旋挖钻机在桩基础施工中的应用与分析

王明江

[摘要]当前在桩基础施工中广泛地应用到了旋挖钻机，与传统的冲击钻机和旋挖钻机相比，旋挖钻机具有施工质量高、费用低、施工周期短的特点。本文结合工程实例，对旋挖钻机在桩基础施工中的应用进行了分析，提出了常见的旋挖钻机问题及解决办法，希望能够推动桩基础施工中旋挖钻机的应用，提高桩基础施工的质量和效率。

[关键词]旋挖钻机 基础施工 解决办法

[中图分类号] TU991.05 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-412-1

0引言

旋挖钻机与传统的钻进技术相比，其在环境保护、经济、工艺等方面都具有优势，因此在桩基础施工中普遍的应用旋挖钻机进行施工。本文根据工程实际，简要分析了旋挖钻机在桩基础施工中的，常见问题，及解决办法，希望能够将旋挖钻机的优势更好的发挥出来，提高桩基础施工的施工质量。

1旋挖钻机的应用实例

1.1工程概况

以巴基斯坦克什米尔地区米尔普大桥基础施工为依据，该工程主要钻孔灌注桩。该工程的桩基础施工为1000毫米，设计桩长为35米，实际桩长变更为45米；共有659根桩基。

以地勘及钻孔揭露的结果为依据，该施工场地的地质情况为：主要有粘土、粉质粘土、粉土、淤泥质土、淤泥、砾砂、粉细砂、局部强风化等，具有不稳定的层位。

1.2工程机械概况

本次施工使用的旋挖钻机型号为德国宝峨BG -15型，此外还配备回转钻机，型号为国产JPQ -15型。旋挖钻机到整机质量为，56吨，最大高度超过20米，功率为169 kW，起重力120 kN，扭矩145 kN m，最大孔深能够达到48米，最大孔径能够达到1.8米。

1.3旋挖钻机的性能

①具有较高的成功效率。传统钻机受到自重的限制，其钻头的给进压力有限。由于旋挖钻机配备了专门的动力头装置，钻杆的重力加上动力头的给进力，使旋挖钻机具有强大的钻进能力[1]。与转盘钻机相比，在相同地层中旋挖钻机的成孔速度能够超过转盘钻机的五倍以上，甚至达到转盘钻机的十倍。在本次工程中同时应用了旋挖钻机和回转钻机，旋挖钻机在粘土地层中的成孔效率是回转钻机的6倍，在强风化地层中的成孔效率是回转钻机的15倍，在中风化地层中的成孔效率是回转钻机的15倍，在微风化地层中的成孔效率是回转钻机的6倍。

②具有较高的工作效率。传统钻机主要有滑橇式、平台式、牵引式等几种移动方式，往往需要其他辅助机械的帮助，而且具有较慢的移动速度。旋挖钻机到履带式底盘可以自动行走，能够在桩位之间迅速的移动，对位准确、移动迅速[2]。在下井口护筒的过程中，无需装拆钻杆，传感可以自动伸缩。这是由于旋挖钻机具有较高的自动化成，提高了旋挖钻机的工作效率。

③优越的环保性能。本次工程位于克什米尔曼格拉大坝的库区，环保要求较高。传动钻机的掏渣大多使用掏渣桶，利用泥浆循环方式进行钻进，将钻渣带到地面。在沉淀一段时间之后仍然存在泥浆，不利于弃渣的清理、存放和运输。这是由于旋转钻机可以使用旋挖斗或短螺旋钻头进行旋转挖掘，并快速将钻渣和沙砾提出孔外。

使用旋挖钻机可以很好的解决这一问题，能够实现干式施工，无需泥浆支护，钻屑中仅存很少部分的泥浆，对环境的影响很小。

2常见的旋挖钻机问题及解决办法

2.1在淤泥地层中出现孔壁坍塌

2.1.1造成孔壁坍塌的原因

①不合适的护筒埋深，在粗砂层和粉细砂中埋设护筒。或者受到外部的冲击和振动，造成了护筒底部和周围的地基土出现坍塌[3]。

②当承压水的压力超过了孔内压力时，会造成坍塌。

③由于钻斗的上下移动过快，造成钻孔空隙和钻斗外侧有流速较快的水流流过，对孔壁造成冲刷。孔壁坍塌还可能是由于上提钻斗时有负压力在下方产生。

④没有做好泥浆施工管理工作，泥浆的性能存在不足。

2.1.2孔壁坍塌的解决办法

①在施工前要对地面以下10米左右的土质进行调查，确定是否存在易塌土层，并将护筒底部贯入土层至少0.5米。在施工中要尽量避免施工作业的振动。

②要确保孔内的水位高于地下水位，高差至少2米。

③以土质条件和孔径大小为根据对钻斗的升降速度进行调整，平稳的进行升降钻工作，在掘削岩土后不要直接提起钻具，以免孔壁压实了钻具上的土，造成柱塞，从而引起孔壁坍塌事故，可是使用回转的方式进行提钻。

④为了避免钻孔灌注桩施工中的塌孔事故，可以用膨润土制备泥浆，对孔壁进行维护。这样可以更好的发挥泥浆的作用。在具体施工中要对不同土层中的泥浆指标进行合理的把握。

2.2在硬岩中出现钻进问题

在粒径较小的卵砾石层、松散的卵砾石层和砂层、土层中，旋挖钻机有着良好的应用性能，然而在硬岩层中，使用旋挖钻机会遇到一定的施工困难，发生机械事故和孔内事故的几率比较大。在微风化和中风化等硬岩层中容易出现钻进问题，影响旋挖钻机的施工质量。

①钻头难以钻进硬岩地层。

②由于操作失误，钻进的过程中扭矩和钻压难以满足具体的施工要求，影响了钻进的效果。

2.3局部解决硬岩中钻进问题的措施

针对旋挖钻机在硬岩层的钻进中容易出现的问题，可以采用入岩钻斗的方式进行入岩钻进，并且在钻进时要保持钻齿的切削性能，根据施工需要及时更换钻齿。如在进行1200毫米桩孔入岩的施工过程中，由于钻机具有较大的负荷和扭矩，特别是伸缩式钻杆的使用能够提高其对扭矩的承受力度，在施工时可以使用螺旋钻头。在施工时可以先对其进行破碎，再进行捞取。先进性分级成孔，之后再采取加压钻进的方式来进行钻进，要根据岩性和钻机的负荷能力来控制所加的壓力。

3结语

本文对桩基础施工中使用旋转钻机的情况进行了分析，通过实例分析可知，在桩基础施工中根据具体的情况使用旋挖钻机，能够有效的保障工程质量，提高施工的效率，并有着良好的环保功能，是一种行之有效的桩基础施工方式。在施工的过程中要采取合适施工方法，保障施工的质量。

参考文献

[1]龚永明. 旋挖钻机在桥梁桩基础施工中的应用[J]. 黑龙江交通科技. 2010（03） .

[2]安在峰. 浅谈旋挖钻机成孔施工技术的应用[J]. 黑龙江科技信息. 2010（14） .

[3]秦瑞祥. 桩基础水下混凝土灌注施工工艺与质量控制[J]. 中国新技术新产品. 2010（16）.