旋挖钻与冲击反循环、回旋钻施工比较

1、旋挖钻与与冲击反反循环、回旋钻钻施工比比较一、旋挖挖钻机 旋挖钻钻机在国国际上的的发展已已经有几几十年的的历史，在中国国也是在在最近四四五年才才被逐渐渐认识和和应用，成成为近年年来发展展最快的的一种新新型桩孔孔施工方法法，旋挖挖钻孔灌灌注桩技技术被 誉为“绿色施施工工艺艺” ，其特点点是工作作效率高高、施工工质量好好、尘土土泥浆污污染少。旋挖钻钻机是一一种多功功能、高高效率的的灌注桩桩桩孔的的成孔设设备，可可以实现现桅杆垂垂直度的的自动调调节和钻钻孔深度度的计 量；旋旋挖钻孔孔施工是是利用钻钻杆和钻钻斗的旋旋转，以以钻斗自自重并加加液压作作为钻进进压力，使土屑屑装满钻钻斗后提提升钻斗斗出土。通

2、过钻钻斗的旋旋转、挖挖土、提提升、卸卸土和泥泥浆置换换 护壁壁，反复复循环而而成孔。吊放钢钢筋笼、灌注砼砼、后压压浆等同同其他水水下钻孔孔灌注桩桩工艺。 此方方法自动动化程度度和钻进进效率高高，钻头头可快速速穿过各各种复杂杂地层，在桩基基施工特特别是城城市桩基基施工中中具有非非常广阔阔的前景景。 11 旋挖挖钻孔桩桩的施工工特点 1.11 可在在水位较较高、卵卵石较大大等用正正、反循循环及长长螺旋钻钻无法施施工的地地层中施施工。 1.22 自动动化程度度高、成成孔速度度快、质质量高。该钻机机为全液液压驱动动，电脑脑控制，能精确确定位钻钻孔、自自动校正正钻孔垂垂直度和和自动量量测钻孔孔深度，最大

3、限限度地保保证钻孔孔质量。其工效效是循环环钻机的的20倍倍，最重重要的是是，工程程的质量量和进度度得到了了充分的的保证。目前在在我国的的公路、铁铁路、桥桥梁和大大型的建建筑物的的基础桩施施工中均均有采用用。 1.3 伸伸缩钻杆杆不仅向向钻头传传递回转转力矩和和轴向压压力，而而且利用用本身的的伸缩性性实现钻钻头的快快速升降降，快速速卸土，以缩短短钻孔辅辅助作业业的时间间，提高高钻进效效率。1.4 环环保特点点突出，施工现现场干净净。这是是由于旋旋挖钻机机通过钻钻头旋挖挖取土，再通过过凯式伸伸缩钻杆杆将钻头头提出孔孔内再卸卸土。旋旋挖钻机机使用泥泥浆仅仅仅用来护护壁，而而不用于于排 碴碴，成孔孔所

4、用泥泥浆基本本上等于于孔的体体积，且且泥浆经经过沉淀淀和除砂砂还可以以多次反反复使用用。目前前很多城城市在施施工中的的排污费费用明显显提高，使用旋旋挖钻机机可以有有效降低低排污 费用，并提高高文明施施工的水水平。1.5 履履带底盘盘承载，接地压压力小，适合于于各种工工况，在在施工场场地内行行走移位位方便，机机动动灵活，对桩孔孔的定位位非常准准确、方方便。1.6 旋旋挖钻机机的地层层适应能能力强旋旋挖钻机机可以适适用于淤淤泥质土土、粘土土、砂土土、卵石石层等地地层。1.7 在在孔壁上上形成较较明显的的螺旋线线。有助助于提高高桩的的的摩阻力力。1.88 吊放放钢筋笼笼、灌注注砼等施施工场地地较其他

5、他工艺容容易布置置。1.99 自带带柴油动动力，缓缓解施工工现场电电力不足足的矛盾盾，并排排除了动动力电缆缆造成的的安全隐隐患2 适用范范围 旋旋挖钻机机一般适适用粘土土、粉土土、砂土土、淤泥泥质土、人工回回填土及及含有部部分卵石石、碎石石的地层层，借钻钻具自重重和钻机机加压力力，耙齿齿切入土土层，在在回转力力矩的作作用下钻钻斗同 时回转转配合不不同钻具具，适应应于干式式（短螺螺旋）、湿式（回转斗斗）及岩岩层（岩岩心钻）的成孔孔作业。根据不不同的地地质条件件选用不不同的钻钻杆、钻钻头及合合理的斗斗齿刃角角。对于于 具有有大扭矩矩动力头头和自动动内锁式式伸缩钻钻杆的钻钻机，可可以适应应微风化化岩

6、层的的施工。目前，旋挖钻钻机的最最大钻孔孔直径为为3m，最大钻钻孔深度度达1220m，（主要要集中在在 400m以内内），最最大钻孔孔扭矩6620kkNm。3 工工艺原理理 主要要是其成成孔工艺艺与其它它桩基不不同，旋旋挖钻机机的钻进进工艺旋旋挖钻机机采用静静态泥浆浆护壁钻钻斗取土土的工艺艺（当然然也有干干土直接接取土工工艺，视视工地现现场地层层条件而而定），是一种种无冲洗洗介质循循环的钻钻进方法法，但钻钻进时为为保护孔孔壁稳定定，孔内内要注满满优质泥泥浆（稳稳定液）。 旋旋挖钻机机工作时时能原地地作整体体回转运运动。旋旋挖钻机机钻孔取取土时，依靠钻钻杆和钻钻头自重重切入土土层，斜斜向斗齿齿在

7、钻斗斗回转时时切下土土块向斗斗内推进进而完成成钻取土土；遇硬硬土 时时，自重重力不足足以使斗斗齿切入入土层，此时可可通过加加压油缸缸对钻杆杆加压，强行将将斗齿切切入土中中，完成成钻孔取取土。钻钻斗内装装满土后后，由起起重机提提升钻杆杆及钻斗斗至地面面，拉 动钻斗斗上的开开关即打打开底门门，钻斗斗内的土土依靠自自重作用用自动排排出。钻钻杆向下下放关好好斗门，再回转转到孔内内进行下下一斗的的挖掘。 旋挖挖钻机行行走机动动、灵活活，终孔孔后能快快速的移移位或至至下一桩桩位施工工。4、施工工工艺4.2.11 泥浆浆制备 现场设设泥浆池池（含回回浆用沉沉淀池及及泥浆储储备池）一般为为钻孔容容积的11.

8、552. 0倍倍，要有有较好的的防渗能能力。在在沉淀池池的旁边边设置渣渣土区，沉渣采采用反铲铲清理后后放在渣渣土区，保证泥泥浆的巡巡回空间间和存储储空间。 制务泥泥浆的的的设备有有两种，一是用用泥浆搅搅拌机，一是有有用水力力搅拌器器。使用用粘土粉粉造浆时时最好用用水力搅搅拌器；使用膨膨润土造造浆时用用泥浆搅搅拌机。 护壁泥泥浆再生生处理：施工中中采用重重力沉降降除渣法法，即利利用泥浆浆与土渣渣的相对对密度差差使土渣渣产生沉沉淀以排排除土渣渣的方法法。现场场设置回回收泥浆浆池用作作回收护护壁泥浆浆使 用用，泥浆浆经沉淀淀净化后后，输送送到储浆浆池中，在储浆浆池中进进一步处处理（加加入适量量纯碱和

9、和CMCC改善泥泥浆性能能）经测测试合格格后重复复使用。4.22.2 埋设护护筒 桩桩基定位位后，根根据桩定定位点拉拉十字线线钉放四四个控制制桩，以以四个控控制桩为为基准埋埋设钢护护筒，为为了保护护孔口防防止坍塌塌，形成成孔内水水头和定定位导向向，护筒筒的埋设设是旋挖挖作业中中的关键键。护筒筒选用110mmm厚钢板板卷制而而成，护护筒内径径为设计计桩 径径+200cm，高度22.0mm，上部部开设22个溢浆浆孔，护护筒埋设设时，由由人工、机械配配合完成成，主要要利用钻钻机旋挖挖斗将其其静力压压入土中中，其顶顶端应高高出地面面20ccm， 并保持持水平，埋设深深度1.8 mm，护筒筒中心与与桩位

10、中中心的偏偏差不得得大于550mmm。护筒筒埋设要要保持垂垂直，倾倾斜率应应小于11.5。4.2.33 钻孔孔定位 在桩位位复核正正确，护护筒埋设设符合要要求，护护筒、地地坪标高高已测定定的基础础上，钻钻机才能能就位；桩机定定位要准准确、水水平、垂垂直、稳稳固,钻钻机导杆杆中心线线、回旋旋盘中心心线、护护 筒中中心线应应保持在在同一直直线。旋旋挖钻机机就位后后，利用用自动控控制系统统调整其其垂直度度，钻机机安放定定位时，要机座座平整，机塔垂垂直，转转盘（钻钻头）中中心与护护筒十字字线中心心对 正正，注入入稳定液液后，进进行钻孔孔。4.2.44 钻进进成孔 成孔前前必须检检查钻头头保径装装置，钻

11、钻头直径径、钻头头磨损情情况，施施工过程程对钻头头磨损超超标的及及时更换换；根据据土层情情况正确确选择钻钻斗底部部切削齿齿的形状状、规格格和角度度；根据据护筒标标高、桩桩顶设计计标高及及桩长，计算出出桩底标标高，以以便钻孔孔时加以以控制。 成孔孔中，按按试桩施施工确定定的参数数进行施施工，设设专职记记录员记记录成孔孔过程的的各种参参数，如如加钻杆杆、钻进进深度、地质特特征、机机械设备备损坏、障碍物物等情况况。记录录必须认认真、及及时、准准确、清清晰。 钻孔过过程中根根据地质质情况控控制进尺尺速度：由硬地地层钻到到软地层层时，可可适当加加快钻进进速度；当软地地层变为为硬地层层时，要要减速慢慢进；

12、在在易缩径径的地层层中，应应适当增增加扫孔孔次数，防止缩缩径；对对硬塑层层采用快快转速钻钻进,以以提高钻钻进效率率；砂层层则采用用慢转速速慢钻进进并适当当增加泥泥浆比重重和粘度度。 钻钻机就位位时，必必须保持持平整、稳固，不发生生倾斜。为准确确控制孔孔深，应应备有校校核后百百米钢丝丝测绳，并观测测自动深深度记录录仪，以以便在施施工中进进行观测测、记录录。钻进进过程 中经常常检查钻钻杆垂度度，确保保孔壁垂垂直。钻钻进过程程中必须须控制钻钻头在孔孔内的升升降速度度，防止止因浆液液对孔壁壁的冲刷刷及负压压而导致致孔壁塌塌方。钻钻进成孔孔过程中中，根据据地层、 孔深深变化，合理选选择钻进进参数，及时调

13、调制泥浆浆，保证证成孔质质量。在在进入沙沙层和卵卵石层时时，应适适当减慢慢进尺速速度，提提高泥浆浆的稠度度，减小小每个钻钻进回次次的进尺尺量，保保证 孔孔壁稳定定。钻进进施工时时，利用用正铲及及时将钻钻渣清运运，保证证场地干干净整洁洁，利于于下一步步施工。钻进达达到要求求孔深停停钻后，注意保保持孔内内泥浆的的浆面高高程，确确保孔壁壁的稳 定。 孔底沉沉淤控制制。旋挖挖钻斗的的切削、提升上上屑的机机理与常常见回转转钻进的的正、反反循环成成孔的切切削、提提升形式式完全不不同。前前者是通通过钻斗斗把孔底底原状土土切削成成条状载载入钻斗斗 提升升出土，后者是是通过钻钻头把孔孔底原状状土打碎碎由泥浆浆循

14、环带带出土面面。前者者底部面面缓，钻钻至设计计标高对对土的扰扰动很小小，没有有聚淤漏漏斗，所所以要加加强稳定定液的管管理，控控制 固固相含量量，提高高粘度，防止快快速沉淀淀，还要要控制终终孔前两两钻斗的的旋挖量量。成孔孔深度达达到设计计要求后后，应尽尽快进行行钻机移移位、终终孔验收收工作；从清孔孔停止至至混凝土土开始浇浇灌，应应控制在在1.55-3hh，一般般不得超超过4hh，否则则应重新新清孔。 旋挖挖成孔灌灌注桩的的施工方方法具有有施工质质量可靠靠、成孔孔速度快快、成孔孔率高、适应性性强大大大缩短了了工期，废浆少少、低噪噪音、污污染小保保护了环环境，克克服了机机械成孔孔时孔底底沉 淤淤土多

15、，桩侧摩摩阻力低低，泥浆浆管理差差的缺点点，极大大地提高高了施工工质量。尽管一一次投入入费用较较大，但但成孔费费用消耗耗等经济济技术指指标比其其他方法法成孔费费用低，是一种种理想 的施工工工艺，同其它它工艺相相比综合合考虑是是降低了了成本。从目前前看该工工艺有着着相当可可观的经经济效益益和社会会效益。二、冲冲击反循循环钻机机和反循循环回转转钻机 回转钻钻成孔灌灌注桩，又称正正反循环环成孔灌灌注桩，是用一一般地质质钻机在在泥浆护护壁条件件下，慢慢速钻进进，通过过泥浆排排渣成孔孔，灌注注混凝土土成桩，为国内内最为常常用和应应用范围围 较广广的成桩桩方法。其特点点是：可可利用地地质部门门常规地地质钻

16、机机，可用用于各种种地质条条件，各各种大小小孔径（3000mm2000mm）和深度度（400m1100mm），护护壁 效效果好，成孔质质量可靠靠；施工工无噪音音，无震震动，无无挤压；机具设设备简单单，操作作方便，费用较较低，但但成孔速速度慢，效率低低，用水水量用水水量大，泥浆排排放量大大，污染染环 境境，扩孔孔率较难难控制。适用于于高层建建筑中、地下水水位较高高的软、硬土层层，如淤淤泥、黏黏性土、砂土、软质岩岩等土层层应用。 随着着高层建建筑、公公路、铁铁路、桥桥涵工程程的发展展对基础础工程的的施工要要求也越越来越高高,考虑虑建筑的的载荷和和工程地地质状况况、目前前较大一一部分工工程桩基基的施

17、工工要穿过过第四系系土 层层、卵石石层等复复杂地层层,并将将桩基础础的持力力层设计计在基体体岩石上上,提高高单桩承承载力,同时也也给桩基基础施工工提出了了更高的的要求,在回转转钻机施施工成本本高,又又无法满满足卵 砾石、漂石、块石、基岩、施工难难度大,易坍孔孔的情况况下,220世纪纪90年年代中期期桩机制制造厂为为适应市市场要求求,研制制开发了了冲击反反循环钻钻机满足足桩基工工程施工工要求。 1 施施工工艺艺 冲击反反循环破破碎入岩岩工艺的的破碎机机理是利利用冲击击钻头对对岩石进进行较高高频率的的冲击,使岩石石产生破破碎,然然后利用用反循环环排渣方方式及时时将破碎碎岩屑第第一时间间排出孔孔外。

18、冲冲击钻头头由两根根钢绳平平衡连接接,无论论起、下下钻都非非常方便便,大大大缩短了了辅助时时间。 因此,冲击反反循环钻钻头是冲冲击钻进进的主要要工具,其结构构的 合合理与否否直接影影响到钻钻进效率率和质量量。在冲冲击钻进进过程中中,关键键是冲击击和吸渣渣量是否否匹配,也是确确保孔壁壁稳定正正常钻进进最基本本最重要要条件。在钻进进过程中中吸渣工工作应 根据钻钻进地层层和情况况而定,不应过过量汲渣渣以免造造成孔壁壁失稳坍坍孔。发发生埋钻钻事故。另外,在冲击击过程中中,必须须经常检检查钢丝丝绳的磨磨损情况况以及转转向装置置的灵活活性和连连 接的的牢固性性,以防防磨断或或因转向向不灵而而扭断钢钢丝绳,

19、发生掉掉钻事故故。 根根据地质质情况,钻头出出量研磨磨材料提提钻时要要应经常常检查,一般地地层每小小班至少少提钻一一次检查查,复杂杂地层提提钻头次次数要增增加,往往往钻头头底量和和外出量量在砂卵卵石和基基 岩中中磨损严严重,所所以应及及时进行行修补,这样就就增加了了修补钻钻头的铺铺助时间间,降低低了纯钻钻进冲击击时间,又减少少了修补补钻头的的辅助时时间,再再则在提提升钻头头时,要要小心谨谨 慎,尤其是是在快到到护筒底底部将钻钻头慢慢慢提起,防止碰碰撞孔口口护筒以以免造成成护筒底底部坍孔孔或护筒筒错位或或变形事事故。 2 冲冲击反循循环钻机机与回转转钻机在在施工过过程中的的优缺点点 根据已已施工

20、的的工程,不同的的地层、不同的的区域但但钻进口口径相同同来对比比,发现现冲击反反循环与与回转正正循环各各有各的的优点,一般在在粘土、亚粘土土、淤泥泥质土层层、粉砂砂层 施施工时,通过钻钻孔记录录报表,取各程程平均数数据分析析,回转转钻机要要比冲击击反循环环钻机施施工快11.2倍倍,且因因冲击反反循环钻钻机自重重大搬迁迁困难、时间长长等因素素,在土土层中 施工不不如回转转正循环环钻机快快,但在在卵砾石石层、基基岩施工工中,冲冲击反循循环钻进进明显比比回转钻钻机要快快3倍,一般55cm以以下砾石石要快22倍以上上,510ccm砾石石要快33 倍以以上,而而且冲击击反循环环钻进55级以下下的岩石石,

21、钻进进速度比比回转钻钻进要快快566倍,从从上述情情况分析析来看,冲击反反循环在在施工复复杂地层层即卵石石层,嵌嵌岩钻孔孔桩成孔孔速 度度上优点点明显,尤其在在一些丘丘陵山区区地带较较为适用用,优越越性更加加显着。 对桩桩孔成型型方面,冲击反反循环施施工孔径径一般在在粘土、亚粘土土、淤泥泥质土层层、粉砂砂层施工工时为防防止坍孔孔,仍然然采用正正循环冲冲击钻进进,但易易缩径,但桩的的垂直度度比较 好。在在卵、砾砾石层施施工中都都采用冲冲击反循循环钻进进,由于于冲击力力较大,容易坍坍孔,充充盈系数数偏大,根据我我公司已已施工的的几个工工程数据据表明,在回转转钻机进进段的平平均充盈盈 系数数为1.15；而冲击击反循环环钻进段段的充盈盈系数则则为1.25，在土层层中的充充盈系数数冲击和和回转基基本接近近在1：1。 在成