旋挖钻机的应用及功效比较

旋挖钻机的应用及功效比较
 
[摘  要] 简略分析旋挖钻机的性能特点及应用，结合工程实际着重阐述旋挖钻机与回旋钻机在性能、工艺、经济上的比较。
[关键词]  旋挖钻机  应用  优势
随着建筑基础的飞速发展，旋挖钻机由其自身的施工速度快、成孔质量高、环境污染小、操作灵活方便、安全性能高、适用性强的特点，使其广泛运用于建筑基础工程的成孔作业中，尤其在公路工程作业中的现浇混凝土钻孔灌注桩，旋挖钻机已逐步闯入回旋钻机的市场。下面就借助于昆安高速公路明波立交桥的旋挖施工灌注桩，浅谈旋挖钻机的应用及功效的比较，
一、旋挖钻机的应用
混凝土质量的改善，桩基础施工技术的完善，灌注桩承载能力的提高，以及城市环境法规的严格执行，混凝土灌注桩几乎取代了其它基础，而成为应用最为广泛的基础。国内外成孔作业中各种钻孔机（回旋钻，旋挖钻机，全套管）的比例也之绝然不同，在国外大直径混凝土灌注桩施工中，旋挖钻机一般占2/3以上，反循环钻机在欧洲市场几乎不再使用，而国内钻孔机产品中回旋钻机的产量占近90%，云南回旋钻机占近92%，而昆安高速公路除了明波立交桥引进了两台旋挖钻机外，其余基本都用回旋钻机成孔（局部点采用冲击钻）。
旋挖钻机一般适用于粘土、粉土、砂土、淤泥质土，人工回填含有部分卵石，碎石的地层，对具有大扭矩动力头的旋挖钻，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3.0米，最大钻孔深度达120米，但通常旋挖钻机适合的深度为50～60米以内，钻孔直径在2米以内。由于旋挖钻机受施工地层的制约，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。由于我国大量的公路桥梁、铁路、水利、城市建设等工程，旋挖钻机潜在的巨大市场已经出现，但由于我国幅员辽阔，地质状况差异较大，经济状况不同，其它桩工机械和钻孔设备仍然存在着发展空间。
昆安高速公路二合同明波立交桥基础为桩基础，桩径2.0～2.5米，桩长70～85米，地质评估中泥炭土分布较广，性质较差，下部砂层分布较广较厚承压水问题突出，40米深度范围内以软塑状粘土或松散、精密饱和状砂性土为主，可塑状褐色、黑色泥炭土层位较稳定，40～60米以中密潮湿～饱和状粉细砂土为主，60～80米以硬塑状亚粘土为主，土质较均匀厚度较大。上述地质还是比较适合于旋挖钻机施工，但从实际考虑，公司还是以回旋钻机为主导地位，并尝试引进旋挖钻机，其型号为意大利MAIT—HR240型，通过实际的施工，真正体会到旋挖钻机的优越性，无论从性能优势、工艺优势，还是经济优势上均让回旋钻机无法相比，

二、旋挖钻机的功效比较
1、旋机钻机的性能相比，
（1）工作效率高：一般传统的钻机的移动方式都有要依赖其他辅助机械，旋挖钻机在这方面就体现出其明显的优势，一方面旋挖钻机可履带自动行走，桩位之间的移位较为方便，桩位对位快速、准确；另一方面，钻杆自动伸缩，在钻进过程中也不用装拆钻杆，自动化程度高。本合同在施工时采用回旋钻机与旋挖钻机，在回旋钻机施工时，无论从施工准备上及操作上较旋挖钻机繁锁。回旋钻机移动桩位时要么通过吊车，要么借助拖运车，同时对位只能通过传统的水平调整及中心调位进行控制。通过在昆安线实际统计相临两墩间（跨径25米）回旋钻机的移位需要时间总计为6.5个小时左右，（从移位～可以开钻的正常时间），而旋挖钻机一般只须要15分钟左右，这样势必缩短了桩基施工的辅助工作时间，工作台班效率明显增加，从而提高工作作业时间。
（2）准确性高：旋挖钻机采用的是 “总功率变量十恒动变量十负荷传感糸统十电液伺服控制，钻机可根据地层软硬程度自动调整扭矩及钻速比例，而不必依赖操作机手的经验；钻机底盘可伸缩及带有自动整平装置，并可使钻机实现“微动，在驾驶室内装有桅杆垂直度仪，钻塔垂直度及钻孔深度，均由电脑控制，使钻机在钻进过程中具有非常高的准确性，同时操作人员可随时了解钻机平稳状况，能有效保证钻孔的垂直度，从而提高成孔质量，这些都是回旋钻机无法达到的水准要求。
（3）场地适应性好：该点优势在昆安线为突出，明波桥位于昆明市区，从施工场地，动力设施上都略差于野外施工，一方面城市的高负荷运转使电压不能稳定工作，同时必须保证车辆的通行，从而使施工场地变得狭窄，这些受限条件正体现出旋挖钻机的优势。首先旋挖钻机所需的动力由其本身所带的柴油发动机提供,无须现场提供大容量的变配电设施,其次从施工场地来讲,不需要提供较大的工作而就工作。
2、旋挖成孔的工艺优势
(1)环保效果明显：目前的传统钻机在钻进过程中多采用泥浆循环方式，虽然泥浆在池中经过一段时间的沉淀,但渣土中仍有大量泥浆,这给弃渣的动输、存放、清理带来很大麻烦，尤其是随着环保对城市建军设越加严格，故此回旋钻机在城市施工将面临更大危机。而旋挖钻机采用动力头形式,利用强大的扭矩直接将土或砂砾等钻渣旋转挖掘，然后快速提出孔外，在不需要泥浆支护的情况下可实现施工,即便在昆安施工中需要泥浆护壁的情况下,泥浆也只是起到支护的作用,而且泥浆含量相当低(稠度1：1)这使污染源大大减少,进而降低了施工成本,也改善了施工环境，特别在昆安线中,该点非常重要。
(2)成孔效率高：由于回旋钻机的自重有限,而又不可能给钻头施加更大的压力,只能慢慢的在自重的压力下慢慢施磨，而旋挖机由于采用动力头装置，动力头的给进力加上钻杆的重量,因此钻进能力强。在昆安明波桥施工中，对于桩长85米桩径2.2 米的回旋钻孔灌注桩，从开始到成孔正常情况下需要6天左右,而本合同引进的意大利MAIT-HR240旋挖钻机正常钻进只需要18个小时,
(3)可增加灌注桩的承载能力：在旋挖钻机成孔中,它仅需要静压泥浆作护壁，所采用的泥浆一般用膨润土、土碱、纤维素等配量，在孔壁不形成厚的泥皮，此外由于钻头的多次上下往返,使孔壁粗糙不易产生缩径，成孔更为规则。而回旋钻机施工,一方面泥浆的制作上随意性大，随着孔内泥浆的变质、变稠易产生孔壁泥皮,同时易出现缩径现象。据有关文献报道,用旋挖钻机成孔的灌注桩比预估的桩基承载力可提高20%。
3、旋挖钻孔灌注桩的经济优势,
根据昆安明波立交桥采用两种不同的施工设备,施工同一性质的钻孔桩,并进行了对比,得出了表中如下结论以作为经济优势对比：
旋挖钻机与回旋钻机成孔对比表

比较项目	旋挖钻机成孔	回旋钻机成孔	对比结果
环境效益	渣土和泥浆量为桩孔体积的1.05～1.1倍费用：98.6元/m	渣土和泥浆量大约为桩孔体积的2.5～3.0倍, 费用：190元/m	环境效益节约费用91.4元/m
人 工	每台钻机一般配备3人，每天一棵桩，折合费用1.06元/米	每台钻机一般配6人，6天成孔一棵桩，折合费用12.6元/米	人工费可降低91%
机械费用	租赁费6500元/天,折算后为:76.5元/m	租赁费950元/天折算后为:67元/m	机械费略高12%
混凝土	混凝土消耗量4.06m3/m	混凝土消耗量4.18m3/m	混凝土节约3/m
直接费用	全部费用约1373元/m	全部费用约1503元/m	费用降低8.6%
工期	每根桩成孔时间 18～20小时	每根桩成孔时间 6～7天	工期缩短 80～86%

总结以上的分析，旋挖钻机无论在性能上、工艺上还是在经济优势上都胜过传统的钻机（回旋钻机）。