1、旋挖钻机现状及前景一、 桩基工法概述1 总体说来，桩基础包括如下施工法：1） 冲击桩- 适用于沙土或卵砾石土质，直径较小，深度较浅，一般用于排桩或楼房支撑，但不适合坚硬岩石施工；2） 反循环- 适用于沙土，不适用硬质地层。且施工时易造成严重污染；3） 全套管/半套管基桩-适用于沙土卵砾石或硬质地层，直径可由 600mm 至 2000mm 以上，适用于各种不同地质。鉴于第 3)种施工法的明显优势，已成为工程设计采用的趋向。2旋挖钻机是可用于全套管/半套管施工工法的一种重要工程设备。作为欧美最普遍的钻孔灌注桩设备，它具有如下特点：1） 适用不同地质工程。只要配备不同钻头，即可用于对付沙层、土层、卵
2、砾石、岩层等不同地质，不受地域限制；2） 适用各种桩基工程。除用于旋挖钻进外，经简单改装后，还可用于长螺旋、地下连续墙等施工；适用范围极其广泛；3） 效率高。在一般土层，钻进进度可达 20-30 米/小时。速度是传统冲击钻机的几十倍；而操作人员只需配备每台班二至三人即可。4） 成孔质量高。由于采用内伸缩全导杆钻进，能保证桩的垂直度，且桩径误差小，孔底残渣量小。5） 机动性强，能独立作业。钻机的安装、拆卸无需辅助设施来完成，且能适应复杂地形的工地。占用空间小，能靠墙操作。6） 安全、环保。由于设备自动化程度高，人员配备简单，大大减少了工地意外事故的发生。同时，钻机噪音低、污染小，已成为越来越多业
3、主的指定施工设备。7） 使用方便、维修简单。主要部件均为较为普遍的原产地部件厂家提供（如泵、发动机、马达、减速机等） ，可直接得到原产地厂家的售后服务支持。同时，设备结构简单，故障率极低。鉴于旋挖钻机以上种种优势，国家计委已将其列为十五期间国家重点发展的十大建筑机械设备之一，其发展目标，即是逐步淘汰原有的各种陈旧施工设备，使我国的基础工程设备水平向国际看齐。二、 旋挖钻机市场前景1. 我国的基础设施建设正掀起了一个新的高潮。主要项目包括：北京申奥配套工程、青藏铁路（二期）、南水北调、西气东输、各主要城市的绕城高速和轻轨（地铁）建设、各地高速公路建设、城市化建设等等。这新一轮的建设开发，为各个桩
4、基施工公司创造了空前的发展机会。由于旋挖钻机作业的明显优势(效率、环保、安全等)，已成为大批重点工程业主的指定施工设备。从以下数据可见一斑。青藏线二期- 2002 年 4 月开始大规模的二期建设，整个项目中旋挖钻机的需求数量为 130 台左右。北京申奥工程-今年北京也将正式开始各个申奥工程的施工，包括二期地铁、轻轨、五环、六环路等等。这些项目至少需要 40 台左右旋挖钻机进行施工。此外还有东三省、河北、河南、山西、陕西、湖北、山东等地，均有重大工程需要旋挖钻机的施工。2. 国家建设管理部门意识到旋挖钻机的诸多优势，并着手制定了多项鼓励政策。这些鼓励政策将对设计、监理、施工单位等产生层层影响。在
5、这种大背景下，原有的低效、高噪、不环保等设备将逐步被旋挖钻机所淘汰。据权威部门统计，按照中国全国基础工程行业的发展，我国旋挖钻机的合理保有量应为 1900 台左右。3我国的旋挖钻机数量与目前的市场需求极不相称。从 80 年代末开始引进旋挖钻机以来，我国至今仅拥有 200 台左右的进口旋挖钻机。相比较而言，新加坡一个城市，即拥有了上百台旋挖钻机，而且每年仍以近二十台的数量进口。从旋挖钻机的需求量来看，我国的旋挖钻机拥有量远未达到其应有的水平。尽管近几年旋挖钻机的进口量有了显著上升（每年进口量约 30-40 台） ，但可以预见，在未来的十年内，旋挖钻机的供不应求的局面将持续下去。 国内有关工程机械
6、生产厂家也已看到了这个商机，并于数年前开始了旋挖钻机的研制。我们是三一重工北京研究院。我公司现有国内最先进的旋挖钻机：SYR200 旋挖钻机及 SYR220 旋挖钻机。我们已经形成年产 20 台以上的生产能力，每月能向社会推出三台旋挖钻机。三、 旋挖钻机投资回报分析作为旋挖钻机的投资方，考虑得最多的便是旋挖钻机的经济效益。现进行数据分析如下（以意大利 NCB公司 18 型钻机为例）：一、初期投资 A钻机,钻具,附属设施 600 万元；共计 6,000,000.-元二、产值 B150 元/立方 x 140 立方/天 x 170 天/年 = 3,570,000.-元/年三、经营成本 C1） 人员开
7、支 9 人 x 1500 元/月 x12 月 = 162,000 元/年2） 柴油 150 天/年 x 1000 元/天 =150,000/年3） 其他易损件/维护成本 （更新附属设施、钢丝绳、斗齿、机油滤芯等）250,000/年4）运输成本 150,000 元5）其他不可预见成本 100,000 元/年总计 812,000.-元/年四、毛利 D=B-C (不含折旧)总计 2,760,000 元/年根据初期投资 A 和毛利 D 的比较可以得知，设备投资的回收年限为 2-3 年左右。以上效益分析，仅基于旋挖钻机光成孔的情况。实际上，旋挖钻机机主往往发挥其作为设备拥有者的优势，包揽其他辅助工作（如
8、下钢筋笼、灌浆等）,在额外成本增加很小的情况下，得到额外的收益。四、 风险分析1鉴于旋挖钻机从事的是基础工程作业，相对其他建筑环节，其资金风险要小得多。项目开发单位往往鉴于对形象进度的要求，对资金下拨比较重视；2同时，由于目前中国旋挖钻机供求关系的极度不平衡，机主往往能自主选择资金有保障，回笼快的业主从事合作。进一步降低了投资回收的风险；3由于意大利厂家旋挖钻机的生产工艺已经相当成熟，钻机的性能能得到长期稳定的发挥。而且， 钻机的核心部件均原产于世界知名厂家（如 O(2)孔壁泥皮薄,有利于增加桩侧摩阻力,保证桩基设计承载力,孔底沉渣少,易于清孔,故成桩质量好;(3)使用较少的泥浆(仅为正反循环
9、钻进所需泥浆量的1/201/10),即可满足钻孔护壁的需要,因而,施工现场整洁,对环境造成的污染小,并且节省了造浆和排污费用,降低了施工成本。2 旋挖钻机性能结构简介2.1 目前,国内常见的旋挖钻机基本都是由国外引进的基本组成及工作原理：各型旋挖钻机均为全液压履带自行式,结构大同小异,都是由主机、履带式底盘、钻架、动力头、加压油缸、主副卷扬等部分组成,并全部安装组合在履带式底盘上。其工作原理也完全相同,都是由全液压动力头产生扭矩,由安装在钻架上的油缸提供钻压力,并通过伸缩式钻杆传递至钻头,钻下的钻渣充入钻头,由主卷扬提拔出孔外。2.2 主要特点意大利、德国制造的各类旋挖钻机虽然能力大小有别、结
10、构上略有差异,但总体性能和质量都比较先进、可靠,有以下特点:机、电、液一体化高度集中,结构紧凑,操纵灵活方便,自动化程度高,采用伸缩式钻杆,节省了人力和加接钻杆的时间,施工中只需一人即可操纵整台钻机,工人劳动强度低;可自行移动,自立桅杆,整个工作机构可在履带底盘上做360回转。因而,现场转移、对孔位灵活方便,辅助时间少;与施工能力相同的常规钻机相比,回转扭矩大,并可根据地层情况自动调整。钻架采用“平行四边形连杆机构+三角形”的支撑结构,非常适合城市狭窄场地的施工;履带底盘可以伸缩。钻架上装有垂直度检测仪,可以检测和显示钻架的偏斜度,并可通过钻机的“微动”系统调整钻架的垂直度;驾驶室控制面板上装
11、有孔深和钻架垂直度显示仪,以及反映发动机、液压系统工作状态的仪表、显示屏及报警装置,有的还装有全电脑操作系统,使操作手能实时掌握钻进深度、钻架垂直度,保证钻孔准确到达设计深度和良好的垂直度;实时掌握各系统工作情况,便于及时采取维修措施,保证钻机正常运转;可实现多工艺钻进,能适应不同地层、不同桩基础处理方法施工的需要。一般类型的旋挖钻机除能进行旋挖钻进外,通过更换工作装置,还可实现跟管钻进和长螺旋钻进。3 旋挖钻机选型应重点考虑的几个问题目前,国外进入我国市场的旋挖钻机种类较多,且价格都比较昂贵,若想买到性能、价格都比较理想,适合自己开拓市场需要的机型,笔者认为选型时应重点考虑以下几个问题。根据
12、本企业所要重点开拓施工的桩基领域,选择钻孔能力适宜的机型。对不同厂家同等钻孔能力,要重点对比动力头额定回转扭矩、主卷扬单绳提拔力、机器重量三个参数,选择三者都较大的机型。认真分析钻机的性能价格比。尽量选择哪些建有完备售后服务系统的厂家的产品。向厂家问清楚动力头额定输出扭矩、液压系统额定工作压力、主卷扬安全系数等衡量钻机实际能力和工作可靠性的重要参数。土层和沙层钻头最好不随主机进口。4 旋挖钻机使用注意事项设备到货前,预先对操作手进行技术培训。尽量不要让钻机经常在极限状态承揽工程时,要充分了解地层情况严防发生卡钻事故。5 旋挖钻机是一种高效能,且价格昂贵的施工设备,若选型合理、使用得当,它将会给
13、企业带来较大的经济效益和社会效益,反之,则可能给企业造成很大损失。因此,在选购与使用时一定要慎之又慎,万万不可马虎。 谈如何使旋挖钻机在特殊地层发挥优势 韦跃海 近几年来,随着我国改革开放及基本建设的向前发展,对公路、铁路、高层建筑、港口码头的基础桩施工,提出了优质、高效、快速的要求。原故有的冲击钻、正、反循环回旋钻机不能满足工程的需要,已被旋挖钻机越来越广泛的投入使用所代替。因此,目前研究、探讨、总结旋挖钻施工技术,无疑具有十分重要的现实意义。1 施工实例及概况2 对旋挖钻机在特殊地层如何发挥性能优势的探讨2 1 钻孔固壁的工艺措施在砂层、松散不稳定地层旋挖钻孔,往往因孔壁掉块坍塌,造成无法
14、钻进。由此看来,钻孔固壁是首当其冲要解决的问题。钻孔介质主要有空气、水、泡沫和泥浆四种。这四种介质中泥浆虽然造价较高,净化不易,但它有独特的护壁作用。所以,对砂层,松散易坍塌层选用泥浆作固壁介质,利用泥浆的性质使孔壁产生一层泥皮,加之泥浆有较大的比重,能将孔壁保护住,不致坍塌,保证正常钻孔。2 2 对现有设备挖潜补缺,使旋挖钻机在特殊地层施展优势 2 2 1 正反循环交替清孔排渣工艺1)工作原理:先利用泥浆泵正循环往孔底压浆,靠泥浆向上翻动力冲起沉淀物,而后用砂石泵工作时吸入形成负压,由于不断的平衡吸渣使管内外形成压力差,产生液流,当流速达到额定数值时将孔底泥砂、钻渣随液流到达地面。2)装置:
15、由泥浆泵、压浆管、砂石泵、吸渣管、排渣闸阀、排渣管等组成。3)作业过程及要点:在砂石泵吸渣管下端头联接 2长相同直经的钢管(视泥浆比重加一些配重块),将吸渣管放入孔内,插到孔底,用吊车或三角架吊住;把泥浆泵压浆管连接在砂石泵排渣管一侧,关闭砂石泵排渣闸阀,开启泥浆泵,使泥浆池中合格泥浆经泥浆泵吸入口泥浆泵压浆管砂石泵排渣口砂石泵吸渣管压入孔底,靠泥浆向上翻动力冲起沉淀物。正循环的主要目的是把沉淀在孔底的泥砂和散落的颗粒状钻渣全部先冲起来。因此,为了冲得彻底,在正循环工作时,用吊车或三角架上的手拉葫芦吊着吸渣管反复上下运动,正循环的时间视沉淀物的厚度,一般沉淀物薄时大约数分钟后,即可转为反循环排
16、渣,其操作方法是在打开砂石泵排渣闸阀的同时开启砂石泵,当确认砂石泵整个循环系统已充满泥浆水,无漏气现象,砂石泵排渣管也已充满泥浆水而正常向外排放时停泥浆泵,砂石泵正式进入反循环清孔排渣。为清孔彻底同样用吊车或手拉葫芦吊着吸渣管反复上下运动。反循环是用砂石泵把孔内含钻渣的泥浆抽吸出来,泥浆池沉淀后的泥浆流入孔内的置换过程,所以也叫换浆法清孔。若孔底沉淀物太厚,一个正、反循环周期不能一次清到孔底,按以上正、反循环作业程序交替反复进行,直到孔深清到位为止。4)清孔的质量要求:清孔即将完毕时,应测孔底排出的泥浆比重与泥浆池流入孔内的泥浆比重,若相等或差值很小,清孔已符合要求。最终清孔后孔底沉淀物厚度应
17、按图纸规定值进行检查,如图纸无规定时,对于直径等于或小于 1.5的摩擦桩,沉淀厚度应等于或小于 300,当桩径大于 1.5,桩长大于 40或地质较差的摩擦桩,沉淀厚度应等于或小于 500。2 2 2 正、反循环交替清孔排渣工艺特点1)利用正循环,一是可将沉淀在孔底的泥砂冲起,二是从砂石泵排渣口一侧向泵及整个循环装置充满泥浆,为转换为反循环做好了准备,减少了利用真空泵启动砂石泵的设备。2)利用反循环,主要是为加快泥浆的上升流速,加强排渣能力。3)砂石泵吸渣管内径大,能通过大粒径的钻渣,适合于抽吸旋挖钻散落到孔底的粒状钻渣。4)清孔速度快。清孔时间视孔径、孔深和钻渣含量而定,一般 30深(1.5
18、)含中粗砂较多的孔,反循环清孔约需 15。5)采用正、反循环交替清孔排渣法,操作简便,速度快、效率高、成本低,技术性能和使用性能优于其它清孔排渣方式。2 2 3 正、反循环交替清孔法应注意的问题1)此工艺方法虽然操作简单,使用方便,但使用孔深只有 6080;2)为保证获得上述有效深度,除提高砂石泵性能,安装时应尽量低于孔口高,还应尽量减小泥浆比重;3)为防止漏气停泵,全部管路和泵的密封都要可靠;4)尽量提高和保持孔内液面高度,以增加泵的效率;5)必须有充足的水源或泥浆池,不使孔内水位下降。3 结语经过认真研究旋挖钻机在不同地质的施工情况得出如下结论:旋挖钻机在粘土、亚粘土、砂卵石层钻孔,确实具
19、有普通回旋钻不可比拟的优势,可是遇到砂层和松散不稳定地层钻孔,其效率一落千丈,其原因不在于钻孔速度慢,而在于没有先进的造泥浆设备和先进的清孔排渣设备相配合;施工效率算总帐,有时还不如普通回旋钻机效率高。一台国产旋挖钻机购价百万元以上,进口机近千万元,如此昂贵的设备,在工程中不能充分发挥它应有的优势,不但造成浪费,加大工程成本,同时对旋挖钻的普及也有一定影响。为此,通过研究总结了多年来国内普通回旋钻机,潜水钻机钻孔固壁,正、反循环清孔排渣设备的技术性能,提出了利用现有设备泥浆泵和砂石泵,采用正、反循环交替清孔排渣的工艺技术,用于旋挖钻机在特殊地层钻孔后清孔排渣。卡钻原因及对策 侯再民 旋挖钻机是
20、我国近年来才引进发展起来的一种施工设备,该钻机以其机、电、液一体化的高度集中、工作系统的优化设计、转场和现场移位灵活等优点,使建筑领域特别是灌注桩领域的面貌焕然一新;同时以其高效率、高质量、无污染等特点占领市场,为多数业主和设计单位所接受。在近年的钻机使用过程中,各使用单位均采取了行之有效的措施,经济效益和社会效益较为可观,但也出现了个别问题。本文针对钻机在施工过程中易发生的、危害较大的事故卡钻的原因作一些分析,并提出相应对策,与同行们共同探讨。1 卡钻的原因所谓卡钻,是指旋挖钻机在钻进或提升过程中,由于非钻机本身的原因,即钻机的各系统工作正常时,出现正反转动作均无法进行、且主卷扬无法将钻杆提
21、起,然后反复重复以上动作,也无法恢复正常工作的情况。根据近几年一些卡钻事故的调查分析,初步认为卡钻的主要原因有以下几方面:(1)在钻进和提升过程中,孔壁发生大面积塌方而造成埋钻,使钻头既无法进行正反转,也无法提起。这种情况在密实度不太大的砂卵层或流砂层较易发生。(2)由于操作手在钻进时操作有误,一次进尺太深,造成孔壁缩径,使钻头筒壁与孔壁间的间隙消失而造成卡钻。此种情况在粘泥层或砂层变为粘泥层时易为发生。(3)钻头边齿、侧齿磨损严重,成孔直径无法保证尺寸要求,使钻筒外壁与孔壁间无间隙,同时钻进过深而造成。(4)由于偶发因素造成2 预防卡钻的措施卡钻是旋挖钻机在施工过程中所出现的问题中较为严重的
22、事故,一旦发生,则不易处理。即使最后将钻头取出,也需付出很大的人力、财力,花费较长的时间,造成很大的经济损失和不良的社会影响,所以我们应以预防为主。预防主要从以下几方面入手:(1)开钻前要充分研究地质报告,掌握地层情况,同时在施工过程中密切注意地层变化。(2)操作手在深层钻进时要控制进尺(3)制作钻头时应注意钻筒尺寸，同时应保证钻头挂勾有效,避免意外脱勾。(4)要注意钻机本身的及时保养和维修,避免因钻机出现故障而造成长时间停钻。(5)调整好护壁液的密度和粘度,使孔底能在一定时间内无沉渣,以保证设备偶然出现故障后有充分的时间排除。3 卡钻处理措施(1)分析造成卡钻的原因,尽快测量卡钻深度,分析地
23、层等因素,以便采取相应对策。(2)根据分析出的原因,采取相应对策。由于塌孔或设备自身原因造成的卡钻,沉渣厚度大,要首先清孔,然后再用钻机或辅助设备处理。由于非塌方因素造成的卡钻,沉渣不多时,应首先采取自救措施,另外也可以适度起升桅杆,以增大对钻杆的起吊能力，以上方法只能在卡钻初期使用。如果自救无效时,要改用辅助设备处理。其方法主要包括直接起吊法、钻头周围疏通法、护壁开挖法。天锐广告服务条款 杭州天锐贸易有限公司是一家致力于引进最新国外先进旋挖钻机产品及相关配套装置的企业。本着专业、创新、求实和诚信的精神，天锐公司努力与用户分享全球行业最新技术，并为用户提供符合国情的高性价比产品。天锐公司深知一个好的产品，更需要好的支持。目前，在江苏设有旋挖钻机技术研发中心和组装基地，为用户提供本土化的优质服务，同时将开发国内组装旋挖钻机，为用户提供更多选择。此外，在意大利米兰市设有办事处，始终确保国内用户能分享欧洲最新的行业讯息和高性价比产品。 我们相信，只有更专业，才能更领先。
