旋挖钻孔桩的优势
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[摘要] 以旋挖钻在实际工程中的应用状况为基础,分析比较了其与传统钻机在性能和成孔工艺方面的区别,应用具体实例,比较了回旋钻与旋挖钻的施工成本,表明了旋挖钻施工钻孔灌注桩工艺的优势。
[关键词] 旋挖钻成孔工艺承载力成本
中图分类号： U443.15+4 文献标识码： A 文章编号：
旋挖钻因其施工速度快、成孔质量高、环境污染小、操作灵活方便、安全性能高及适用性强等诸多优势，成为工程界钻孔桩施工的主要成孔设备。传统的冲击钻和回旋钻成孔，由于本身及钻孔工艺的原因，与先进的旋挖钻相比，其钻进效率、施工质量、环境保护及经济效益都有明显的劣势。目前，我国工程界使用的旋挖钻大多是引进德国、日本、意大利的产品。由于动力强大、速度快，已在我国建筑市场上凸显出来。在中国十五冶重钢新区线棒材项目工地，钻孔桩采用旋挖钻施工，大大节省了成本，保护了场内的环境，加快了工程进度。
1 与传统钻机的性能比较
1.1效率高
传统钻机的移动方式为牵引平台、滑撬、液压步履等，移动速度慢或要依赖其它辅助机械。旋挖钻在工效方面有明显优势。如BG－25型旋挖钻配置可自动行走的履带式底盘，美国卡特CATC－15型发动机为整车提供了365KW的强大动力，使它行走时更快、更准。旋挖钻利用钻机动力头下埋井口护筒，钻杆自动伸缩，钻进过程中不用拆装,节省了人力和加接钻杆的时间，辅助时间少，自动化程度高，工效明显提高。同直径、长度的桩基，旋挖钻施工所需的时间只是同回旋钻的1/5左右。
1.2准确性高
BG－25型旋挖钻采用全电脑控制，自身调整各项技术指标,保证钻机的孔位、垂直度、孔径、孔深等各项技术指标全部达到规范和设计要求。旋挖钻机可根据地层的软硬自动调整扭矩及钻进比例，不必依赖操作手的经验。钻机底盘可伸缩，并带有自动整平装置，可使钻机微动。在驾驶室内装有桅杆垂直度仪，钻塔垂直度及钻孔深度由电脑控制，使钻机在水平就位、垂直调平时具有非常高的准确性。钻进过程中操作手可随时了解钻机的平稳状态，提高成孔效率、确保成孔质量。
2 与传统钻机的工艺比较
2.1环境污染小
目前国内的传统钻机多采用连接钻杆形成，在钻进过程中多采用泥浆循环方式，钻渣泥浆的混合物经过沉淀后泥浆又回到孔内不断的循环，钻渣不断被带到地面，尽管经过一段时间的沉淀，但渣土中仍有大量泥浆。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，然后利用旋挖斗快速提出孔外，在不需要泥浆支护的情况下，可实现干法施工，即使在特殊地层需要泥浆护壁的情况下，泥浆也只起支护作用，钻削中的泥浆含量相当低，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，成孔效率高。
2.2成孔效率高
旋挖钻比传统钻机的适应性更广泛，在硬土地层，由于传统钻机自重有限，不可能给钻头施加更大进尺压力，只能靠钻杆、钻头的自重慢慢地磨。而旋挖钻由于采用动力头装置，动力头的给进力加上钻杆自重，因此钻进能力更强。
由于旋挖钻进钻头直接从孔内提取岩土，故其钻进速度非常高。根据重钢新区线棒材工程的实际统计和测算,在高位回填土地层中，旋挖钻机的钻进速度可达10～12m/h, 回旋钻机的钻进速度可达1.2～2m/h,旋挖钻机的成孔速度是回旋钻的5倍～10倍。
2.3可有效提高桩基的承载力
旋挖钻成孔工艺完全与传统钻机不同，它在钻孔过程中仅需要静压泥浆作护壁，泥浆一般用膨润土、火碱、纤维素等配置，在孔壁不会形成厚的泥皮。此外由于钻头的多次上下往复，使孔壁粗糙、不易产生缩径，成孔更规则。同时孔底沉渣少，易于清孔，有利于提高桩端承载力。因此与传统的钻孔桩相比，旋挖钻孔灌注桩的承载力要高，特别是摩擦桩。据有关资料报道，比估计的承载力要高约20％。
3 旋挖钻应用实例与成本分析
重钢新区线棒材工程。厂房基础和设备基础设计为人工挖孔桩和钻孔灌注桩，桩径为1.0m、1.1m两种，桩长为20～33m不等，地层为高位回填土层，嵌岩岩性为中风化泥岩和中风化砂岩。全场桩基共有1800根，由于工程量大、工期紧，我单位除采用人工挖、回旋钻机外，还使用了六台旋挖钻。对回旋钻、旋挖钻两种成孔工艺在纯工作时间内进行现场考察，进行对比得出以下结论：
3.1 工效
桩长20～30m左右,回旋钻每根桩成孔时间约为20小时，旋挖钻每根桩成孔时间约为4小时，工效可提高5～6倍。
3.2 环保
由于旋挖钻采取了非水介质取土，只需要少量泥浆护壁和清孔，大大减少了泥浆的需求和排放，减少了环境污染。回旋钻产生的渣土和泥浆约为桩体砼的2倍，而旋挖钻成孔由于泥浆可重复使用，排出的渣土仅为桩体的1.1倍，环保效益明显。
3.3 工费
回旋钻每班配3～4人，每班两天可成孔1根桩（20～30m），折合费用40元/m左右。旋挖钻每班配4～5人，每天一班班可成孔5根桩(约130m),折合每米费用5.5～6元。两者相比，人工费可降低约85％。
3.4 机械费
根据市场情况，回旋钻租赁价格为1300元/天，以每天平均工作10小时计，每天可成孔20m左右，折合机械费约65元/米；旋挖钻租赁价格约为9000元/天，以每天平均工作10小时计，每天可成孔130m左右，折合机械费约69元/米。通过比较可知，旋挖钻的机械费略高于回旋钻约6％。
3.5 总直接费
直径为1.0m的桩基，采用回旋钻成孔，总直接费约为695元/m，采用旋挖钻成孔，总直接费约为590元/m，费用可降低15.1％，其中总直接费所包含的工程内容为：钻孔、清孔、泥浆处理、砼浇筑等全部施工过程，不含钢筋制作安装费用。
4旋挖钻成孔施工成本分析
重钢线棒材工程，采用日本福田-280型旋挖钻施工，经长期现场跟踪测定得出，桩径φ1.0m内、桩长30m内、高位回填土层，旋挖钻成孔工艺（不含渣土外运）的人工、机械、材料成本情况见表1（不含渣土外运）：
表1 旋挖钻成孔工艺的成本情况
以上分析折合成单价为159.6元/m。
5结语
综上所述，旋挖钻施工钻孔灌注桩工艺在设备性能、环境效益、地质适应性、工程进度、工程质量控制和施工成本上与回旋钻机钻孔工艺相比均具有较多优势。尽管一次性投入较大，但工效高、成孔费等经济指标比其它方法低，是一种理想的施工工艺。我国旋挖钻机的大量使用只是近几年，目前缺乏工法的研究，尚未编制施工规范,建议有关部门尽快制定相关的质量控制标准，促进旋挖钻机在我国基础建设中的发展。