旋挖钻机因具有施工速度快、成孔质量好、环境污染小、操作灵活方便、安全性能高及适用性强等优势，已成为钻孔灌注桩施工的主要成孔设备，不少重点工程的业主为确保工程进度和质量，均将其作为指定施工设备，从而替代了传统的冲击和回旋钻机成孔设备。目前我国工程界的大多数旋挖钻机均为德国和意大利的产品，并已占据主导地位。

 

　　一旋挖钻机施工工艺

 

　　1、工作原理

 

　　旋挖钻成孔首先是通过钻机自有的行走功能和桅杆变幅机构使钻具迅速达到桩位，利用桅杆导向下放钻杆将底部带有活门的筒式钻头置放到孔位，钻机动力头装置为钻杆提供扭矩，加压装置通过加压动力头的方式将加压力传递给钻杆、钻头，钻头回旋破碎岩土，并直接将其装入钻头内，然后再由钻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，不断取土、卸土，直至钻到设计孔深。

 

　　2、护筒埋设

 

　　护筒埋设是旋挖作业中的关键。护筒采用12mm厚钢板卷制而成，护筒内径较桩径大20cm。在焊接接头处均加设15cm宽的钢带，护筒底加设50cm宽的钢带作为刃脚，以为加强钢护筒的整体刚度。首先采用人工风镐破除既有道路沥青面层及路基层，然后利用旋挖钻机的桶型钻头进行开孔，开孔完毕后，利用钻杆桅杆上的副卷扬机起吊护筒，辅助人工推移，进行护筒埋设，护筒顶口高出地面约30cm。沿护桩拉十字线复核护筒中心，使护筒中心竖直线与桩中心线重合，并在护筒口用红油漆标识护桩方向线位置。经确认护筒平面位置的偏差不超过50mm，竖直线倾斜度不大于0.5%，则将其四周用粘土夯实。

 

　　3、泥浆制备

 

　　由于旋挖钻成孔极快，对于护壁要求就更为严格，在泥浆制备上一定要严格要求，否则极易造成塌孔。造浆材料选择优质膨润土，不能使用孔内原土造浆护壁，膨润土作为泥浆原料一般为用水量的8%，造浆前应根据泥浆性能指标的要求做泥浆配合比的试验，现场按照泥浆配合比用制浆机拌制泥浆并存入储浆池。特殊情况下，在使用黏土作为造浆材料时应符合下列要求：①自然风干后，用手不易掰开捏碎。②干土破碎时，断面有坚硬的尖锐棱角。③用刀切开时，切面光滑、颜色较深。④水浸湿后有粘滑感，加水合成泥膏后，容易搓成1mm的细长泥条，用手指揉捻，感觉砂砾不多，浸水后能大量膨胀。

 

　　4、钻进出渣

 

　　旋挖钻机钻孔施工中，泥浆为单向供应，在孔口注浆即可，与常规钻机泥浆循环系统有较大的区别，部分泥浆随筒钻出渣而排出，损耗较大，需要随时观察孔内泥浆标高，一般应高出护筒底口1m以上。由于旋挖钻机钻渣由筒钻直接取出孔口，需要装载机及运渣车辆配合，及时将钻渣转移至指定堆放场地。钻进至钻机显示深度在设计深度以上1m左右时，采用经检定过的钢丝测绳进行精确测量，避免出现后期超钻深度过大。

 

　　5、清孔

 

　　由于旋挖钻的施工特点，能够采用掏渣法进行清孔，对于后期二次清孔是有利的。到达设计孔深前，最后一次下钻时采用减压吊钻，并扫孔2～3圈，将孔底钻渣尽可能取出，并保证孔底大致平整。旋挖成孔后利用旋挖钻机掏渣钻斗进行掏渣，保证桩底沉淀层厚度符合设计及验标要求(摩擦桩不大于20cm)。在水下砼浇筑前，应复查桩底沉渣厚度，不满足要求时进行二次清孔，二次清孔采用高压风或泥浆置换法，泥浆置换法为常规施工方法，而高压风或者高压泥浆喷射，即在混凝土灌注前，对孔底进行高压射风或射泥浆数分钟，使沉淀物漂浮满足沉渣厚度要求后，立即灌注水下混凝土。

 

　　二、旋挖钻机安全事故总类及危险源分析

 

　　1、起重伤害。旋挖钻机是一种现代化的施工机械，重量达几十吨，重心高，对钻机行走的路基要求也高，操作人员如果不慎，违反操作规程，极容易发生旋挖机的下陷、翻倒等事故，这类事故是旋挖钻机最常见的事故之一。另旋挖机自带有起重装置，施工时需要起重机配合进行埋设钢筋笼、灌注混凝土，旋挖钻机转场时需要大量使用起重机，极易发生起重伤害事故。发生在公路工程的一个施工地段上钻机下陷倾斜的现场图片。据调查，事故原因是在操作手二次进入桩位时，忽略了场地情况，左履带前端刚好行驶在灌桩后的空桩头上，造成了这次事故发生。

 

　　2、机器伤害事故。虽然旋挖钻机的自动化程度很高，但是也离不开人员的操作，很多铺助工作是任何机器代替不了的，如起重物的绑扎、钻头的安装拆卸、机器设备的维修保养等等，特别是有的旋挖机转场运输时，需要拆除桅杆、油管等大量的部件，极容易发生机器伤害事故。

 

　　3、触电事故。施工现场大量使用机器用电设备，现场存在水、泥浆等，空中、地下可能有电缆线，这些因素的存在，我们在施工过程中如果稍微有点不慎，将发生严重的安全事故。

 

　　4、火灾事故。旋挖钻机自带发动机，大量使用柴油，钻机发动机及存放柴油的地方容易发生火灾事故，同时，办公生活区域也是火灾事故的重要场所。

 

　　5、物体打击。钻机在作业时可能会发生机器损坏、钢丝绳断裂等原因致使机器零部掉落伤人。

 

　　6、交通事故。由旋挖钻机设备庞大、重量大，转场运输时，需要大型的平板运输车辆运输，而进入施工现场的路面往是弯多、路小、人多，这些因素常常导致交通事故的发生。

 

　　7、雷击事故。钻机高达十几米，雷雨天气在没有周围建筑物保护时，容易遭受雷电打击，使钻机电子部件损坏及人员伤亡。

 

　　8、高处坠落、淹溺、爆炸、坍塌等其他事故。

 

　　三、旋挖钻机的局限性

 

　　1、受施工土层的制约较大

 

　　旋挖钻机主要适用于土层、砂层，以及较松散的、粒径较小的卵砾石层，在粘性土层钻进效果最佳，而在硬岩层、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。

 

　　2、整机的价格较贵

 

　　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。

 

　　3、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。

 

　　四、发展前景

 

　　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，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。我国大部分地区旋挖桩的应用处于萌芽阶段，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。但是随着城市建设规模的不断扩大，大型地下工程必然越来越多，旋挖桩施工工艺必将具有非常广阔的前景。

 

　　参考文献：

 

　　[1]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.

 

　　[2]郭玉文.旋挖钻机在北京城市铁路高架桥桩基施工中的应用[J].铁道建筑，2001.(12)：8-10.

 

　　[3]董涛，程建新等.大直径桩基旋挖钻海上施工工艺及质量控制[J].桥梁建设.2009.(A01).39-42.