做座旋挖钻机在广州地区适应情况分析

旋挖钻机在广州地区适应情况分析

摘要：旋挖钻机施工工艺在我国是近几年才推广使用的一种较先进的桩基施工工艺。广泛应用于我国的公路、铁路、桥梁和大型建筑的基础桩施工。早期大部分所用的旋挖钻机都是由德国和意大利进口或者是日本二手旋挖钻机。近几年，随着青藏铁路、北京鸟巢等项目的推动，国外进口品牌不断涌入，我国同类产品也在逐步发展起来。广州地区应用旋挖钻机施工较迟，实例不是很多，下面就某地铁车站围护结构采用旋挖钻机施工的成功例子分析该施工工艺在广州地区的适应情况，以求抛砖引玉。

关键词：旋挖钻机;广州地区;适应

1、工程概况

广州某地铁车站位于广州城区西部，基坑平面为不规则的多边形，长边尺寸为 28.4m，短边尺寸为 27.5m，基坑深约 19m。基坑围护结构采用试样边沿平滑无缺口Φ 1200 钻孔灌注排桩结构，桩间止水采用两排Φ 400旋喷桩，旋喷桩咬合 150mm。工程所处位置勘察所得地质情况由上而下为：素填土、黏土、粉质黏土、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩、微风化泥质粉砂岩；岩性以粉砂岩及含砾砂岩为主，地表以下 5m 入岩，围护结构所穿透的岩层最大单轴抗压强度为 26MPa，属于较硬岩。

该场地地下水位平40万吨均埋深为3.0m。工程概况如图 1 所示。

为了加快施工进度，满足业主对工期的要求，本工程基坑围护结构采用一台BG15型旋挖钻机施工。

2、旋挖钻机施工工艺及效率比选

2.1 旋挖钻机主要组成构件

旋挖钻机一般由如下构件组成：柴油发电机、液压系统、伸缩履带、电脑钻桅自动测斜及纠偏系统、钻杆、钻头、旋挖斗等以及其他配套设备。

2.2 旋挖钻机施工工艺

旋挖钻机可进行干作业成孔或泥浆护壁旋挖成孔。泥浆护壁成孔是通过泥浆循环来保护孔壁并排出土渣而成孔，不论地下水位高或低均可适用，但多用于含水量高的情况。泥浆具有保护孔壁，防止塌孔，排出土渣及冷却和润滑钻头等作用，需专门配制。旋挖钻机可以满足各种桩径成孔施工，进口机械最大施工深度可以达到110m。泥浆护壁成孔和干成孔施工过程简述如下：

(1) 场地平整

由于旋挖钻机回转半径大，钻杆高，自重大，在钻机就位前要清除有关架空电力线，通讯线等以保证施工安全。场地要平整，且有一定硬度以免沉陷。

(2) 钻机就位

旋挖钻机要求施工场地平整，为保持钻机的垂直度，通过控制器可使钻杆前俯1000，后仰 600，左右摆 800。在钻进过程中，如钻机倾斜率在0.30以内，可自行调节垂直度。

(3) 埋设护筒

该钻机自带护筒驱动器，可以自行埋设护筒。根据地质情况埋设护筒的长度可达6.0m，一般护筒长为 4 － 6m。埋设护筒时用水平尺检查垂直度，护筒顶一般高于原地面0.3m，以便钻头定位及保护桩孔。

(4) 泥浆制备（泥浆护壁成孔才需要）

该钻机对泥浆要求较高,泥浆相对密度至少要达到 1.3以上。开钻前要制备质量，数量都能满足要求的泥浆，采用膨润土，纤维素和纯碱配制，用搅拌机拌合而成。采用干成孔作业时则没有泥浆制备这一步骤，只须在钻进过程中根据需要向孔内注水。

(5) 旋挖成孔

旋挖钻机一般采用筒式钻头，孔内将钻头下降到预定深度后，转钻头并加压，旋起的土挤入钻筒内，泥土挤满钻筒后,反转钻头，钻头底部封闭并提出孔外，然后自动开启钻头底部开关，倒出弃土。

泥浆护壁成孔在钻进过程中或将钻头提出钻孔外后，向孔内注浆，泥浆液面不得低于护筒底部。标准筒式钻头长度为1.8m，重10kN。

施工工艺流程图如图2所示。

2.3 旋挖钻机与传统钻（冲）孔桩机比较

根据本工程施工实际数据，对旋挖钻机与传统钻（冲）孔桩机施工进行比较，比较情况如下表1所示。

由以上比较，可以得出与传统施工方法相比，旋挖钻机具有以下优势：

1）、成孔速度快。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。

2）、成桩质量高。成桩的质量和承载力显著提高，沉降量大大降低，可为设计提供数据，考虑改变桩型，节省投资。

3）、环保特点突出。与传统的循环钻机相比，旋挖钻机区别在于可以循环使用泥浆，而传统循环钻机是不断地产生泥浆。旋挖钻机更可适用于干成孔作业。

11)断裂后取试样 4）、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，对场地的适应能力增强。

5）、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。

6）、另外，根据有关资料显示，该机型还可配置其他辅助机构，以实现多功能用途。只需要选择不同的工作附件，便可做到一机多用。钻机采用的是多用途模块式设计，可与连续墙抓斗、长螺旋等配合使用。动力头为双作用驱动箱，既可进行钻孔，又能安放套管，一机多用。

3、广州地区地质适应情况分析

3.1 旋挖钻机适用地层分析

旋挖钻机适用地层范围较广，有较强的适应性。根据本工程施工情况，其适用地质条件如下：

1）、适用于砂岩、灰岩、花岗岩及黏土层、砂层、淤泥质等地层中；

2）、适用于进入硬岩施工，一般在单轴抗压强度 30MPa 以下硬岩中成孔速度较理想；

3）、软弱地层成孔速度较快，如有塌孔情况可采用套管跟管钻进或钢护筒护壁的方法处理。

3.2 广州地区地质情况

广州位于粤中拗陷（三级单元）的中部，广从、瘦狗岭、广三断裂是本区构造的基本骨架，主要以广从断裂和瘦狗岭断裂为界线分成四个构造区：增城凸起，广花凹陷，东莞盆地，三水断陷盆地。瘦狗岭断裂以南构造区，包括广州市在荷兰中心及黄埔港一带，处于三水断陷盆地东延部分。主体构造走向是东西向，其次是北西向。由中生界白垩系构成的东西向比较宽阔的褶皱和燕山期及喜马拉雅期形成的一系列北西向断层所组成，是继承性构造。岩层埋深较浅，一般为m左右，有的地方甚至从 5m 开始即进入岩层。该地区微风化岩层单轴抗压强度一般在30MPa 左右，有的达到 35MPa，有一定起伏。根据旋挖钻机地层适用情况，旋挖钻机在该地层中成孔较为理想，因此旋挖钻机在广州的适用情况较好 。

4 、小结

旋挖钻机作为一项较为先进的施工工艺，在我国有很好的发展前景，进口产品正大量涌入我国市场，而我国同类产品的开发尚处于初始阶段，未来几年将处于急速发展的上升和成熟时期。今天，我国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，特别是公路桥梁、铁路、水利、城市发展，需要大量的桩工机械设备，从其发展的速度来看，旋挖钻机的市场需求量还是比较大的。

在广州，旋挖钻机的运用刚刚处于萌芽阶段，只在一些大型的工程（如地铁）施工中使用过，可供参考的施工经验较少。但是随着广州及周边城市建设规模的不断扩大，大型地下工程必然越来越多，因此选择较为先进的基础施工工艺，必将提上行业议事日程，以促进本行业的快速发展。(end)