旋挖钻机在输电线路施工中的应用初探

浙江省送变电工程公司 陈赵献 鲍庆 王成波 廖玉龙

【摘 要】本文通过对旋挖钻机的施工特点、适用范围、工艺原理、工艺流程等进行分析，探讨旋挖钻机成孔灌注桩技术在输电线路灌注桩基础施工中的应用，以达到提高施工效率、效益及施工质量的目的。

【关键词】 旋挖钻机 输电线路 施工

1、前 言

旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械，目前广泛用于市政建设、公路桥梁、铁路、水利、高层建筑等基础桩施工工程。旋挖钻机成孔灌注桩技术被誉为“绿色施工工艺” ，具有工作效率高、施工质量好、尘土泥浆污染少、机动灵活及多功能特点，并适应我国大部分地区的土壤地质条件。旋挖钻进工艺代表了当今的先进水平，具有巨大的发展潜力，是今后桩基施工技术的发展方向之一。

旋挖钻机是一种多功能、高效率的灌注桩桩孔的成孔设备，可以实现桅杆垂直度的自动调节和钻孔深度的计量；旋挖钻孔施工是利用钻杆和钻斗的旋转，以钻斗自重并加液压作为钻进压力，使土屑装满钻斗后提升钻斗出土；通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置换护壁，反复循环而成孔。此方法自动化程度和钻进效率高，钻头可快速穿过各种复杂地层，在桩基施工中具有非常广阔的前景，同样也适用于输电线路复杂多变的工况。

2、施工特点

旋挖钻机为全液压驱动，电脑控制，能精确定位钻孔、自动校正钻孔垂直度和自动量测钻孔深度，最大限度地保证钻孔质量，具有自动化程度高、成孔速度快、质量高的特点。同时可在水位较高、卵石较大等用正、反循环及长螺旋钻无法施工的地层中施工，目前在我国的公路、铁路、桥梁和大型的建筑物的基础桩施工中均有采用。

旋挖钻机采用履带底盘承载，接地压力小，适合于各种工况，行走移位方便，机动灵活，对桩孔的定位非常准确、方便。由于旋挖钻机通过钻头旋挖取土，再通过凯式伸缩钻杆将钻头提出孔内再卸土。旋挖钻机使用泥浆仅仅用来护壁，而不用于排碴，成孔所用泥浆基本上等于孔的体积，且泥浆经过沉淀和除砂还可以多次反复使用，大大降低了现场排污，可以有效地提高了文明施工的水平，环保功能突出。同时旋挖钻机在孔壁上形成较明显的螺旋线，有助于提高桩的的摩阻力。

旋挖钻机自带柴油动力，缓解施工现场电力不足的矛盾，并排除了动力电缆造成的安全隐患。

3、适用范围

旋挖钻机一般适用粘土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地层，借钻具自重和钻机加压力，耙齿切入土层，在回转力矩的作用下钻斗同时回转配合不同钻具，适应于干式（短螺旋）、湿式（回转斗）及岩层（岩心钻）的成孔作业。根据不同的地质条件选用不同的钻杆、钻头及合理的斗齿刃角。对于具有大扭矩动力头和自动内锁式伸缩钻杆的钻机，可以适应微风化

岩层的施工。

目前，旋挖钻机的最大钻孔直径为3m，最大钻孔深度达120m，（主要集中在40m以内），最大钻孔扭矩620kNm。

4、工艺原理

旋挖钻机的钻进工艺即旋挖钻机采用静态泥浆护壁钻斗取土的工艺（当然也有干土直接取土工艺，视工地现场地层条件而定），是一种无冲洗介质循环的钻进方法，但钻进时为保护孔壁稳定，孔内要注满优质泥浆（稳定液）。

旋挖钻机钻孔取土时，依靠钻杆和钻头自重切入土层，斜向斗齿在钻斗回转时切下土块向斗内推进而完成钻取土；遇硬土时，自重力不足以使斗齿切入土层，此时可通过加压油缸对钻杆加压，强行将斗齿切入土中，完成钻孔取土。钻斗内装满土后，由起重机提升钻杆及钻斗至地面，拉动钻斗上的开关即打开底门，钻斗内的土依靠自重作用自动排出。钻杆向下放关好斗门，再回转到孔内进行下一斗的挖掘。

旋挖钻机行走机动、灵活，终孔后能快速的移位或至下一桩位施工。钢筋笼加工制作、吊放，混凝土浇灌工艺同其它桩基施工。

5、工艺流程及操作要点 5.1施工工艺流程

钻机就位开孔 设置护筒并注入稳定液 旋挖钻进 清孔 钢筋笼加工 下放钢筋笼 泥浆制备 起钻卸土、外运

由流程图可知，旋挖钻孔灌注桩的特别之处在于制备泥浆和补充泥浆，在钻孔过程中，要制备符合性能指标的泥浆，同时要及时补充泥浆，以确保孔内水头压力，防止塌孔。 5.2施工要点 5.2.1泥浆制备

现场设泥浆池（含回浆用沉淀池及泥浆储备池）一般为钻孔容积的1. 5～2. 0倍，要有较好的防渗能力。在沉淀池的旁边设置渣土区，沉渣采用反铲清理后放在渣土区，保证泥浆的巡回空间和存储空间。

护壁泥浆再生处理：施工中采用重力沉降除渣法，即利用泥浆与土渣的相对密度差使土渣产生沉淀以排除土渣的方法。现场设置回收泥浆池用作回收护壁泥浆使用，泥浆经沉淀净化后，输送到储浆池中，在储浆池中进一步处理（加入适量纯碱和CMC改善泥浆性能）经测试合格后重复使用。 5.2.2埋设护筒

桩基定位后，根据桩定位点拉十字线钉放四个控制桩，以四个控制桩为基准埋设钢护筒，为了保护孔口防止坍塌，形成孔内水头和定位导向，护筒的埋设是旋挖作业中的关键。

护筒选用10mm厚钢板卷制而成，护筒内径为设计桩径+20cm，高度2.0m，上部开设2个溢浆孔，护筒埋设时，由人工、机械配合完成，主要利用钻机旋挖斗将其静力压入土中，其顶端应高出地面20cm，并保持水平，埋设深度1.8 m，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm。护筒埋设要保持垂直，倾斜率应小于1.5％。 5.2.3钻孔定位

在桩位复核正确，护筒埋设符合要求，护筒、标高已测定的基础上，钻机才能就位；桩机定位要准确、水平、垂直、稳固,钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线。旋挖钻机就位后，利用自动控制系统调整其垂直度，钻机安放定位时，要机座平整，机塔垂直，转盘（钻头）中心与护筒十字线中心对正，注入稳定液后，进行钻孔。 5.2.4钻进成孔

成孔前必须检查钻头保径装置，钻头直径、钻头磨损情况，施工过程对钻头磨损超标的及时更换；根据土层情况正确选择钻斗底部切削齿的形状、规格和角度；根据护筒标高、桩顶设计标高及桩长，计算出桩底标高，以便钻孔时加以控制。

钻机就位时，必须保持平整、稳固，不发生倾斜。为准确控制孔深，应备有校核后百米钢丝测绳，并观测自动深度记录仪，以便在施工中进行观测、记录。

钻进过程中经常检查钻杆垂度，确保孔壁垂直。钻进过程中必须控制钻头在孔内的升降速度，防止因浆液对孔壁的冲刷及负压而导致孔壁塌方。同时根据地层、孔深变化，合理选择钻进参数，及时调制泥浆，保证成孔质量。

在进入沙层和卵石层时，应适当减慢进尺速度，提高泥浆的稠度，减小每个

钻进回次的进尺量，保证孔壁稳定。

钻进施工时，利用正铲及时将钻渣清运，保证场地干净整洁，利于下一步施工。

钻进达到要求孔深停钻后，注意保持孔内泥浆的浆面高程，确保孔壁的稳定。 5.2.5钢筋笼制作、吊放

旋挖钻机的一个显著优点就是成孔快，且成孔后孔底沉渣很少。所以只要在钢筋笼制作、安装上采取合理措施，避免安装时钢筋笼刮伤孔壁，就可以大大地降低沉渣厚度，有效防止塌孔的发生。

通长钢筋笼采用一次吊放，应保证整体、平直起吊，笼子吊离地面后，利用重心偏移原理，通过起吊钢丝绳的滑运并稍加人力控制，实现扶直，起吊转化为垂直起吊，以便入孔。入孔时应轻放慢放，入孔不得强行左右旋转，严禁高起猛落、碰撞和强压下放。钢筋笼安装完毕以后，必须立即固定；笼子到位（孔底）时要复核笼顶标高。 5.2.6 安装导管

导管直径、长度应与孔深配套（距孔底0.5m左右）；导管入孔内后，应放到孔底，以便核对导管长度及孔深，然后提起30～50cm，进行二次清孔。初灌量应保证混凝土扩散后，导管埋入深度不小于0.8m，为防止混凝土与稳定液混合，在灌注混凝土前，用充气球胆浮于管内。下放导管时，丝扣要对正、扭紧，不得碰撞钢筋笼，导管直径300 mm，标准节长3 m，调整长度0.5m、1.5m、2.0m各一节。 5.2.7浇灌混凝土

在浇灌混凝土过程中，要经常检查导管埋置深度，要连续浇灌混凝土，不得