[科普中国]-旋挖钻机

旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。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，旋挖钻机的额定功率一般为125～450kW，动力输出扭矩为120～400kN·m，最大成孔直径可达1.5～4m，最大成孔深度为60～90m，可以满足各类大型基础施工的要求。

简介该类钻机一般采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测调整、孔深数码显示等，整机操纵一般采用液压先导控制、负荷传感，具有操作轻便、舒适等特点。主、副两个卷扬可适用于工地多种情况的需要。该类钻机配合不同钻具，适用于干式（短螺旋）或湿式（回转斗）及岩层（岩心钻）的成孔作业，还可配挂长螺旋钻、地下连续墙抓斗、振动桩锤等，实现多种功能，主要用于市政建设、公路桥梁、工业和民用建筑、地下连续墙、水利、防渗护坡等基础施工。国内的专家认为：旋挖钻机在国内今后几年仍有很大的市场。1

类型小型机选择旋挖钻机的原则应该是能满足用户主要工程需求，兼顾可能发生的工程需求。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：

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。小型机的应用市场定位：

（1）各种楼座的护坡桩；

（2）楼的部分承重结构桩；

（3）城市改造市政项目的各种直径小于1m的桩；

（4）适用于其他用途的桩。小型机的市场工作量覆盖比例达到30%以上。

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。中型机的应用市场定位：

（1）各种高速公路、铁路等交通设施桥梁的桥桩；

（2）大型建筑、港口码头承重结构桩；

（3）城市内高架桥桥桩；

（4）其他适用桩。中型机的市场工作量覆盖比例达到90%以上。

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。大型机的应用市场定位：

（1）各种高速公路、铁路桥梁的特大桥桩；

（2）其他大型建筑的特殊结构承重基础桩。大型机的市场工作量覆盖比例达到10%以上。1

应用广州采用旋挖钻机施工的项目较多，如广州新光快速六标桩基，广州东方重机桩基，地铁小北站、五羊邨站等，现对广州某地铁车站围护结构施工应用实例进行介绍。该工程位于环市中路下方，西临环市中路、麓景路、小北路交叉口，其中环市中路正上方有高架桥和人行天桥。车站西北侧与广九铁路、内环路高架相临近，周边高楼林立。1

施工步骤旋挖钻机就位→埋设护筒→钻头轻着地后旋转开钻！当钻头内装满土砂料时提升出孔外→旋挖钻机旋回，将其内的土砂料倾倒在土方车或地上→关上钻头活门，旋挖钻机旋回到原位，锁上钻机旋转体→放下钻头→钻孔完成，清孔并测定深度→放入钢筋笼和导管→进行混凝土灌注→拔出护筒并清理桩头沉淤回填，成桩。1

质量控制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。

埋设护筒用拉线法检查桩位偏差，应满足规范要求。

成孔采用钻头钻进，根据不同层次的土质结构选择不同的转盘转速和进尺进行控制。在砂层钻进和进入强风化层后，因土层太硬会引起钻锥跳动及偏斜、加大钻杆摆动，故应选择低档慢速，转盘转速参数取值 13～40v/min，成孔深度按设计要求进行控制。

钢筋笼制安旋挖机挖土清渣达到设计要求后，开始下放钢筋笼，其制安必须严格按照设计图纸进行，主筋、箍筋应焊接均匀，搭接长度及焊缝应符合规范要求，安装时应安装护块，以确保周正及保护层厚度，钢筋笼的制作偏差应符合设计及规范要求。

混凝土浇筑在导管接驳完毕后，将混凝土隔水栓吊放在临近泥浆面的位置，导管底端到孔底距离控制在 0.4m左右，以便能顺利排出混凝土隔水栓。开始灌注前储料斗内储备的混凝土量应不少于 1.0m3，以便在混凝土隔水栓被挤出导管后能将导管底端一次性埋入水下混凝土中0.8m以上，适时提升或拆卸导管，确保导管底端埋入混凝土面以下 1～4m，灌注应连续进行。一旦发生机具故障或停电停水及导管堵塞或进水等事故时，应采取有效措施进行处理，以便尽快恢复灌注混凝土，同时做好记录。

孔内事故预防措施①选择有经验、责任心强的施工队伍，保证操作人员的素质； ②加强钻具检查，对加工不良的钻具严禁使用； ③对孔内水头高度，泥浆的相对密度和粘度经常观察和检测，发现问题及时解决，尤其在钻孔排渣、提锥除土或因故停钻时应保持孔内规定水位和规定的泥浆性能指标，以防坍孔； ④钻孔作业应分班连续进行，在土层变化处捞取渣样判明土层，并与地质资料核对，根据土层情况采取相应措施，保证施工质量； ⑤升降钻锥须平稳，钻锥提出井口应防止碰撞护筒或孔壁，防止钩挂护筒底部，钻杆的拆装应迅速。1

注意问题（1）土层中成孔与钢护筒安设的垂直度对桩体垂直度影响巨大；

（2）定位用的混凝土护筒与钢护筒合理配套使用，能有效缩短钻机定位时间，提高施工效率；

（3）软岩及土层中使用旋挖斗一次成孔； 硬岩中先用螺旋钻头成小孔，然后用旋挖斗进行扩挖成孔。

旋挖钻用于地铁工程钻孔桩施工优势明显，适用性强； 自动化程度高，劳动强度低； 钻进效率高； 成桩质量好； 环境污染小。能显著地提高工程施工效率和工程质量。在合理选取施工方法与施工工艺时，能最大限度地节省物力，财力，人力等资源。对企业效益和社会安全具有双赢意义。2

旋挖钻机在施工中遇到的问题及解决办法旋挖钻机施工作为一种新兴的施工工艺，是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。在建筑行业中应用越来越广泛，施工中遇到问题也越来越多，未来保证成桩质量，为后期施工奠定基础，我们需要了解钻机施工中遇到的问题，知道如何解决，小编总结分析了旋挖钻机在施工遇到的各种不良的成因及其防治措施。

1、坍孔

在灌注过程中如发现井孔护筒浆内泥浆位忽然上升溢出护筒，随即骤降并冒出气泡，应怀疑是坍孔征象，可用测深锤探测。如测深锤原系停挂在砼表面未取出的现被埋不能上提，或测深锤探测砼面时达不到原来深度，相差很多，均可证实确为坍孔。

坍孔原因可能是护筒底脚周围漏水，孔内水位降低或在潮汐河流中，当涨潮时孔内水位差减小，不能保持原有静水压力，以及由于护筒周围堆放重物或机器振动等均可引起坍孔。

发生坍孔后应查明原因，采取相应的措施，如保持或加大水头、移开重物、排除振动等，防止继续坍孔，然后用吸泥机吸出坍入孔中的泥土，如不继续坍孔可恢复正常灌注。坍孔不严重时可回填至坍孔位置以上，并采取改善泥浆性能、加高水头、埋深护筒等措施，继续钻进。坍孔严重时应立即将钻孔全部用砂或小砾石夹粘土回填，暂停一段时间后查明坍孔原因，采取相应措施重钻。坍孔部位不深时可采取深埋护筒法，将护筒周围土夯实重新钻孔。

2、孔身偏斜

遇有孔身偏斜、弯曲时应分析原因，进行处理。一般可在偏斜处吊住钻锥反复扫孔，使钻孔正直；偏斜严重时应回填粘性土到偏斜处，待沉积密实后再钻进。

3、扩孔、缩孔

遇有扩孔、缩孔时应采取防止坍孔和防止钻锥摆动过大的措施。缩孔是钻锥磨损过甚、焊补不及时或因地层中有遇水膨胀的软土、粘土泥岩造成的，前者应注意及时焊补钻锥，后者应采用失水率小的优质泥浆护壁。已发生缩孔时宜在该处用钻锥上下反复扫孔以扩大孔径。

4、糊钻、埋钻

糊钻、埋钻常出现于正循环（含潜水钻机）内回转钻进和冲击钻进中。遇此应对泥浆稠度、钻渣进出口、钻杆内径大小、排渣设备进行检查计算，并控制适当的进尺；若已严重糊钻，应停钻提出钻锥，清除钻渣。

5、卡钻

卡钻常发生在冲击钻孔。卡钻后不宜强提只宜轻提，轻提不动时可用小冲击钻锥冲击或用冲、吸的方法将钻锥周围的钻渣松动后再提出。

6、掉钻落物

掉钻落物时宜迅速用打捞叉、钩、绳套等工具打捞，若落体已被泥沙埋住，应按前述各条，先清除泥砂，使打捞工具接触落体后再打捞。

在任何情况下，严禁施工人员进入没有护筒或其它防护设施的钻孔中处理故障。当必须下护筒或其它防护设施的钻孔时，应检查孔内无有害气体，并备齐防毒、防溺、防坍埋等安全设施后方可行动。

对于旋挖钻机施工这种新的工艺来说，我们还需要积累更多的经验，特别是对于施工中遇到的各种问题，都需要我们认真的总结，分析，确保以后遇到相同情况不会茫然不知所措。相信随着旋挖钻机的深入推广，我们学到的会越来越多，处理问题会越来越来简单，工作也会越来越顺利。2

存在的问题新产品研发能力相对不足现在几乎所有的旋挖钻机制造商都实现了产品的系列化，但是在向小型化和大型化方向发展的同时，国内的生产企业研发创新能力不足日益凸显，制造商普遍缺乏对旋挖钻机基础性和适应性的研究，建立在工程实际情况和客户需求上的模拟工况研究和产品多功能化的研究更是乏善可陈，使得研发出来的小型钻机或者超大钻机缺乏实用性与先进性。

集体性不适应在国际化的背景下，旋挖钻机取得了国内市场的成功，但是，面对复杂多变的国际市场竞争很多企业仍然表现得无所适从。以高品质服务代替产品质量的做法并不符合国际惯例，此外，价格战的阴影仍然困扰中国企业。

基础性资源领域的缺失在目前行业火爆热销的背后，是高档材料短缺，产品和工艺相对落后、进口外购件依然紧缺的现实，是原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新能力缺乏的现实。3

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学