浅论旋挖桩技术在建筑中的应用

摘要：旋挖桩技术被誉为“绿色施工工艺”，在我国有很好的发展前景，未来几年将处于急速发展的上升和成熟时期。今天，我国建筑行业正处在一个大发展时期，各种工程建设急需大量的建设机械，特别是城市高密度建筑施工、公路桥梁、铁路、水利、城市发展，需要大量的桩工机械设备及先进的施工技术以提高工程质量、控制成本，旋挖钻机的市场需求量较大、前景广阔的。

关键词：旋挖桩施工技术的特点、工艺、前景

Abstract: spin dig pile technology is known as "green construction technology", in our country have very good development prospect, and in the next few years in the rapid development of rise and mature period. Today, the construction industry in our country is in a big development period, all kinds of project construction are in urgent need of a large number of construction machinery, especially the urban high-density construction, road Bridges, railway, water conservancy, urban development, need a lot of pile work mechanical equipment and advanced construction techniques to improve engineering quality, cost control, the rotating drill the market demand of the larger, promising.

Keywords: spin digging pile construction the characteristics of the technology, process and prospects

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

一、旋挖施工技术的特点

（一）旋挖施工技术的优点

1.广泛的适应性

在硬土地层，由于传统钻机的自重有限，不可能给钻头施加更大的进给压力。而旋挖钻机由于采用动力头装置，动力头的给进力加上钻杆的重量，钻进能力强。据统计，在相同的地层中，旋挖钻机的成孔速度是转盘钻机的5～10倍。

2.成孔速度快

旋挖钻机的成孔速度最快能达到1m/min，与传统的循环钻机相比优势明显，这样就有效地保证了工程的进度，节省了工期，减少了施工投入。

3.环保特点突出

目前国内传统钻机多采用连接钻杆形式和掏渣桶掏渣，在钻进过程中多采用泥浆循环方式，在施工中需在场内设置泥浆池，文明施工难以控制。而旋挖钻机采用动力头形式，其工作原理是用短螺旋钻头或旋挖斗，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就可以实现干法施工，即使在特殊地层需要泥浆护壁的情况下，泥浆也只起支护作用，钻削中的泥浆含量相当低，这使污染源大大减少，改善了施工环境，成孔效率大大提高。

4.提高桩的承载力

由于旋挖钻机的特殊成孔工艺，其钻头的多次上下往复，使孔壁粗糙、不易产生缩径。与传统的钻孔桩相比，旋挖桩的承载力显着提高。

5.行走移位方便

旋挖钻机的履带机构可将钻机方便地移动到所要到达的位置，而不像传统循环钻机移位那么繁琐，从而加快了施工速度，对场地的适应能力极强。

6.桩孔对位方便准确

这是传统循环钻机根本达不到的，在对位过程中操作手在驾驶室内利用先进的电子设备就可以精确地实现对位，使钻机达到最佳钻进状态。

（二）旋挖施工技术的缺点

1.设备价格昂贵

目前国产旋挖钻机价格约为400～500万元，进口钻机价格要600多万元人民币。对于一般的基础施工企业，一次性投资几百甚至上千万元购置设备有一定困难。

2.设备维修费用高、时间长

旋挖钻机的全负荷正常工作寿命为6000多个小时，超过这一寿命后，一些部件就需要更换修理，尤其是液压系统主泵、动力头以及钻杆钻具，而往往这些关键部件的维修费用较高，时间也较长。

二、旋挖施工技术的工艺

（一）旋挖成孔技术

1.成孔工艺流程：

在成孔过程中不需泥浆护壁，而是钻斗在慢速旋挖过程中通过巨大的侧压力对孔壁起到一定稳定作用，在旋挖钻进过程中，钻斗往返于孔底与地表之间，所形成的孔壁比较密实。如遇严重塌孔将采用C20砼回填至塌孔位置以上1米位置，待砼初凝后，再行钻进。

2.场地布置原则

根据设计要求合理布置施工场地，平整场地、清除杂物、换除软土、夯打密实。规划行车路线时，使便道与钻孔位置保持一定的距离；以免影响孔壁稳定；钻机的安置应考虑钻孔施工中孔口出土清运的方便。

3.桩位放样

在进行场地整平后，组织有资格的测量放样人员，将所有桩位放出，钉好十字保护桩，做好测量复核，并记录放样数据备案。

桩位放样，按“从整体到局部的原则”进行桩基的位置放样，进行钻孔的标高放样时，应及时对放样的标高进行复核。采用全站仪准确放样各桩点的位置，使其误差在规范要求内。

（二）旋挖成孔技术施工常见问题分析及处理

1.梅花孔形成原因及防治措施

桩基成孔不圆，有局部孔壁凸进，形成梅花状或十字槽，出现这种事故，操作人员可以根据冲锥上下冲击时，转动是否灵活和有无障碍等现象，凭机器反应直接觉判断。

（1）形成原因

锥顶转向装置失灵，以致旋锥不转动，老在一个方向上下冲击；

（2）防治措施

A.有非匀质地层，易出现探头石，造成局部孔壁凹进，成孔不圆出现此事故，用高于岩层强度的碎石或片石与粘土混合回填，重新冲击成孔；

B.经常检查转向装置是否灵活，及时修理或更换失灵的转向器。

2.坍孔原因及防治措施

（1）判断

孔口塌孔可以直观发现，而孔内塌孔要仔细观察，出现以下情况表明孔内已有坍孔。

A.进尺很少、很慢，但出土量显著增加；

B.钻头达不到原来的孔深或被埋住，钻机负荷显著增加。

（2）原因

A.在松软层中进尺太快。

B.容易坍的流沙层，未及时采取措施。

C.终孔后未及时灌注，延误时间太久。

（3）坍孔的预防和处理

A.根据出现塌孔的原因，采取相应的措施，尽量避免塌孔事故的发生。

B.在砂层钻进时，控制进尺速度。

C.孔体坍塌，回填浇筑C15砼至塌孔位置，初凝后继续钻进。

D.若坍塌埋住钻头，应先用小冲锥、小掏筒等办法清孔，然后将锥提出。

3.偏斜孔原因及防治措施

（1）产生偏斜孔主要与地质条件、技术措施和操作方法等有关。

A.钻孔中遇有较大的卵石或探头石。

B.在倾斜的岩层、软硬地层交界处，钻头所受阻力不匀。

C.在流砂层钻进，由于流沙较易流动，故扩孔较大，孔壁不能约束钻头，钻头偏向一方，导致偏斜。

（2）预防处理法

A.经常检查校正钻机的位置。

B.在倾斜的岩面上回填高出倾斜面30～50厘米的混凝土C15砼，然后冲击。

三、旋挖桩技术前景

随着混凝土质量的改善，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，混合物灌注桩几乎取代了其他基础，成为应用最广泛的基础，国内外成孔作业中各种钻孔机（反循环、旋挖钻机、全套管）的比例迥然不同，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反循环钻机的产量点近90%。

2.旋挖钻机因其具有装机功率大，输出扭矩大，轴向压力大，机动灵活、施工效率高、环保等特点，配合不同钻具，适应我国大部分地区的地质条件，成为适合建筑基础工程中成孔作业最理想的施工机械。近年来，北京地铁、环线路网建设、特别是青藏铁路、奥运场馆、首都机场新航站楼等大型工程的施工中，旋挖钻机高效、环保、效益高的优势得到公认。

3.旋挖钻机及施工工艺在我国北方地区已经得到了很快普及，在南方地区特别是东南沿海发达地区由于地层较软，桩一般较大较深，旋挖钻机成孔困难，目前仍以正反循环钻机为主。实际上旋挖钻机配合一些其他设备也可以在该地区施工，一种方法是旋挖钻机与套管式钻机联合施工；另一种方法是利用我国已广泛使用的振动桩锤沉拔钢护筒在软土地区成孔施工，通过浙大唐乌沙山电厂、宁波金华兰溪电厂、福建宁德电厂等施工证明完全是可行的。

参考文献

张启君国内旋挖钻机的现状与施工技术点交通世界(建养.机械)2005年07期.

张启君国内外旋挖钻机发展现状与结构特点分析(上篇)建设机械技术与管理2006年04期.

陶坤旋挖钻机在桩基础施工中的应用与分析探矿工程(岩土钻掘工程)2007年02期.

刘伟旋挖钻机的发展及应用建筑机械化2004年第11期.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。