摘要:旋挖钻机施工基本要点

1、旋挖钻机用钻具的选用
旋挖钻进施工选用合适的钻具对减少钻具本身的消耗、节约能源、提高成孔的速度和质量，以及整个施工效率的提高起着至关重要的作用。钻具选用不合适会导致钻具本身消耗增加，浪费设备动力能源，还可能会因成孔速度慢而导致孔内事故。
（1） 旋挖钻具的基本类型
旋挖钻具主要有三大类：①旋挖钻斗②短螺旋钻头③岩石筒钻

短螺旋钻头
直螺 单头单螺 通过齿型变化，改变螺距、螺旋升角大小等参数还可派生出若干种钻头种类
双头单螺
双头双螺
锥螺 单头单螺
双头单螺
双头双螺
旋挖钻斗 斗齿型 单底 也可改变齿的型号，桶体的锥度，开合方式派生出若干种钻头种类
双底
截齿型 双底
斗截齿混合型 双底
岩石筒钻 斗截齿
牙轮型
（2）不同地层旋挖钻具的选用
A．旋挖钻斗
旋挖钻斗主要用来钻进地表覆盖土、淤泥、粘土、淤泥质亚粘土、砂土、砂层等较软的地层，还用于钻孔清渣。旋挖钻斗根据底部结构不同可分为单底板土层钻斗和双底板捞砂钻斗，进土口分为单口和双口。根据钻斗筒体直径和钻机类型及其所钻地层，钻斗设计有直筒和锥筒。针对地层情况制定不同的斗齿焊接角度。根据钻进不同地层，切削头设计为耐磨合金钢铲式直斗齿和旋转斗齿、子弹头截齿以及斗齿与截齿混装3种形式。
B．短螺旋钻头
    根据钻进地层不同，短螺旋钻头分为嵌岩短螺旋钻头（图3所示）和土层短螺旋钻头（图4所示）两类。按其头部结构形式分，短螺旋钻头又可分为锥头短螺旋钻头和平头短螺旋钻头。嵌岩短螺旋钻头所用切削具为头部镶焊有钨钴硬质合金的截齿，主要用于钻进风化基岩、胶结性较好的卵砾石地层及永冻土层。土层短螺旋钻头所用切削具为耐磨合金钢斗齿或斗齿加截齿，主要用于钻进地下水位以上土层、砂土层和粒径不大的砾石层。
C．岩石筒钻
对于硬度较大的基岩地层、大的漂石层以及硬质永冻土层，直接用短螺旋钻头或旋挖钻斗钻进都比较困难，需要岩石筒钻配合短螺旋钻头和双底板捞砂钻斗钻进。岩石筒钻分为取芯岩石筒钻和不取芯岩石筒钻两种。岩石筒钻的主要作用在于对孔内岩芯的圆周进行松动掏空，为以后下入嵌岩短螺旋钻头破碎岩芯创造破碎自由面。对于层理发育且各向异性的硬岩地层，用岩石筒钻配合嵌岩短螺旋钻头和双底板捞砂钻斗钻进，能有效的预防孔斜。
（3）气举反循环取芯牙轮钻头
气举反循环取芯牙轮钻头将孔底气举局部反循环工艺用于旋挖取芯钻头，工作原理是：压缩空气通过送风管送到孔底，在抽碴通道内与泥浆混合，混合体比重变轻，造成比重差，射流形成负压，抽吸孔底泥浆和岩碴到捞碴桶内，始终保持孔底切削面干净，达到提高破岩效率的目的。使用该工艺有两个条件：一是孔内有一定的泥浆液柱面，二是要配套空气压缩机和气室。解决了非常坚硬基岩的钻进，但钻头磨损相对较大。
2、旋挖钻机用钻杆的选用
（1）钻机用伸缩钻杆主要有两种形式：一种是摩阻式钻杆，另一种是机锁式钻杆（机锁式钻杆又分为间进加压式和连续加压式）。
（2）摩阻式钻杆一般用于较软地层的钻孔施工，可钻进淤泥层、泥土、（泥）砂层、卵石层、强风化岩层等。机锁式钻杆不但可用于软地层，更适用于较硬地层施工,比如可钻进中风化岩层、弱风化岩层和基岩等。由于机锁式钻杆结构、操作相对摩阻式钻杆复杂些, 事故发生率相对也就较高些。
（3）钻机用伸缩钻杆是旋挖钻机的关键部件，一般都用高强度无缝钢管制成，重量轻，焊接性能好。钻杆在完全缩进状态下被安装到旋挖钻机上。工作时整根钻杆的重量通过最内一节杆的扁头和提引器相连接，作用在主卷扬钢丝绳上。最内一节杆通过焊接（或安装）在其上的圆盘和安装的弹簧、弹簧座（托盘），将其它各节杆托住。钻杆工作时的下放（伸出）是一节节由外向里进行的，提升则是一节节由内向外进行的。正确选用旋挖钻机钻杆,不但可提高旋挖钻机的施工效率，而且也可降低施工事故的发生。
（4）钻杆的主要技术性能参数:
钻杆外径（mm ）                        377～450
钻杆每节长度（m ）                       13～15  
钻杆节数                                      5
     方头尺寸（mm ）                 150x150,200x200
     额定扭矩（KN.m ）                      120～250
钻杆有效长度（m ）                       60～72
（配合钻杆厂家资料）
3、 泥浆的配制
（1）泥浆对钻孔孔壁的稳定作用
旋挖工法是一种无循环液钻进法，使用的泥浆是静态泥浆，泥浆在该工法的应用除了具有悬浮钻渣，减小钻进阻力等作用外，最主要的作用是对钻孔孔壁的稳定作用。
旋挖钻孔深度一般在70m～80m之内，这类地层分布在地表附近，主要是风化残积层、冲击层、洪积层、流砂层，这类地层一旦被钻穿以后，将破坏其原来的相对稳定或平衡状态，使孔壁失去约束而产生不稳定，造成钻进过程中的坍塌、缩径、超径、孔内掉块等现象。
根据不同的地层配制不同的泥浆，通过泥浆在钻孔内维持一定的水头高度，形成对孔壁的静水压力来防止孔壁坍塌；对砂、砾、卵石等松散渗漏性地层，采用泥浆可在孔壁表面形成一层泥皮，有效的阻止孔壁内外相互渗流，起到了保护孔壁的作用。
（2）泥浆的配制
泥浆是由粘土、清水、化学处理剂按一定的配比搅拌配制而成。由于钻孔灌注桩口径大，需要的泥浆量很大，结合经济方面的考虑，通常考虑优先利用所钻地层中的粘土，采用清水钻进自然浆。必要时掺入一定量的膨润土，以改善泥浆的性能。若所钻地层为砂性重、稳定性差、松散易塌地层，就应选择水化性能好，造浆率高、含砂量少的优质粘土或膨润土粉来配制泥浆。
①粘土是组成泥浆的最重要材料
    粘土以高岭石或伊利石为主的膨润土为最常见，但其水化性能差，造浆性能不好，只用于一般地层。而以蒙托石为主的膨润土，水化性能强，吸附性好，是配制低固相泥浆的优质粘土材料。
良好的制浆粘土材料技术指标为：
A．胶体率不低于95％
B．含砂率不高于4％
C．造浆能力不低于8m3/t
②清水
    海水、地下水、河水或性质不明的水，含有大量盐类，将使泥浆的粘度、切力猛增，失水量变大。达到一定浓度时，膨润土就会聚集、沉淀分离，造成对泥浆性能的破坏。
    自来水是配制泥浆最好的一种水。无自来水时，PH值为中性的水也可用于泥浆搅拌。否则，应在泥浆中加分散剂，或使用盐的处理剂。
③泥浆化学处理剂
为了使泥浆的性能满足护壁条件，配制泥浆时按泥浆的性能设计需在泥浆中加入相应的处理剂。按作用不同分为分散剂、增粘降失水剂、加重剂、防漏防坍剂及盐水处理剂等。
（3）各种地层泥浆性能参数的选择
旋挖工法使用静态泥浆，对泥浆性能参数主要侧重于比重、粘度、切力和失水量。泥浆性能参数的选择视地层性质、地下水位高低和承压水头大小综合考虑。
旋挖钻进各种地层的泥浆性能参数选择如下：
泥浆参数
地层 密度
（g/cm3） 粘度
（S） 失水量
（ml/30min） 含砂量
（％） 胶体率
（％）
非含水层粘土、亚粘土 1.03～1.08 15～16 <3 <4 90～95
流砂层 1.1～1.25 18.5～27 5～7 <2
粉、细、中砂层 1.08～1.1 16～17 <20 4～8 90～95
粗砂砾石层 1.1～1.2 17～18 <15 4～8 90～95
卵石漂石层 1.15～1.2 18～28 >15 <4 90～95
承压水含水层 1.3～1.7 >25 <15 <4 90～95
遇水膨胀岩层 1.1～1.15 20～22 <10 <4
坍塌掉块岩层 1.15～1.3 22～28 <15 <4 97
（4）泥浆的回收
旋挖钻进用泥浆，一般情况下，只要对钻孔孔口保护好，特别是灌注砼时孔口、漏斗不漫流水泥浆体，灌注砼被置换出来的泥浆70～80％可以回收，经机械或化学方法净化、沉淀处理后可以再利用。
4、护筒的作用和埋设
（1）护筒的作用：
A、控制桩位，导正钻具；
B、保护孔口，防止孔口土层坍塌；
C、提高孔内的水头高度，增加对孔壁静水压力以稳定孔壁；
D、护筒顶面可作为测量钻孔深度、钢筋笼下放深度、混凝土面位置及导管埋深的基准面。
（2）对护筒及其埋设的要求：
A、护筒内径：护筒内径一般应比钻孔桩设计直径稍大约0.1～0.2m。
B、护筒顶端高度：控制护筒顶端高度其目的是使孔内水位高于地下水位而形成一定的水头，使孔壁在静水压力的作用下趋于稳定。因此，在旱地施工时，护筒顶端应高出地面0.3m；在水域施工时，护筒顶端应高出施工水位1.0～1.5m;若孔壁容易坍塌，则护筒顶端应高出地下水位1.5～2.0m；当孔内有承压水时，护筒顶端应高出稳定水位1.5～2.0m。
C、护筒底端埋置深度：控制护筒底端埋置深度主要是防止护筒内水位较高时，护筒脚冒水，保持护筒稳固。旱地或浅水处，对于粘性土不小于1.0～1.5m；对于砂土应将护筒周围0.5～1.0m范围内的砂土挖除，夯填粘性土至护筒底0.5m以下。深水及河床软土、淤泥层较厚处，应尽可能深入到不透水粘土层内1～1.5m；河床为软土、淤泥、砂土时，护筒底端埋置深度应经过仔细研究决定，但不得小于3.0m。
D、护筒位置埋设偏差：规范JTJ041－89规定了泥浆护壁成孔灌注桩护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm，规范JTJ041－89还规定了护筒倾斜度偏差不得大于1％。