旋挖钻机在人工掏挖桩基础施工中的应用

【摘要】 本文介绍了旋挖钻机工作的基本原理，论述了旋挖钻机在高原750kV送电线路工程人工掏挖桩基础施工中的应用，并结合施工实际阐述了旋挖钻机施工方法和注意事项。

【关键词】旋挖钻机 人工掏挖桩基础 控制

中图分类号： TU74 文献标识码： A

1旋挖钻机在人工掏挖桩基础中应用的概述

旋挖钻机是一种适合建设工程中成孔作业的施工机械。由于其发展较晚，只在建筑工程和市政工程基础工程中应用较多。国内的输电线路基础施工中使用旋挖钻机的少之又少。由于青新联网第二通道工程工期紧，任务重，再加高原劳动力缺乏，内地劳动力派遣困难，综合考虑旋挖钻机作业条件，高原土质情况，经济技术条件，在青新联网第二通道工程人工掏挖桩基础施工中引进了旋挖钻机的作业方法。

2运用旋挖钻机的目的和作用

运用旋挖钻机目的在于施工过程中更好的控制质量、安全，保证工程按期投运，控制投资，在施工方法方面开展输电线路基础施工方法的多元化。经过对旋挖钻机在本工程施工过程的跟踪调查显示，引进旋挖钻机施工实现了预期的目标。

3在750kV输电线路工程人工掏挖桩基础施工中使用旋挖钻机的可行性

3.1经济性分析

对于使用旋挖钻机的经济性，专门对本工程第20标段基础阶段基坑的施工进行了跟踪调查。调查显示，旋挖钻机在高原输电线路基础阶段基坑掏挖施工经济方面占有很大的优势。在以往的输电线路工程的掏挖基坑施工多采用人工掏挖的方式，所以将旋挖钻机掏挖施工与人工掏挖进行了比较分析如表3.1.1：

旋挖钻机与人工掏挖施工对比分析表（表3.1.1）

施工方法 日产量（基坑成孔量） 日费用（元） 月产量（基坑成孔量） 月费用

（元） 成孔单价

（元） 总成本（元）

旋挖钻机 8 6000 240 180000 750 480000

人工掏挖 1/6~1/5 150×2 5~6 9000 1500~1800 960000~1152000

备注：a、采用人工掏挖方式，一个基坑最少有两个施工人员配合作业（不包括安全监护人员），所以此处，日费用以两个人计。

b、每月按30天计算。

c、以青新联网第二通道工程第20施工标段为例，基础共202基础，可使用旋挖钻机的基础为160基，共计基坑640个。

d、以上只对人工费和机械费进行了简单的比较，措施费及其他相关费用未作对比，已能明显看出旋挖钻机的优势。

3.2安全性分析

3.2.1方案的编制及执行

3.2.1.1人工掏挖桩基坑的掏挖施工以往工程多采用人工掏挖，开工前需编制专项施工方案，深度超过16米的人工掏挖桩还需组织专家对方案进行论证，施工现场需安排专职安全员进行安全监护，方案的编制及执行需较多的专业人员参与，方案的编制及执行都存在诸多不可控因素。

3.2.1.2采用旋挖钻机施工，只需编制一般的施工方案，经过正常审批手续就可执行，且施工人员下坑作业几率很小，方案的编制及执行较为简单。

3.2.2施工过程安全分析

3.2.2.1人工掏挖桩采用人工掏挖施工，一般情况每桩由三人组成施工小组，人员分工为安全监护人员、坑口出土人员、坑下挖土人员，坑下挖土人员面临物体打击、中毒等诸多危险，高原环境下坑底氧气更为稀薄，随时面临缺氧导致身体伤害。坑壁在掏挖过程中，由于对土质结构的扰动，坑壁存在坍塌的风险，施工人员极易被埋坑中。

3.3.2.2旋挖钻机施工施工人员下坑施工几率很低，或者说坑下作业时间很短，这样就能降低风险概率。

3.3质量控制

3.3.1成孔垂直度控制

3.3.1.1人工掏挖施工在成孔过程中，成孔的垂直度极难控制，纵使施工过程采用阶段性校直措施，但成孔呈波浪形孔壁比比皆是。

3.3.1.2旋挖钻机施工开始前，在保证施工场地的平整度、钻杆连接良好、钻头检查合格的情况下，将三维坐标输入电脑中，旋挖过程中采取阶段性校直措施，成孔垂直度可以得到保证。

3.3.2土层扰动

3.3.2.1人工掏挖施工用肉眼控制土方的横向掏挖量经常出现误差，对坑壁的土层扰动不可避免，且容易出现超方现象。

3.3.2.2旋挖钻机施工在初始钻孔时，由于钻头与土层的相互作用力，造成钻头在初始钻孔时出现抖动，成孔上沿将出现较多浮土，孔口尺寸偏大，此种现象可以采取措施避免。最为简单的方式就是人机合作，由人工开孔至1.2米处，土层土压力足够抵抗机械骚动产生的横向冲力时，即可开始采用机械作业，土层的扰动不再是问题。

3.4适用性分析

3.4.1旋挖钻机通常被使用在建筑工程和市政公用工程成孔作业中，以往输电线路工程很少使用。从施工工艺角度看，输电线路基础工程使用旋挖钻机是工艺上的突破，使基础工程施工方法呈现出多样性，以后输电线路工程建设施工时在选择施工方法上具有了可选择性，更能促进旋挖钻机的推广与应用。

3.4.2按照表3.1.1中分析，使用旋挖钻机可给工程至少节余67.2万元，从工程建设投资及施工单位成本控制角度看，高原地区适合的土质情况下使用旋挖钻机更为适用。

3.4.3高原海拔较高，氧气稀薄，仅为内地的60%左右，再加上高原严寒、紫外线强烈，劳动力缺少，不得不遣派内地施工力量进驻高原。内地施工人员对高原多有不同程度的高原反应，日工作时间仅为6个小时左右，且由于高原反应带来的情绪上的波动，给施工管理带来了不小的麻烦。而旋挖钻机人员的配备基本不从事体力劳动，高原反应不是很强烈，基本不影响施工作业。旋挖钻机的使用给施工管理带来方便，节省了我国日益稀缺的劳动力，有利于推广机械化施工。

3.4.4本工程工期较为紧张，从表3.1.1中不难看出，旋挖钻机的成孔效率远远高于人工掏挖施工。在施工过程中施工人员派遣困难，上线人员流失严重的情况下，人工掏挖桩采用旋挖钻机施工更能保证工期目标的实现。

4旋挖钻机施工中的注意问题

4.1机型的选择

旋挖钻机根据其主要工作参数：扭矩、发动机功率、钻孔直径、钻孔深度及钻机整机质量可以分为三种类型：小型机、中型机、大型机。小型机：扭矩100kN·m。发动机功率170kW，钻孔直径0.5～1m，钻孔深度40m左右，钻机整机质量40t左右；中型机：扭矩180kN·m，发动机功率200kW，钻孔直径0.8～1.8m，钻孔深度60m左右，钻机整机质量65t左右；大型机：扭矩240kN·m，发动机功率300kW，钻孔直径1～2.5m，钻孔深度80m。钻机整机质量100t以上。旋挖钻机主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用。

根据本工程的地质条件一览表显示，主要为砂类土及粘性土；根据施工图纸显示所有人工掏挖桩孔径均在0.8～1.8m之间，故选择旋挖钻机中的中型机。

4.2质量控制要点

4.2.1桩位测放

根据线路交接桩后的设计控制网，复测各桩位高程、档距等控制数据正确后，以中心桩为中心，向四周放样四个桩孔中心点，然后以桩孔中心点为中心，用桩孔半径在原始地面上放样出桩孔边缘，并用线绳及木桩做标记。

4.2.2桩口人工掏挖施工

经现场勘查和研究对孔口土层采用人工掏挖至1.2米深（即旋挖钻机取料斗全高五分之四处），可避免旋挖钻机对孔口土层的过大扰动。人工掏挖采用铁锹、榔头，施工时尽量减小对原始地层的扰动。

4.2.3旋挖钻机移位定位

旋挖钻机采用履带自行移位，在移位至桩位处时，将钻杆调成垂直，为保证钻杆中心线与桩孔中轴重合，可采用测量仪器辅助矫正，直至钻杆中心线与桩孔中轴完全重合，移位定位结束。然后在旋挖钻机上设置钻孔高程，便可开始作业。

4.2.4桩孔垂直度校核

在旋挖钻机钻进过程中，每隔两米对桩孔垂直度采用线坠进行校核，保证垂直度在规范规定的误差之内。

4.2.5桩深校核

在钻孔至设置高程前300mm处，停止钻进，采用硬质花杆测量成孔深度，然后采用人工掏挖的方式挖至设计高程，并再次采用硬质花杆复查孔深。

5结束语

以上主要从工程成本、安全、质量控制，施工管理、工期方面，对旋挖钻机的使用进行了剖析，主要采用了人机比较法进行了阐述。很明显在高原特定的环境情况下，如土质和施工环境适合使用旋挖钻机，旋挖钻机的使用在输电线路基础阶段中体现出了超强的优越性。

参 考 文 献

1《750kV架空送电线路施工及验收规范》GB 50389-2006

2《国家电网公司基建安全管理规定》国家电网基建[2011]1753号

3《旋挖钻机施工工法通用规程》Q/SY112001-2007