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旋挖钻机与冲击钻、回转钻机之比较分析

今天就旋挖钻机和以往常用的冲击、回转钻机进行比较,对在桩基施工中如何选择成孔机械给出几点建议,供大家参考!

下面是冲击钻机、回转钻机、旋挖钻机三种当前最常见的钻机之间的分析比较。

一.对冲击钻机的分析

冲击钻机属于“软硬通吃”的一种成孔机械,几乎适用于各种地质状况,从粘性土、砂性土、到砾石层、卵石、漂石到软岩、硬岩。冲击钻机特别适用于山区丘陵嵌岩桩的成孔。表层为软弱土时,可以通过换填地表土,以求稳固住钻机。

冲击钻机也可以根据工地的实际情况自行组装,并且具有操作简单的特点。在钻机的结构和操作程序的繁简上,冲击钻优于回转和旋挖钻机。如果单单从地质条件考虑,不考虑工程进度、经济效益的话,冲击钻均可使用。从成孔速度上比较,在特定的地质中,冲击钻机不及回转和旋挖二种钻机。从单孔成孔的每延米造价上进行比较,冲击钻机最高,回转钻机最低,旋挖钻机的介于二者之间。

二.对回转钻机的分析

回转钻机中无论正循环还是分循环的钻机,均适用于粘性土、含少量砾石、卵石的土层、软岩,不适用于大量卵石层及硬岩层。其中正循环钻机也适用于粉砂、细中粗砂层。反循环钻机在砂层中钻机如果泥浆调治的指标不够或钻机速度过快,可能会造成塌孔的事故。

回转钻机特别适用于内陆冲积层较厚的平原、沿海地区滩涂地区的摩擦桩成孔。从成孔速度上分析,回转钻机快于冲击钻机,不及旋挖钻机。从工程造价上分析,回转钻机是三种钻机中最经济的,价格最便宜的。

三.冲击、回转钻机不足之处

综合上述,冲击钻机和回转钻机的共同的特点是本身设备价格便宜,操作简单,经过几十年的市场选择,已经成为桩基成孔的主流机械。但是随着社会的进步与发展,也逐步暴露出一些难以克服的缺点:

污染环境,不环保

泥浆护壁和悬浮颗粒出渣均需要泥浆,而泥浆对现场和周围环境均造成环境污染,无法满足当代社会日益重视的环境保护和文明施工的要求。

循环泥浆,沉淀出渣需要泥浆池,这就要占用较大的施工场地。

成孔速度慢

按照正常的施工质量要求和一般地质地层情况,回转钻机每天钻孔8-lOm左右,而冲击钻成孔速度则更慢。

适应能力差

除冲击钻机的适应能力强外,回转钻机不能对付强风化层之外的更硬的地层。

冲击钻机和回转钻机都只能钻垂直孔,不能钻斜孔。

自动化程度低,操作工人劳动强度大,工作环境差冲击钻机和回转钻机的自动化程度不高,基本是露天操作,工人工作的环境恶劣,已不符合现在社会人性化和高度自动化的潮流。

四.对旋挖钻机的分析

环保卫生

干法成孔时,不会对现场和周遍环境造成污染。即便采用静态泥浆成孔时,相对于冲击钻机和回转钻机的污染,旋挖钻机对现场产生污染要少。

成孔速度快

在一般地层,旋挖钻机成孔速度是普通钻机的4—6倍。按照在一般地层和桥梁桩长30米以内估算,按照正常的桩基成孔的质量控制要求,成孔一根合格的桩基,回转钻机大约是24~36小时。而熟练的旋挖钻机操作手再配备技术员指导钻孔,桩基成孔则只需要6~9个小时。在这方面旋挖钻机的优势明显。

适应能力较强

旋挖钻机可配备不同钻头,常见的旋挖钻头有螺旋钻头、旋挖斗,另外还有针对不同地质情况的筒式取芯钻头、扩底钻头、冲击钻头、冲抓锥钻头,可用于砂层、土层岩层等不同地层的钻孔。

旋挖钻机靠履带可以自行走,钻孔前的定位非常准确和方便。旋挖钻机不仅钻垂直桩,还可以钻斜桩。

高度自动化,操作工人劳动强度小,工作环境舒适

旋挖钻机是集大功率、全液压、机电一体化、操作舒适化(人性化)于一身的产物,是当代高科技的结晶,集中体现了人性化、智能化、高效率的集中统一。

旋挖钻机的不足及使用中的误区分析

不足:旋挖钻机也会受到所施工地层的地质情况、机械的自身因素、操作手等人为因素等各种条件的制约,出现一些目前难以应对的情况,主要不适合硬地层。在旋挖钻机使用的初始阶段,对旋挖钻机的盲目迷信或不了解就容易给人以错觉造成误区,直接影响到旋挖钻机的使用效果。

旋挖钻机也会受地层地质情况的的制约,在硬岩层、较致密的卵砾石、孤石层时,钻进就变得比较困难,不更换钻头,易发生事故。虽然可以针对硬岩层、粒径超过lOOmm的卵石层、直径大于200mm的漂石地层的配备筒式取芯钻头、冲击钻头、冲抓锥钻头,但其实际效率和实际效果与传统的冲击钻机相比,其效果仍然不理想。

误区分析:采用旋挖钻机成孔时,也与其他钻机一样会发生塌孔、缩径等常见的桩基施工事故,发生的原因有主观和客观原因,人为因素和目前机械设备设计的缺陷并存。旋挖钻机的施工工艺因地层不同,方法不同。如果不能对旋挖钻机有一个客观的认识,没有对所在地的地层地质情况有一个深刻的了解,就很难避免发生事故。

遇到易塌陷地层时,采用高质量静态泥浆造壁,同样应严格遵守以前钻机的慢进多扫的技术要求。不能只求体现旋挖钻机钻孔进度和经济效益的优势而饮鸩止渴,忽略泥浆护壁的质量和扫孔的次数,给桩基成孔和桩基灌注留下隐患。旋挖钻机在通过膨胀性土层时,也应该加强扫孔,防止缩径的发生。

严格控制成孔过程中提升斗的升降速度旋挖钻机钻机过程中应严格控制钻进速度,避免钻进尺度过大。若钻机升降钻斗时速度过快,钻斗外壁和孔壁之间的泥浆冲刷孔壁,再加上钻斗下部产生较大负压作用,造成孔壁颈缩、坍塌现象。当钻斗在粉砂层或亚砂土层作业时,其升降速度应更加缓慢。必要时,针对特殊软弱地层,限制钻机作业成孔的时间,不能盲目追求钻进的速度。通过3—4根的试桩,测定掌握最佳的科学成孔时间后,再规范指导旋挖钻机正常施工。

钻机配套钻头及其他设备的结构问题使用有些厂家生产的双门底开式回转斗时,回转斗提升力明显增大,形成活塞效果,极易造成塌孔、缩孔。

回转斗提升时下方产生较大负压,导致提升阻力增大及孔壁收缩、坍塌。这个原因导致一些沿海滩涂软基地区禁止采用旋挖钻机的政策,可喜的是采用通过技术改进,侧壁加焊导流槽,以有利于泥浆的导流,减小桩孔内的负压,可以解决这个问题。同时底盘加焊侧齿,控制回转斗与刀尖间的距离,防止回转斗升降旋转时碰坏孔壁。

成孔后灌注桩基的施工组织

一根桩基从成孔到灌注完毕,需要钢筋工班、砼工班、运输车辆、灌注工班等多方面的组织与配合。旋挖钻机成孔速度快,如果因钢筋笼加工不及时、组织不力等因素、机械故障造成已成孔的桩基不能及时灌注而长时间搁置就宜引发塌孔等事故。

五.总结

桩基施工中选择成孔机械时,需要考虑多方面因素。选择成孔机械时,首先考虑地层地质情况。根据地质柱状图,有针对性的选择成孔的机械。其次是考虑钻机成孔的经济成本、工期、环保和文明施工等因素。

可参照表1进行选择:

旋挖钻机与冲击钻、回转钻机之比较分析

我国地质与水文复杂多样,各类工程要求不尽相同。这就决定了目前是旋挖钻机、回转钻机、冲击钻机等几种成孔机械并存的一个时期。集中继承了螺旋钻机、回转钻机、冲击钻机等多种成孔机械优点的旋挖钻机,在以后的发展中是否能占领更广阔的桩基施工市场,要看旋挖钻机在以后的科技研发和工程实践中,能否针对不足逐步完善。

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作者: wenchaoa

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