旋挖钻机在扬州西区中风化岩层的成功应用1

1、旋挖钻机在扬州西区中风化岩层的成功应用摘要：扬州西区地质情况，在地表下45米以下为一般为全风化、中风化泥质砂岩，目前钻孔灌注桩一般采用回转钻机成桩时间长，经济效益差，本工程采用旋挖钻机，装备带有进口齿的旋挖体开钻头施工，与回转钻机成孔相比，该法成孔速度快，成桩质量好，经济效益明显。关键词：钻孔灌注桩 中风化岩层 旋挖桩机 中图分类号：TU 443（Times New Roman） 文献标识码：A 文章编号：Rotary drilling rig in Yangzhou West in the successful application of weathered rockJiang Xingf

2、u Qian Jiafei Yu Wei( Yangzhou Pile CO.,LTD, Yangzhou Jiangsu 225100)1、工程概况1.1工程概述573地块位于扬州市新城西区，文昌西路与中心路交叉口西南角。拟建工程总用地63700m2，地上建筑面积为14万m2,地下建筑面积约4万m2，其中双拼住宅和售楼中心约12栋约9000 m2，其余约13.1万m2（含四栋18层（双单元）高层，2栋23-28层双单元高层，5栋25-27层点式高层），1层地下车库。本次基础工程拟采用的是灌注桩，桩数1442根，有效桩长8-12米不等，进入中风化岩层1米以上。1.2场地岩土工程地质特性场地在钻

3、探深度范围内所揭示的岩土层可分为6层。其中层为素填土，层粉土夹粉砂，层粘土，层砂岩、砂砾岩，全风化，层泥质粉砂岩、砂砾岩，强风化层为泥质粉砂岩、砂砾岩，紫红、浅黄色，中等风化为主。本工程灌注桩要求进入层中风化土层1米。2、试桩情况试桩于2010年11月21日开始施工，共进场三台GPS-18钻孔桩机，于12月1日试桩施工结束。共计完成九根试桩，其中三根为抗拔桩（D=600，L=11M），六根为抗压桩(D=800，L=1215.75M)。试桩时本工程强风化和中风化岩层打桩成桩速度基本相同，每小时进尺10cm左右。抗拔桩每根桩施工约需1.5天，抗压桩约需2天。3、施工前准备根据试桩情况，使用传统的G

4、PS15-20型钻孔桩机，每根抗压桩（D=800）桩长12-15米，约需2天，抗拔桩（D=600）桩长11米，约需1.5天。工程桩总数，抗压桩705根，抗拔桩737根，如在合同工期60天内完成施工任务，需投入机械：N=(705*2+737*1.5)/60=42台，需用电量2500KW，现场电源只有1000KW,不能满足施工需求，还需进场多台发电机配合才能满足施工要求。如投入如此多的机械，机械费支出将近500万以上，本工程将出现亏损，将无法承接此工程，为此在本工程中采用了旋挖桩机。2011年1月1日，项目部进场一台SWDM15旋挖钻机到现场进行试验，根据地质报告分析，决定上部砂土层，利用捞砂斗进

5、行作业，进入岩层后，采用取岩斗作业（如下图一），但是，在现场实际施工时，发现这种钻斗无法将岩层整体取出，这时现场有一个随机械一同运过来的取黄泥的旋挖体开钻头（如图二），利用此旋挖体开钻头，顺利的打入设计要求的中风化岩层，时间约2小时左右，通过查阅相关资料，项目部决定将开扩斗上的斗齿更换成优质高锰合金钢材料的进口齿，他是由齿座和齿尖构成（如图三），便于在不同地层改变钻齿角度，利用此进口齿更易在中风化岩层中进尺。在SWDM15旋挖钻机取得成功后，项目部又将公司另一台旋挖钻机SWDM10型进场试验，同样取得成功根据图纸工程量，考虑施工实际情况，旋挖桩机在施工过程中需用泥浆护壁，决定在正式施工时，除进

6、场两台旋挖桩机外，另进场10台GPS18-20型钻机，配合制浆，供旋挖桩机使用，由于业主要求工期紧，共进场GPS18-20型钻机14台。 图 一 旋挖体开钻头 旋挖体开钻头打开状态 图 二 进口齿齿座齿尖 一般斗齿图 三4、旋挖桩机施工方法4.1施工工艺流程测定桩位钻机就位钻斗开孔、埋设护筒下入钻斗、旋挖钻进制备护壁泥浆泥浆沉淀池起钻、卸土泥浆处理排放钻至设计标高、就地继续旋转数圈、提钻吊放钢筋笼、导管灌注混凝土4.2旋挖钻进成孔工艺旋挖成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻头内，然后再由钻孔机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直

7、至钻至设计深度。对粘结性好的岩土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，必须采用静态泥浆护壁钻进工艺，向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。本工程旋挖桩机采用普通水钻制出的泥浆进行护壁。施工时，将钥匙开关打到电源档，旋挖钻机的显示器显示旋挖钻机标记画面，按任意键进入工作画面。先进行旋挖钻机的钻桅起立桅及调垂，即首先将旋挖钻机移到钻孔作业所在位置，旋挖钻机的显示器显示桅杆工作画面。从桅杆工作画面中可实时观察到桅杆的轴、轴方向的偏移。操作旋挖钻机的电气手柄将桅杆从运输状态位置起升到工作状态位置，在此过程中，旋挖钻机的控制器通过采集电气手柄及倾角传

8、感器信号，通过数学运算，输出信号驱动液压油缸的比例阀实现闭环起立桅控制。实现桅杆平稳同步起立桅。同时采集限位开关信号，对起立桅过程中钻桅左右倾斜角度进行保护。在钻孔作业之前需要对桅杆进行定位设置，一般情况下，做直孔作业，所以需要对桅杆进行调垂。调垂可分为手动调垂、自动调垂两种方式。在桅杆相对零位±°范围内才可通过显示器上的自动调垂按钮进行自动调垂作业；而桅杆超出相对零位±°范围时，只能通过显示器上的点动按钮或左操作箱上的电气手柄进行手动调垂工作。在调垂过程中，操作人员可通过显示器的桅杆工作界面实时监测桅杆的位置状态，使桅杆最终达到作业成孔的设定位置。在施

9、工过程中，有时也需要斜孔作业。操作人员需要通过显示器上的自动定位按钮进行自设定零位，然后再进行相同的调垂操作。 钻孔时通过显示器按钮直接进入主工作界面，然后进行钻孔作业。钻孔时先将钻斗着地，通过显示器上的清零按钮进行清零操作，记录钻机钻头的原始位置，此时，显示器显示钻孔的当前位置的条形柱和数字，操作人员可通过显示器监测钻孔的实际工作位置、每次进尺位置及孔深位置，从而操作钻孔作业。在作业过程中，操作人员可通过主界面的三个虚拟仪表的显示一一动力头压力，加压压力、主卷压力，实时监测液压系统的工作情况。当钻头下降到预定深度后，旋转钻斗并施加压力。将土锛人钻斗内，仪表自动显示简满时，钻斗底部关闭，提升钻

10、斗将土卸于堆放地点。钻机施工过程中保证泥浆面始终不得低于护简底部。保证孔壁稳定性。通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土和泥浆撑护孔壁，反复循环直至成孔。孔壁稳定性好。成孔后清孔彻底，施工进度快。5、旋挖桩机钻斗打滑现象解决办法在施工中，部分桩位出现了钻斗在钻进过程中出现打滑的现象，具体表现为硬度较大的泥岩在泥浆的润滑作用下，摩擦系数降低，钻杆提供的加压力不足，钻齿很难切削钻进，因此将在斗齿和岩层的接触面上形成一个光滑面，从而导致在硬泥岩层中出现打滑现象。针对此现象，经过试验和参考一些书籍，可采取以下办法：5.1调整操作方法使用摩阻杆钻进时应持续加压，切入岩层负载上升后持续钻进，通过负载的大小来调整

11、加压的幅度，使得钻齿切入原生岩层后能够维持切入的状态。每斗钻进的时间和深度也应该维持在一定范围，单斗进尺深度在40cm以内为宜。在钻进结束之后反转关闭斗底时，应当尽量在钻进有负荷时进行，此时斗底具有一定的阻力，能够防止斗底与钻筒一起反转。反转不宜超过两圈，反转过多会磨平孔的台阶，从而加大下次钻齿进入原生岩层的难度。5.2改变斗齿角度将斗齿布置成交错状，钻齿之间相互的角度应设置在50 o 53 o 之间，在本工地对钻头进行改制的方法是，一侧齿座垫高，且掘进角度增大了3 o 4 o ，变为53 o ，另一侧维持原状不变，为50 o 。6、旋挖钻机与GPS18-20型钻机的工效对比（以抗压桩为例，每根桩约6m3）序号项目旋挖钻机GPS18-20型钻机1每台班施工桩数4-52每根桩耗费人工0.8123每根桩耗费能源17升柴油450度电4每根桩产生泥浆6m3土18m35每根桩CO2排放量45.9Kg405Kg6每根桩需用水量1m318m3本工程2台旋挖钻机完成抗压桩（D=800）503根，抗拔桩（D=600）322根，约完成4465 m3，每台机完成2232.5m3,14台普通桩机完成抗压桩202根，抗拔桩415根。约完成2659m3，每台机完成190m3,功效提高了近12倍。7、结束语通过品尊国际花园灌