖钻机钻孔施工具有机械化程度高的特点，为了保证其发挥最大的经济潜能，需25t级吊车一台，45型以上装载机一台与其相匹配，钻机操作手两名，钻机就位协助人员3名，混凝土灌注3名，稳定液配比2名。电工一名，管理人员2名，机械修理人员2名。

7 质量控制

①旋挖成孔工艺，特别是用于土层、沙层、胶结较松散粒径小于10mm的卵砾石层，不适宜粒径大于10mm的卵砾石层，也不适宜承载桩施工。

②旋挖成孔质量的好坏关键在于稳定液的配比，稳定液应具有良好的物理性能、流变性能、稳定性。主要指标为：密度、黏度、PH值、含沙量等。其中澎润土的质量标准参见《钻井液用澎润土》SY5060-85。控制稳定液的粘土应选择黏粒含量大于50%，塑性指标大于20，含沙量小于5%，二氧化硅与三氧化二铝含量的比值为3-4倍的黏土为宜。启动时，应先让发动机怠速运转2分钟（冬季5分钟），检查仪器各仪表，指示灯是否正常，如无异常，方可正常钻进。

③成孔后应立即下放钢筋笼，尽量缩短成孔与灌注之间的时间，有效防止因贻误灌注而发生不必要的断桩、夹泥、堵管等现象。必须强调禁止在操作中盲目加压。

④旋挖转机施工时在含有淤泥质的亚粘土地层易发生缩径现象，在含有小颗粒骨架的亚粘土地层易发生扩孔现象，因此在施工过程中，必须准确地掌握地质构造，并根据成孔特点确定钻进速度。

因此，在旋挖桩的施工工程中，相关的每一个程序及相关步骤必须予以高度的重视，并且制定积极有效、科学的措施，保证施工的进度及质量。

参考文献：

[1]赵金祥.浅析旋挖桩机施工的优缺点[J].西部探矿工程，2010（04）.

[2]徐维钧.桩基施工手册[M].人民交通出版社，2007：168-188.

[3]沈保汉.钻斗钻成孔灌注桩[J].建设机械技术与管理，2005（06）.

作者简介：鲁骏鹏（1977-），男，辽宁沈阳人，工程师，硕士研究生，从事岩土工程、基础施工、地基基础工程检测工作；刘海艳（1984-），女，辽宁抚顺人，满族，助理工程师，大学本科，从事岩土工程、基础施工、地基基础工程检测工作。