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道川旋挖钻机培训知识讲堂(八)——旋挖钻机与回旋钻机的应用及功效比较

作者:道川培训基地 浏览:54 发表时间:2020-07-02 11:22:05 来源:道川旋挖

[摘  要] 简略分析旋挖钻机的性能特点及应用,结合工程实际着重阐述旋挖钻机与回旋钻机在性能、工艺、经济上的比较。


[关键词]  旋挖钻机  应用  优势


随着建筑基础的飞速发展,旋挖钻机由其自身的施工速度快、成孔质量高、环境污染小、操作灵活方便、安全性能高、适用性强的特点,使其广泛运用于建筑基础工程的成孔作业中,尤其在公路工程作业中的现浇混凝土钻孔灌注桩,旋挖钻机已逐步闯入回旋钻机的市场。下面就借助于昆安高速公路明波立交桥的旋挖施工灌注桩,浅谈旋挖钻机的应用及功效的比较,


一、旋挖钻机的应用

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,混凝土灌注桩几乎取代了其它基础,而成为应用最为广泛的基础。国内外成孔作业中各种钻孔机(回旋钻,旋挖钻机,全套管)的比例也之绝然不同,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回旋钻机的产量占近90%,云南回旋钻机占近92%,而昆安高速公路除了明波立交桥引进了两台旋挖钻机外,其余基本都用回旋钻机成孔(局部点采用冲击钻)。

旋挖钻机一般适用于粘土、粉土、砂土、淤泥质土,人工回填含有部分卵石,碎石的地层,对具有大扭矩动力头的旋挖钻,可以适应微风化岩层的施工,目前旋挖钻机的最大钻孔直径为3.0米,最大钻孔深度达120米,但通常旋挖钻机适合的深度为50~60米以内,钻孔直径在2米以内。由于旋挖钻机受施工地层的制约,在硬岩层、较致密的卵砾石、孤石层施工比较困难,并容易发生孔内事故和机械事故,体现不出旋挖钻进的优越性。由于我国大量的公路桥梁、铁路、水利、城市建设等工程,旋挖钻机潜在的巨大市场已经出现,但由于我国幅员辽阔,地质状况差异较大,经济状况不同,其它桩工机械和钻孔设备仍然存在着发展空间。

昆安高速公路二合同明波立交础为桩础,桩径2.0~2.5米,桩长70~85米,地质评估中泥炭土分布较广,性质较差,下部砂层分布较广较厚承压水问题突出,40米深度范围内以软塑状粘土或松散、精密饱和状砂性土为主,可塑状褐色、黑色泥炭土层位较稳定,40~60米以中密潮湿~饱和状粉细砂土为主,60~80米以硬塑状亚粘土为主,土质较均匀厚度较大。上述地质还是比较适合于旋挖钻机施工,但从实际考虑,公司还是以回旋钻机为主导地位,并尝试引进旋挖钻机,其型号为意大利MAIT—HR240型,通过实际的施工,真正体会到旋挖钻机的优越性,无论从性能优势、工艺优势,还是经济优势上均让回旋钻机无法相比,


二、旋挖钻机的功效比较

1、旋机钻机的性能相比,

1)工作效率高:一般传统的钻机的移动方式都有要依赖其他辅助机械,旋挖钻机在这方面就体现出其明显的优势,一方面旋挖钻机可履带自动行走,桩位之间的移位较为方便,桩位对位快速、准确;另一方面,钻杆自动伸缩,在钻进过程中也不用装拆钻杆,自动化程度高。本合同在施工时采用回旋钻机与旋挖钻机,在回旋钻机施工时,无论从施工准备上及操作上较旋挖钻机繁锁。回旋钻机移动桩位时要么通过吊车,要么借助拖运车,同时对位只能通过传统的水平调整及中心调位进行控制。通过在昆安线实际统计相临两墩间(跨径25米)回旋钻机的移位需要时间总计为6.5个小时左右,(从移位~可以开钻的正常时间),而旋挖钻机一般只须要15分钟左右,这样势必缩短了桩基施工的辅助工作时间,工作台班效率明显增加,从而提高工作作业时间。

2)准确性高:旋挖钻机采用的是 “总功率变量十恒动变量十负荷传感糸统十电液伺服控制,钻机可根据地层软硬程度自动调整扭矩及钻速比例,而不必依赖操作机手的经验;钻机底盘可伸缩及带有自动整平装置,并可使钻机实现“微动,在驾驶室内装有桅杆垂直度仪,钻塔垂直度及钻孔深度,均由电脑控制,使钻机在钻进过程中具有非常高的准确性,同时操作人员可随时了解钻机平稳状况,能有效保证钻孔的垂直度,从而提高成孔质量,这些都是回旋钻机无法达到的水准要求。

3)场地适应性好:该点优势在昆安线为突出,明波桥位于昆明市区,从施工场地,动力设施上都略差于野外施工,一方面城市的高负荷运转使电压不能稳定工作,同时必须保证车辆的通行,从而使施工场地变得狭窄,这些受限条件正体现出旋挖钻机的优势。首先旋挖钻机所需的动力由其本身所带的柴油发动机提供,无须现场提供大容量的变配电设施,其次从施工场地来讲,不需要提供较大的工作而就工作。

2、旋挖成孔的工艺优势

(1)环保效果明显:目前的传统钻机在钻进过程中多采用泥浆循环方式,虽然泥浆在池中经过一段时间的沉淀,但渣土中仍有大量泥浆,这给弃渣的动输、存放、清理带来很大麻烦,尤其是随着环保对城市建军设越加严格,故此回旋钻机在城市施工将面临更大危机。而旋挖钻机采用动力头形式,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可实现施工,即便在昆安施工中需要泥浆护壁的情况下,泥浆也只是起到支护的作用,而且泥浆含量相当低(稠度1:1)这使污染源大大减少,进而降低了施工成本,也改善了施工环境,特别在昆安线中,该点非常重要。

(2)成孔效率高:由于回旋钻机的自重有限,而又不可能给钻头施加更大的压力,只能慢慢的在自重的压力下慢慢施磨,而旋挖机由于采用动力头装置,动力头的给进力加上钻杆的重量,因此钻进能力强。在昆安明波桥施工中,对于桩长85米桩径2.2 米的回旋钻孔灌注桩,从开始到成孔正常情况下需要6天左右,而本合同引进的意大利MAIT-HR240旋挖钻机正常钻进只需要18个小时,

(3)可增加灌注桩的承载能力:在旋挖钻机成孔中,它仅需要静压泥浆作护壁,所采用的泥浆一般用膨润土、土碱、纤维素等配量,在孔壁不形成厚的泥皮,此外由于钻头的多次上下往返,使孔壁粗糙不易产生缩径,成孔更为规则。而回旋钻机施工,一方面泥浆的制作上随意性大,随着孔内泥浆的变质、变稠易产生孔壁泥皮,同时易出现缩径现象。据有关文献报道,用旋挖钻机成孔的灌注桩比预估的桩基承载力可提高20%。

3、旋挖钻孔灌注桩的经济优势,

根据昆安明波立交桥采用两种不同的施工设备,施工同一性质的钻孔桩,并进行了对比,得出了表中如下结论以作为经济优势对比:


旋挖钻机与回旋钻机成孔对比表

比较项目

旋挖钻机成孔

回旋钻机成孔

对比结果

环境效益

渣土和泥浆量为桩孔体积的1.05~1.1倍费用:98.6元/m

渣土和泥浆量大约为桩孔体积的2.5~3.0倍,

费用:190元/m

环境效益节约费用91.4元/m

人 工

每台钻机一般配备3人,每天一棵桩,折合费用1.06元/米

每台钻机一般配6人,6天成孔一棵桩,折合费用12.6元/米

人工费可降低91%

机械费用

租赁费6500元/天,折算后为:76.5元/m

租赁费950元/天折算后为:67元/m

机械费略高12%

混凝土

混凝土消耗量4.06m3/m

混凝土消耗量4.18m3/m

混凝土节约3/m

直接费用

全部费用约1373元/m

全部费用约1503元/m

费用降低8.6%

工期

每根桩成孔时间

18~20小时

每根桩成孔时间

6~7天

工期缩短

80~86%

总结以上的分析,旋挖钻机无论在性能上、工艺上还是在经济优势上都胜过传统的钻机(回旋钻机)。我国旋挖钻机的大量使用只是近几年,目前缺乏工法的研究,尚未编制施工规范;没有系统的工法研究,缺少技术培训,基本理论的研究有待深入提高。


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