旋挖鉆機(jī)及其施工工法

1、 !#$%!上半月刊!旋挖鉆機(jī)及其施工工法王景祥!中基發(fā)展建設(shè)工程有限責(zé)任公司河北!三河!&!#$中圖分類號(hào)%!&(!$文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼%#!$文章編號(hào)%#$%!#%$($*!#$%&%(*+%(+$*(#,-*,#%.-#(*/0%$#(*10#2&(*+,-$.+/,-大型工程對(duì)基礎(chǔ)施工的質(zhì)量要求高#工期短$加之環(huán)保理念的強(qiáng)化$一種先進(jìn)的樁工施工工法%旋挖鉆施工工法引進(jìn)到我國(guó)$并且得到了發(fā)展和推廣&近四#五年來(lái)$我國(guó)自主研制的旋挖鉆機(jī)及鉆具日趨成熟$取代了進(jìn)口產(chǎn)品$成為我國(guó)旋挖施工的主力軍&3!國(guó)內(nèi)外旋挖鉆機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀343!旋挖鉆機(jī)的分類按照旋挖鉆機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩#發(fā)動(dòng)機(jī)功率#鉆深能力可分為大型#

2、中型#小型及微型$大到可鉆進(jìn)直徑為*!0#孔深#0以上$小到輸出轉(zhuǎn)矩只有幾十千牛米$整機(jī)質(zhì)量只有*!1&按結(jié)構(gòu)型式可分為以歐洲產(chǎn)品為代表的方形桅桿加平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)的獨(dú)立式和以日本產(chǎn)品為代表的履帶起重機(jī)附著式&按鉆進(jìn)工藝可分為多工藝鉆機(jī)及單工藝鉆機(jī)$后者即是市場(chǎng)上常見(jiàn)的以回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)為主的鉆機(jī)$而多工藝鉆機(jī)是指鉆機(jī)具有施工連續(xù)墻#沖擊鉆進(jìn)及沖抓鉆進(jìn)#循環(huán)鉆進(jìn)及振動(dòng)預(yù)置樁施工#全套管施工等$只要具備兩項(xiàng)以上功能即稱為多工藝鉆機(jī)&單工藝鉆機(jī)通過(guò)改造或改裝也能成為多工藝鉆機(jī)$現(xiàn)在很多廠家在研制時(shí)已經(jīng)考慮改造的可行性&345!旋挖鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)#$!$#!獨(dú)立式旋挖鉆機(jī)!#動(dòng)力頭由一個(gè)或多個(gè)液壓馬

3、達(dá)驅(qū)動(dòng)&其中一類以寶峨#永騰為代表$轉(zhuǎn)速較低$沒(méi)有高速反轉(zhuǎn)另一類以土力#邁特#卡薩為代表$動(dòng)力頭由#!個(gè)大排量變量馬達(dá)驅(qū)動(dòng)$高速反轉(zhuǎn)由另外一個(gè)小馬達(dá)驅(qū)動(dòng)還有一類如意馬$直接通過(guò)行星減速機(jī)的換擋來(lái)實(shí)現(xiàn)高速反轉(zhuǎn)甩土&前面兩種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單#液壓配管方便#成本低$后面一種液壓布管復(fù)雜$減速機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜$易出故障#造價(jià)高&!鉆桿分為摩阻式與機(jī)鎖式$機(jī)鎖式又分為間斷式和齒條式&摩阻式鉆桿用于普通地層鉆進(jìn)$機(jī)鎖式用于堅(jiān)硬地層鉆進(jìn)&旋挖鉆機(jī)工作時(shí)$鉆桿同時(shí)承受拉壓#剪切#扭轉(zhuǎn)#彎曲等復(fù)合應(yīng)力$歐洲旋挖鉆機(jī)所用的伸縮鉆桿均采用高強(qiáng)度特殊合金無(wú)縫管制造$設(shè)計(jì)與制造都有一些特殊的要求$以達(dá)到質(zhì)量輕#傳遞轉(zhuǎn)矩大#耐磨損#壽

4、命長(zhǎng)&!*立柱采用箱形結(jié)構(gòu)$剛性好#質(zhì)量輕&滑道多采用耐磨方形無(wú)縫管$便于傳遞大扭矩&立柱支承機(jī)構(gòu)有*種形式$一種為平行四邊形小三角結(jié)構(gòu)$其特點(diǎn)是變幅范圍大$可整機(jī)放倒#折疊$降低運(yùn)輸高度和長(zhǎng)度$缺點(diǎn)是前面重量偏重$穩(wěn)定性稍差$不能承受超大扭距另一種為大三角結(jié)構(gòu)$以寶峨為代表$其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單#穩(wěn)定性好$能承受大扭距$缺點(diǎn)是運(yùn)輸時(shí)要拆開(kāi)$費(fèi)時(shí)$需要輔助起重設(shè)備第三種是以西班牙拉馬達(dá)#意大利安特高為代表$雖然也是大三角支承結(jié)構(gòu)$由于裝有輔助起架油缸$整機(jī)也能放倒折疊$具有以上兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)$結(jié)構(gòu)新穎#經(jīng)濟(jì)實(shí)用&!主卷?yè)P(yáng)是旋挖鉆機(jī)的關(guān)鍵部分&根據(jù)旋挖鉆機(jī)的施工特點(diǎn)$對(duì)鉆機(jī)每個(gè)工作循環(huán)!對(duì)孔+下鉆+

5、鉆進(jìn)+提鉆+回轉(zhuǎn)+卸土$主卷?yè)P(yáng)的結(jié)構(gòu)和功能都非常重要$鉆孔效率#事故幾率#鋼絲繩壽命都與主卷?yè)P(yáng)有密切的關(guān)系&歐洲的旋挖鉆機(jī)都具!$收稿日期%!#+&+#*$通訊地址%王景祥河北省三河市燕郊開(kāi)發(fā)區(qū)冶金南路 !#!#$%!上半月刊有鉆桿觸地自停和動(dòng)力頭隨動(dòng)裝置$以防止亂繩和損壞鋼絲繩$特別是意大利邁特公司的旋挖鉆機(jī)$主卷?yè)P(yáng)的卷筒容繩量大$鋼絲繩單層纏繞排列$提升力恒定#不重疊輾壓$從而可減少鋼絲繩之間的磨損$延長(zhǎng)了使用壽命&國(guó)外旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)都采用柔性較好的非旋轉(zhuǎn)鋼絲繩$以提高使用壽命&!底盤分為專業(yè)樁架底盤!可橫向伸縮#帶有后支腿$立柱三點(diǎn)式支承$如寶峨#23等#旋挖鉆機(jī)專用底盤!橫向伸縮式履帶

6、底盤$如2456789#92:(;8#667;等#履帶起重機(jī)底盤!如利勃海爾等#履帶挖掘機(jī)底盤!上車后部加長(zhǎng)$立柱下加支腿$工作裝置獨(dú)立$如57!#&5:!#2456789等&可變履帶間距的底盤#低重心及可調(diào)整配重的設(shè)計(jì)布置$既保證了整機(jī)的穩(wěn)定性$又滿足運(yùn)輸?shù)囊?采用寬履帶降低接地比壓及優(yōu)越爬坡能力$保證了鉆機(jī)現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)位所要求的機(jī)械性能&!&機(jī)電一體化工程的設(shè)計(jì)&包括發(fā)動(dòng)機(jī)與負(fù)載相匹配!降低油耗#噪聲的電子控制系統(tǒng)監(jiān)控立柱垂直度!保證樁孔垂直度的自動(dòng)糾偏系統(tǒng)高精度鉆孔#倒土及回轉(zhuǎn)定位!防止樁孔變形控制技術(shù)鉆孔深度!防止鋼絲繩過(guò)放和確認(rèn)孔深測(cè)量及顯示系統(tǒng)故障!帶負(fù)載起動(dòng)#卷?yè)P(yáng)過(guò)卷檢測(cè)#報(bào)警及信息

7、顯示系統(tǒng)整機(jī)工作狀態(tài)!啟動(dòng)前先自動(dòng)預(yù)檢動(dòng)畫(huà)及虛擬儀表顯示系統(tǒng)32定位與移動(dòng)電話數(shù)據(jù)!快速聯(lián)絡(luò)#及時(shí)到位傳輸系統(tǒng)成樁過(guò)程!提高成樁質(zhì)量的反饋顯示#記錄#打印系統(tǒng)&!(適應(yīng)施工的多種機(jī)具配置&旋挖鉆機(jī)一般用大口徑短螺旋和旋挖斗鉆孔施工$除此之外$鉆機(jī)采用多用途模塊設(shè)計(jì)$還可配置長(zhǎng)螺旋!9=鉆具#全套管與沖抓斗#液壓抓斗地下連續(xù)墻#液壓錘#振動(dòng)錘等&#$!$!附著式旋挖鉆機(jī)日本生產(chǎn)的旋挖鉆機(jī)主要以附著式為主$但其底盤并不是完全采用履帶起重機(jī)底盤$平臺(tái)#吊臂#液壓系統(tǒng)都是根據(jù)旋挖鉆機(jī)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的&附著式旋挖鉆機(jī)的最大特點(diǎn)是一機(jī)多用$既可作鉆機(jī)用$也可以作起重機(jī)用$作業(yè)范圍大$并且可以安裝擴(kuò)底裝置缺點(diǎn)是

8、動(dòng)力頭轉(zhuǎn)距偏小$不能長(zhǎng)距離加壓$成孔的垂直度不如獨(dú)立式鉆機(jī)好&#$!$*!國(guó)內(nèi)旋挖鉆機(jī)國(guó)內(nèi)企業(yè)近年來(lái)利用各種方式和途徑在消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新$相繼開(kāi)發(fā)了多種型式的旋挖鉆機(jī)&如湖南山河智能#徐工集團(tuán)等開(kāi)發(fā)的專用底盤旋挖鉆機(jī)&國(guó)產(chǎn)旋挖鉆機(jī)整體水平雖然與國(guó)外產(chǎn)品還有一定差距$但主要性能已接近國(guó)外先進(jìn)水平$價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯$所以從!*年下半年開(kāi)始$國(guó)內(nèi)旋挖鉆機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)從進(jìn)口機(jī)為主變?yōu)橐試?guó)產(chǎn)機(jī)為主&目前國(guó)產(chǎn)旋挖鉆機(jī)品種比較單一$大多數(shù)產(chǎn)品的輸出轉(zhuǎn)矩為#%!?(0$用戶選擇的余地較小&據(jù)統(tǒng)計(jì)$我國(guó)%!%的樁基礎(chǔ)樁徑在#!00以下$深度不超過(guò)0$今后可發(fā)揮旋挖鉆機(jī)多功能這一最大優(yōu)點(diǎn)$不片面強(qiáng)調(diào)大

9、轉(zhuǎn)矩$開(kāi)發(fā)適合我國(guó)國(guó)情#滿足施工要求#價(jià)格較低的國(guó)產(chǎn)旋挖鉆機(jī)&日本旋挖鉆機(jī)大多數(shù)在#?(0以下就是一個(gè)例證$我國(guó)進(jìn)口的很多日本二手旋挖鉆機(jī)$用戶使用的效果也很好&5!旋挖鉆機(jī)的施工工藝旋挖鉆機(jī)以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源$通過(guò)電%液控制把輸出的動(dòng)力由鉆桿傳遞到切削具$從而形成樁孔&但是在具體施工中$旋挖鉆機(jī)的鉆進(jìn)工藝是一項(xiàng)復(fù)雜的工程$下面以國(guó)內(nèi)最常見(jiàn)的單工藝施工為例$簡(jiǎn)單作一介紹&!#施工前的準(zhǔn)備工作很重要$包括(檢查鉆機(jī)$場(chǎng)地條件準(zhǔn)備$根據(jù)地層和施工要求制定施工方案$護(hù)壁措施準(zhǔn)備%孔口管#護(hù)筒#泥漿系統(tǒng)及泥漿配比等$選配鉆頭$確定鉆進(jìn)參數(shù)$各類事故處理預(yù)防及處理方案&!影響施工效果最關(guān)鍵的是鉆頭選配

10、*&鉆頭的分類有螺旋鉆頭#旋挖鉆斗#筒式取芯鉆頭#擴(kuò)底鉆頭#沖擊鉆頭和沖抓錐鉆頭等&各類鉆頭按照結(jié)構(gòu)和參數(shù)的變化$可細(xì)化為*多種$以滿足各種工藝及地層的需要&#鉆頭的選用&$A 螺旋鉆頭包括(錐形螺旋鉆 頭雙頭雙螺旋!適用于堅(jiān)硬基巖雙頭單螺旋!適用于中硬及硬基巖單頭單螺旋!適用于風(fēng)化基巖#卵石#含冰凍土等斗齒直螺 旋雙頭雙螺旋!適用于砂土$膠結(jié)差的小直徑礫石層雙頭單螺旋!適用于砂土#土層單頭單螺旋!適用于膠結(jié)差的大直徑卵石$粘性土及硬膠泥截齒直螺旋有雙螺旋#三螺旋和四螺旋$適用于中硬基巖或卵礫石&6A旋挖鉆斗按所裝齒可分為截齒鉆斗和斗齒鉆斗按底板數(shù)量可分為雙層底斗和單層底斗按開(kāi)門數(shù)量可分為雙開(kāi)

11、門斗和單開(kāi)門斗按桶的錐度可分為錐桶鉆斗和直桶鉆斗按底板形狀可分為鍋底鉆頭和平底鉆頭&以上結(jié)構(gòu)型式相互組合$再加上是否帶通氣孔及開(kāi)門機(jī)構(gòu)的變化$可以組合成幾十種旋挖鉆斗&一般來(lái)說(shuō)雙層底鉆斗適用地層范圍較寬$單層底只適用于粘性較強(qiáng)的土層雙門鉆斗適用地層范圍較寬$單門鉆斗只用于大直徑卵石層及硬膠泥& -A筒式取芯鉆頭目前常見(jiàn)的有兩種(截齒筒鉆!適用于中硬基巖和卵礫石和牙輪筒鉆!適用于堅(jiān)硬基巖和大漂石&A擴(kuò)底鉆頭目前常用的以機(jī)械式為主$張開(kāi)機(jī)構(gòu)一般為四連桿$安裝截齒可用于土層#強(qiáng)風(fēng)化#中風(fēng)化地層$安裝牙輪及滾刀可用于堅(jiān)硬基巖&0A沖擊鉆頭#沖抓錐鉆頭用副卷?yè)P(yáng)帶動(dòng)!要求副卷?yè)P(yáng)有自動(dòng)放繩功能$用于大漂石和

12、堅(jiān)硬基巖輔助鉆進(jìn)$其中沖抓錐鉆頭也是旋挖鉆機(jī)進(jìn)行全套管鉆進(jìn)時(shí)必不可少的輔助鉆具&7!應(yīng)用前景混凝土質(zhì)量的改善#樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的完善#灌注樁承載能力的提高以及城市環(huán)境法規(guī)的嚴(yán)格執(zhí)行$使混凝土灌注樁幾乎取代了其他基礎(chǔ)$成為應(yīng)用最廣泛的基礎(chǔ)&國(guó)內(nèi)外成孔作業(yè)中各種鉆孔機(jī)!反循環(huán)#旋挖鉆機(jī)#全套管的比例迥然不同&在國(guó)外大直徑混凝土灌注樁施工中$旋挖鉆機(jī)一般占!+*以上$正反循環(huán)鉆機(jī)在歐洲城市中幾乎不再使用而國(guó)內(nèi)鉆孔機(jī)產(chǎn)品中正反循環(huán)鉆機(jī)的產(chǎn)量占近,&旋挖鉆機(jī)因其具有裝機(jī)功率大#輸出轉(zhuǎn)距大#軸向壓力大#轉(zhuǎn)動(dòng)靈活#施工效率高#環(huán)保等特點(diǎn)$配合不同鉆具可適應(yīng)我國(guó)大部分地區(qū)的地質(zhì)條件$成為建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)最

13、理想的施工機(jī)械&近年來(lái)$北京地鐵#環(huán)線路網(wǎng)建設(shè)$特別是青藏鐵路#奧運(yùn)場(chǎng)館#首都機(jī)場(chǎng)新航站樓等大型工程的施工中$旋挖鉆機(jī)高效#環(huán)保#效益高的優(yōu)勢(shì)得到公認(rèn)&隨著改革開(kāi)放的逐步深化$國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要$使得鐵路公路水路交通#城市公共設(shè)施和工業(yè)民用建筑#水利電力設(shè)施#港口碼頭機(jī)場(chǎng)的建設(shè)全面發(fā)展樁基礎(chǔ)$相應(yīng)施工機(jī)械潛在的巨大市場(chǎng)已經(jīng)出現(xiàn)&僅鐵路建設(shè)方面$到!年總投資將超過(guò)!萬(wàn)億元$平均每年投資在#億元以上&高速客運(yùn)專線&以上為橋梁$橋樁的直徑大多在#!00左右#深度0以內(nèi)$恰好適合旋挖鉆機(jī)施工$這將是繼青藏鐵路以后旋挖鉆機(jī)在鐵路建設(shè)中更大規(guī)模的應(yīng)用&旋挖鉆機(jī)及施工工藝在我國(guó)北方地區(qū)已經(jīng)得到很快普及和認(rèn)可$在南方地區(qū)特別是東南沿海發(fā)達(dá)地區(qū)由于地層較軟$樁基一般較大較深$旋挖鉆機(jī)成孔困難$目前仍以正反循環(huán)鉆機(jī)為主&實(shí)際上旋挖鉆機(jī)配合一些其他設(shè)備也可在該地區(qū)施工$一種方法是旋挖鉆機(jī)與套管式鉆機(jī)聯(lián)合施工另一種方法是利用我國(guó)已廣泛使用的振動(dòng)樁錘沉拔鋼護(hù)筒在軟土地區(qū)成孔施工$