浅谈项目实施中如何正确选择钻孔机机型

◎ 张冬楼　中交二航局第三工程有限公司

浅谈项目实施中如何正确选择钻孔机机型

◎ 张冬楼中交二航局第三工程有限公司

钻孔桩施工已在国内工程中广泛运用，但各地的地质不一样，设计要求也不一样，所以对机型的选择要求也不一样，机型选择正确的与否不但直接影响到工作效率而且影响到施工造价的成本。

钻孔桩 混凝土 施工

1.冲击钻机

1.1工作原理

冲机钻钻机成孔是利用钻机的转扬机为动力，再通过钢丝绳，钢丝绳再拉动冲锤上下运动。凭借锤的自重的冲击作用，将岩层及卵石击碎，然后利用泥浆泵循环，使的碎石渣随着泥浆一起排出。冲击锤的类型很多，一般使用的是十字形的。

1.2适用地质

冲击式钻钻机是在钻孔桩基础施工的一种常用机型，它可以适应各种不同地质条件，特别是对卵石层和岩层的施工中，冲击钻机和其他的钻机相比适用性更为广泛。同时，用冲击式钻机成孔，成孔后，由于冲击锤子对侧面土体的挤压，从而密实，不容易产生塌孔现象，易于后续施工。

1.3特点及优缺点

由于冲击式钻机的有点主要体现在可以击碎卵石层钻孔和岩层，但其缺点为功率消耗大，钻进效率很低。所以如果遇到土层等其他条件的地质，一般会选择其他机型进行代替。一般冲击中风化岩层时每小时进尺在10cm左右（具体进尺要根据岩样及工人操作水平等因素决定）。

1.4项目应用

在广东云浮项目时，嵌岩灌注桩388根。其中：码头平台Ф1200钻孔嵌岩桩318根，引桥Ф1000钻孔嵌岩桩70根，桩长基本在22m左右（因为地质复杂，以入中风化2.5m鉴定为主，设计标高为辅进行控制。）钻孔桩工期由07年12月份－08年4月结束。设计要求为嵌岩中风化2.5m，在岩层以上基本为粘土层，本工程先考虑回旋钻机对粘土层效率较高，先采用回旋钻进行施工，当到风化岩时更换冲击钻进行施工的思想进行施工，但实践证明，此施工功效较低，主要因为机器更换时间较长，且现场作业面较小，机械设备较多，容易相互干扰，后改成直接采用冲击钻进行施工，对码头平台钻机基本在3天能成孔。

其施工工艺及操作时应注意事项为常规施工工艺在此就不做具体论述了。

2.回旋钻

2.1工作原理

在进行灌注桩施工的时候，可以使用回转钻成孔的办法，也被称之为是正反循环成孔灌注桩，主要包括回旋钻机、液压反循环钻机及气举反循环钻机，一般都是在泥浆护壁的情况进行施工，慢速钻进，也是通过泥浆循环将渣排出，再次进行清空及下钢筋笼，如果有必要可以将混凝土成桩在最后进行灌注，该技术在国内得到了广泛的使用。

2.2适用范围

该技术适用范围非常广泛，比如地下水位比较高的土层、高层建筑等，在软质岩、淤泥、砂土以及黏性土等土层中也可以进行广泛使用。

2.3特点及优缺点

该种工艺的优点在于施工无噪音，无剧烈震动，对原有土体挤压小；对原有地质的扰动小，成孔质量可靠；使用的机械设备比较简便、操作起来比较方便，费用不高，但是使用该技术的施工效率比较慢，成孔的速度不是很高，耗水量非常大，泥浆排放的流量也比较大，对环境易于造成严重的污染，扩孔率无法实现有效监管。

2.4项目应用

在南京江宁滨江港区一期工程，其引桥桩基35根均为直径800，桩长为35m的摩擦桩。其地质为粘土层，采用GPS—10钻机进行施工，大约2天能成孔。

3.旋挖钻

3.1施工原理

旋挖钻机的主要施工原理就是使用动力头来实现作业的，主要使用旋挖斗或者是短式螺旋钻头进行施工，在对土或者是砂砾进行钻渣旋转挖掘的时候，主要是借助强大的扭矩进行直接操作的，接着将其从孔中迅速的移出。如果施工的地质情况比较好，可以实现干法施工，不需要使用泥浆进行支护处理，即使是施工的地质条件比较恶略，需要使用泥浆来进行护壁处理，泥浆所起到的作用就是支护。在进行钻削的时候，泥浆的含量较低，会减少对环境的污染，也可适当的降低施工成本，促使成孔的效率得到不断的提升。

3.2适用范围

旋挖钻机的主要适用范围包括卵石层、淤泥质土、砂土以及粘土等地层。

3.3特点及优缺点

旋挖钻机主要是使用履带来进行行走的，这样行走起来比较灵活、机动，成孔完成以后，移动起来比较迅速，可以快速的转移到到下一个施工地点。但由于自身较重多为80～100t，对水上钻孔桩的钢平台要求较高。

3.4项目应用

以湖南东常高速17标段适用过该类型机器现做简要阐述：该桩基为1.5m直径摩擦桩，桩长为25m，地质主要分为：（1）1m～12m范围内为土层，（2）12m～25m范围内为卵石层，卵石直径约3cm～10cm，部分直径达到20cm。在本工程相邻标段的16标，采用普通冲击钻机施工其功效成桩约为7天，18标段采用气举反循环回旋钻施工其成桩天数约为4天，我部采用回旋钻功效为2天完成5根桩。但施工旋挖机的成本比冲击钻及旋挖钻要高10%左右。

4.在施工的过程中，回转钻机与冲击反循环钻机的优缺点

（1）对已经完成的工程进行认真分析，对比相同地区、相同地层以及相同钻孔桩直径的工程，回转钻机正循环施工与冲击钻机反循环施工其各有特色。在淤泥质土层、粉砂层、粘土以及亚粘土等地层中进行施工的时候，认真分析施工记录，对所得数据进行认真比对以后，发现回转钻机的施工效率比冲击钻的施工效率要高出1倍多，受自身重量问题、移动时间问题的影响，回转钻机在土层中施工要比冲击钻机快。在岩层、卵砾石层中进行施工的时候，冲击钻机的施工效率要比回转钻机的施工效率高出3倍，在5～10cm砾石层进行施工的时候，冲击钻机的施工效率要比回转钻机的施工效率高出3倍多。认真分析上述所有的情况，在嵌岩、岩层、砾石以及卵石层等复杂施工环境中，冲击钻机的孔桩成孔速度比较快，特别适合在丘陵山区比较适用，其具有较强的优越性能。

（2）从桩成型的方面来看，在粉砂层、亚粘土、粘土以及淤泥质土层中进行施工的时候，使用冲击钻进行孔径施工需要采取正循环冲击的策略，这样可以使坍孔问题得到有效抑制，使用该技术易于造成缩孔的问题，然而桩身的垂直度却呈现出较好的状态。通常情况下，使用冲击钻在砾石层或者是卵石层中进行施工时，冲击钻的冲击力较大，易于造成坍孔的情况，其充盈系数比较大。对已经施工结束的几个工程进行认真分析以后，回转钻机的充盈系数平均值为1.2左右，冲击钻的充盈系数为1.3左右，在土层中回转钻和冲击钻的充盈系数基本相同。

（3）从施工成本控制的方面来看，在粉砂层、亚粘土、粘土以及淤泥质土层中进行施工的时候，回转钻的施工成本要比冲击钻的施工成本低，究其原因则是冲击钻的耗电量比较高、运行功率比较大所造成的。冲击钻在作业的时候，由于钻身重量很大、冲击损绳等原因，会使得钢丝绳的磨损比较严重，进而使施工成本不断提升。在基岩、块石、砾石层、卵石以及漂石层进行施工的时候，回转钻的钻头磨损比较严重，成孔周期比较长，进尺的速度缓慢，其施工成本要比冲击钻高出5倍左右，一旦在施工的过程中遇到硬度高的花岗岩、大块石或者是大漂石时，回转钻机就无法继续施工了，只能用冲击钻机来完成施工。

（4）从对环境所造成的影响方面来看，冲击钻对四周环境所造成的噪音污染比较严重，回转钻对四周环境所造成的噪音污染相对小一点。在对坚硬基础岩面进行施工的时候，冲击钻所造成的噪音污染较大，会影响附近人们的正常休息。

5.结束语

综上所述，在工程的基础施工时，对设备的选择非常重要，以实际地质情况来选择最佳的施工技术和施工机械装置，从施工所使用的机械设备和施工经验来进行分析，可以看出在粉砂层、亚粘土、粘土以及淤泥质土层中进行施工的时候，如果使用的是回转钻机，就会使施工成本得到有效的降低，使成孔质量得到明显的提升。由于桩机的自身重量不高，在进行移动的时候就会比较便利，回转钻机的施工噪音非常小，由此可见回转钻机的使用范围比较广泛。在对复杂地质进行施工时，比如基岩、块石、卵砾石以及漂石等，使用冲击钻机较为适应，因可缩短施工周期，提高工作效益，且能保证工程的质量。例如在工期较紧、环保要求较高、地基承载力较好的粘土、亚粘土、粉砂层、卵砾石、漂石均可考虑采用旋挖钻进行施工。所以，在对钻孔桩进行施工的时候，需要考虑的因素主要包括施工成本、地质情况、工期要求以及施工现场的实际情况等，在选择施工技术和施工设备的时候一定要采取科学的办法，确保施工技术的水平较高，在确保施工安全、施工工期以及施工质量的前提下，不断提升工程施工的效益。