旋挖钻机的应用及功效比较

第1页旋挖钻机的应用及功效比较[摘要]简略分析旋挖钻机的性能特点及应用，结合工程实际着重阐述旋挖钻机与回旋钻机在性能、工艺、经济上的比较。[关键词]旋挖钻机应用优势随着建筑基础的飞速发展，旋挖钻机由其自身的施工速度快、成孔质量高、环境污染小、操作灵活方便、安全性能高、适用性强的特点，使其广泛运用于建筑基础工程的成孔作业中，尤其在公路工程作业中的现浇混凝土钻孔灌注桩，旋挖钻机已逐步闯入回旋钻机的市场。下面就借助于昆安高速公路明波立交桥的旋挖施工灌注桩，浅谈旋挖钻机的应用及功效的比较，一、旋挖钻机的应用混凝土质量的改善，桩基础施工技术的完善，灌注桩承载能力的提高，以及城市环境法规的严格执行，混凝土灌注桩几乎取代了其它基础，而成为应用最为广泛的基础。国内外成孔作业中各种钻孔机（回旋钻，旋挖钻机，全套管）的比例也之绝然不同，在国外大直径混凝土灌注桩施工中，旋挖钻机一般占2/3以上，反循环钻机在欧洲市场几乎不再使用，而国内钻孔机产品中回旋钻机的产量占近90%，云南回旋钻机占近92%，而昆安高速公路除了明波立交桥引进了两台旋挖钻机外，其余基本都用回旋钻机成孔（局部点采用冲击钻）。旋挖钻机一般适用于粘土、粉土、砂土、淤泥质土，人工回填含有部分卵石，碎石的地层，对具有大扭矩动力头的旋挖钻，可以适应第2页微风化岩层的施工，目前旋挖钻机的最大钻孔直径为3.0米，最大钻孔深度达120米，但通常旋挖钻机适合的深度为50～60米以内，钻孔直径在2米以内。由于旋挖钻机受施工地层的制约，在硬岩层、较致密的卵砾石、孤石层施工比较困难，并容易发生孔内事故和机械事故，体现不出旋挖钻进的优越性。由于我国大量的公路桥梁、铁路、水利、城市建设等工程，旋挖钻机潜在的巨大市场已经出现，但由于我国幅员辽阔，地质状况差异较大，经济状况不同，其它桩工机械和钻孔设备仍然存在着发展空间。昆安高速公路二合同明波立交桥基础为桩基础，桩径2.0～2.5米，桩长70～85米，地质评估中泥炭土分布较广，性质较差，下部砂层分布较广较厚承压水问题突出，40米深度范围内以软塑状粘土或松散、精密饱和状砂性土为主，可塑状褐色、黑色泥炭土层位较稳定，40～60米以中密潮湿～饱和状粉细砂土为主，60～80米以硬塑状亚粘土为主，土质较均匀厚度较大。上述地质还是比较适合于旋挖钻机施工，但从实际考虑，公司还是以回旋钻机为主导地位，并尝试引进旋挖钻机，其型号为意大利MAIT—HR240型，通过实际的施工，真正体会到旋挖钻机的优越性，无论从性能优势、工艺优势，还是经济优势上均让回旋钻机无法相比，二、旋挖钻机的功效比较1、旋机钻机的性能相比，（1）工作效率高：一般传统的钻机的移动方式都有要依赖其他辅助机械，旋挖钻机在这方面就体现出其明显的优势，一方面旋挖钻第3页机可履带自动行走，桩位之间的移位较为方便，桩位对位快速、准确；另一方面，钻杆自动伸缩，在钻进过程中也不用装拆钻杆，自动化程度高。本合同在施工时采用回旋钻机与旋挖钻机，在回旋钻机施工时，无论从施工准备上及操作上较旋挖钻机繁锁。回旋钻机移动桩位时要么通过吊车，要么借助拖运车，同时对位只能通过传统的水平调整及中心调位进行控制。通过在昆安线实际统计相临两墩间（跨径25米）回旋钻机的移位需要时间总计为6.5个小时左右，（从移位～可以开钻的正常时间），而旋挖钻机一般只须要15分钟左右，这样势必缩短了桩基施工的辅助工作时间，工作台班效率明显增加，从而提高工作作业时间。（2）准确性高：旋挖钻机采用的是“总功率变量十恒动变量十负荷传感糸统十电液伺服控制，钻机可根据地层软硬程度自动调整扭矩及钻速比例，而不必依赖操作机手的经验；钻机底盘可伸缩及带有自动整平装置，并可使钻机实现“微动，在驾驶室内装有桅杆垂直度仪，钻塔垂直度及钻孔深度，均由电脑控制，使钻机在钻进过程中具有非常高的准确性，同时操作人员可随时了解钻机平稳状况，能有效保证钻孔的垂直度，从而提高成孔质量，这些都是回旋钻机无法达到的水准要求。（3）场地适应性好：该点优势在昆安线为突出，明波桥位于昆明市区，从施工场地，动力设施上都略差于野外施工，一方面城市的高负荷运转使电压不能稳定工作，同时必须保证车辆的通行，从而使施工场地变得狭窄，这些受限条件正体现出旋挖钻机的优势。首先旋第4页挖钻机所需的动力由其本身所带的柴油发动机提供,无须现场提供大容量的变配电设施,其次从施工场地来讲,不需要提供较大的工作而就工作。2、旋挖成孔的工艺优势(1)环保效果明显：目前的传统钻机在钻进过程中多采用泥浆循环方式，虽然泥浆在池中经过一段时间的沉淀,但渣土中仍有大量泥浆,这给弃渣的动输、存放、清理带来很大麻烦，尤其是随着环保对城市建军设越加严格，故此回旋钻机在城市施工将面临更大危机。而旋挖钻机采用动力头形式,利用强大的扭矩直接将土或砂砾等钻渣旋转挖掘，然后快速提出孔外，在不需要泥浆支护的情况下可实现施工,即便在昆安施工中需要泥浆护壁的情况下,泥浆也只是起到支护的作用,而且泥浆含量相当低(稠度1：1)这使污染源大大减少,进而降低了施工成本,也改善了施工环境，特别在昆安线中,该点非常重要。(2)成孔效率高：由于回旋钻机的自重有限,而又不可能给钻头施加更大的压力,只能慢慢的在自重的压力下慢慢施磨，而旋挖机由于采用动力头装置，动力头的给进力加上钻杆的重量,因此钻进能力强。在昆安明波桥施工中，对于桩长85米桩径2.2米的回旋钻孔灌注桩，从开始到成孔正常情况下需要6天左右,而本合同引进的意大利MAIT-HR240旋挖钻机正常钻进只需要18个小时,(3)可增加灌注桩的承载能力：在旋挖钻机成孔中,它仅需要静压泥浆作护壁，所采用的泥浆一般用膨润土、土碱、纤维素等配量，在孔壁不形成厚的泥皮，此外由于钻头的多次上下往返,使孔壁粗糙不第5页易产生缩径，成孔更为规则。而回旋钻机施工,一方面泥浆的制作上随意性大，随着孔内泥浆的变质、变稠易产生孔壁泥皮,同时易出现缩径现象。据有关文献报道,用旋挖钻机成孔的灌注桩比预估的桩基承载力可提高20%。3、旋挖钻孔灌注桩的经济优势,根据昆安明波立交桥采用两种不同的施工设备,施工同一性质的钻孔桩,并进行了对比,得出了表中如下结论以作为经济优势对比：旋挖钻机与回旋钻机成孔对比表比较项目旋挖钻机成孔回旋钻机成孔对比结果环境效益渣土和泥浆量为桩孔体积的1.05～1.1倍费用：98.6元/m渣土和泥浆量大约为桩孔体积的2.5～3.0倍,费用：190元/m环境效益节约费用91.4元/m人工每台钻机一般配备3人，每天一棵桩，折合费用1.06元/米每台钻机一般配6人，6天成孔一棵桩，折合费用12.6元/米人工费可降低91%机械费用租赁费6500元/天,折算后为:76.5元/m租赁费950元/天折算后为:67元/m机械费略高12%混凝土混凝土消耗量4.06m3/m混凝土消耗量4.18m3/m混凝土节约3/m直接费用全部费用约1373元/m全部费用约1503元/m费用降低8.6%工期每根桩成孔时间18～20小时每根桩成孔时间6～7天工期缩短80～86%总结以上的分析，旋挖钻机无论在性能上、工艺上还是在经济优势上都胜过传统的钻机（回旋钻机）。我国旋挖钻机的大量使用只是近几年，目前缺乏工法的研究，尚未编制施工规范；没有系统的工法研究，缺少技术培训，基本理论的研究有待深入提高。