浅析桥梁工程钻孔桩施工钻机选型[1]

摘要： 钻孔桩施工因其具有广泛的适用性、成熟的施工工艺及较低的造价而备受欢迎。钻孔机械的选择是钻孔桩施工中的一大重要因素， 对 成孔速度和成孔质量都非常关键。本文以福州某工程钻孔桩施工中所采用的一些钻机类型的实例， 对钻机的选型作一简单的介绍， 并对施工 过程中出现的相关问题及原因进行简单的论述。 关键词： 钻孔桩施工； 施工技术； 钻机选型 中图分类号： Ｕ４４５．３ 文献标识码： Ａ 文章编号： １６７１－ ９１０７（ ２００８） ０６－ ００３５－ ０３ Ａｂｓ ｔｒａ ｃｔ： Ｂｏｒｅｄ ｐｉｌｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｓ ｐｏｐｕｌａｒ ｆｏｒ ｉｔｓ ｂｒｏａｄ ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ， ｍａｔｕｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｌｏｗ ｃｏｓｔ． Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｉｓ ａ ｍａｊｏｒ ｆａｃ－ ｔｏｒ ｉｎ ｔｈｅ Ｂｏｒｅｄ Ｐｉｌｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｆｏｒ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｑｕａｌｉｔｙ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｙｐｅｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｂｏｒｅｄ ｐｉｌｅ ｃｏｎ－ ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｆｕｚｈｏｕ， ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｍａｋｅｓ ａ ｓｉｍｐｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ， ａｎｄ ｃｈｉｅｆｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｃａｕｓｅｓ ｉｎ ｃｏｎ－ ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒｄｓ ： ｂｏｒｅｄ ｐｉｌｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ； ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ
２ 钻机选型、施工中的性能及问题
收稿日期： ２００８－ ４－ １４
从地质状况来看， 桥址处地质包含了多种性质的岩土， 因
此宜采用地层适用范围比较广的钻机。该工程除主桥２＃主塔
墩桩基的设计桩径在两米以上外， 其余各墩桩基直径均在两
米以下， 主要为１．５ｍ ， 最小为１．１ｍ ， 故在施工中较多选用了冲
进型， 系液压动力头钻机， 由电动机（ 或柴油机） 驱动液压泵动
力头， 动力头驱动钻杆， 钻杆带动钻头回转钻进， 具有扭矩大、
转速高、故障低、钻进效 率 高 的 特 点 ， 适 合 于 铁 路 和 公 路 桥 梁 、
煤矿通风井、港口码 头 及 高 层 建 筑 等 大 基 础 工 程 钻 孔 施 工 ， 可
在孔径!１．７ｍ ～!３．０ｍ ， 岩石单轴抗压强度σｃ≤２００Ｍｐａ 的基岩 中任选孔径下钻进， 钻进深度可达１３０ｍ ， 在覆盖层中的钻孔
直径可达６．０ｍ 。其清孔方式为气举反循环， 即利用送入压缩空
气使泥浆循环（图４） 。
该工程的主桥２＃ 墩 全 部１８ 根!２．２ｍ 桩 基 均 采 用 该 型 旋 转
制， 因此操作集中、方便、省 力 、可 靠 。 另 外 操 作 方 式 也 可 在 自
动冲击与手动冲击中任 意 选 择 ， 冲 程 、冲 次 可 进 行 无 级 或 有 级
调整， 能适应各种施工要求。其冲击方式比较独特， 实现了钻
头平稳提升， 自由下落， 继承了ＣＪ Ｆ－ ２０型钻机反循环连续排渣
的特点。钻头重量大， 冲击功率高， 能适应大口径钻孔桩基施
华渝生说， 直辖十年来， 重庆的城市面貌发生了翻天 覆地的变化。特别是２００４年， 城投公司同时开工了石板坡 复 线 桥 、菜 园 坝 长 江 大 桥 等５ 座 大 桥 ， 每 座 大 桥 的 技 术 含 量 都 创 下 亚 洲 乃 至 世 界 第 一 。如 果 依 照 我 市 当 时 的 财 力 ， 只 能５ 年 开 工 建 设 一 座 大 桥 。这 就 是 我 们 在 投 融 资 体 制 改
的方案， 场地面积很小， 而
ＹＣＪ Ｆ－ ２５ 型 冲 击 钻 机 可 采 用
体积较小的钢板箱作为泥浆
池， 能满足施工场地小的要
求。 ２．４ ＫＴＹ－ ３０００Ｂ 型 旋 转
图３ ＹＣＪ Ｆ－ ２５型冲击钻机
钻
ＫＴＹ－ ３０００Ｂ型 旋 转 钻 机 是 ＫＴＹ－ ３０００Ａ型 旋 转 钻 机 的 改
方便自如， 钻塔液压控
制前倾角度， 对孔口位
方便， 大幅提高了钻孔
图２ ＣＪＦ－ ２０型冲击钻机
效率（ 图２） 。 ＣＪ Ｆ － ２０ 型 步 履 式
反循环冲击钻比较适合于该工程地质分层多的情况， 但在施
工中也出现了一些问题， 诸如因钻进速度相对过快， 锤头又未
及时加焊， 导致孔径缩小， 而再加焊钻进时便发生卡钻， 孔壁
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Ｂｒｉｅｆ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｏｒｅｄ Ｐｉｌｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｂｒｉｄｇｅ Ｐｒｏｊｅｃｔ
林远华 （ 福州市市政工程质量监督站 福建福州 ３５００１１）
重庆建筑
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Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ
人工操作， 自动化程度很低， 因此单位时间内冲击次数少， 钻
进速度小。而且泥浆泵功率也较小， 孔深不大时， 清孔能力尚
能满足， 而随着孔深越来越大， 泥浆上升速率就越来越小， 排
渣效率就变得很低。泥 浆 钻 渣 不 容 易 分 离 ， 需 采 用 施 流 器 、震
４ 结语
在钻孔灌注桩施工中， 钻机的选型及不同机型的有效搭 配， 对工程质量和施工进度都有很大的影响， 根据各种型号钻 机的性能和优缺点， 对所选几种机型加以适当选择搭配， 可有 效提高工程质量， 并减少窝工现象， 增加工程效益。
重庆建设
重庆城建将迎来新一轮高速发展
重庆市城投公司董事长华渝生日前表示， 再用５￣１０ 年， 重庆的城市建设要赶上甚至超过京津沪等大城市。要 实现这样的目标， 尤其需要解放思想、扩大开放。
动器和筛网等设施， 运用起来比较麻烦， 耗时较多。如果泥浆
指标控制不好， 钻渣不能及时浮出， 就容易发生粘锤， 甚至卡
钻。泥浆循环要建立较大的泥浆回流池和储渣池， 需占用大片
场地， 施工中噪音大， 钻渣中渗有大量泥浆， 不便外运， 故其不
适合在市政工程中使用。
２．２ ＣＪ Ｆ－ ２０型冲击钻
ＣＪ Ｆ－ ２０型步履式全液压反循环冲击钻机， 是一种将传统
钻机的基础上改进而来的一种钻机， 主要适用于深基础工程
大口径钻孔灌注桩施工， 其主要特点是钻机为全液压传动， 传
动平稳， 功率消耗小， 过载保护好， 而且施工时噪音较低， 比较
适合于在离居民区近的 、电 一 体 化 ， 操 作 系 统 上 采 用 了 单 板 微 机 控
为扭矩大（ 达２５Ｔ．ｍ ） ， 移动灵活方便， 因其出土速度快， 机械自
动化程度高， 且旋挖钻可根据不同地质配置相应的钻具进行
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施工， 成孔速度远非其他类型的钻机可比（ 图５） 。 旋挖钻在该工程北引桥
岸上钻孔桩施工中运用非常 成功， 充分发挥了其施工效 率高的特点。但在填砂筑岛 施工平台上进行水上施工 时， 因受潮水涨落影响， 孔壁 不稳定， 孔内发生漏浆， 所钻 进的两根桩均发生塌孔， 后 图５ Ｓ ＷＤＭ－ ２５型旋挖钻机 被迫撤回岸上施工。由于桥 址范围内地层主要为砂层、 淤泥、卵石层， 其护壁所用泥浆需要采用高 分 子 聚 合 物 和 纯 碱 等 原 料 制 备 ， 可 有 效 地 控 制 沉 渣 和 缩 径 、保 持 孔 壁 的 稳 定 ， 提 高孔壁磨擦力， 但泥浆制备成本很高。且其钻进时对钻杆的垂 直度要求很高， 不能在软弱不平整地基上就位施工， 否则容易 导致斜孔， 又不适合在水上或地下水较丰富的地层中施工， 故 使用范围受到很大限制。
钻机进行施工， 成孔速度和
成孔质量都较为理想。其主
要缺点就是施工耗电量较
大， 钻机构造复杂， 体积大，
移动不方便。
２．５ ＳＷＤＭ － ２５ 型 旋 挖 钻
图４ ＫＴＹ－ ３０００Ｂ型旋转钻机
ＳＷＤＭ － ２５ 型 履 带 式 旋 挖 钻 适 用 于 各 种 土 质 层 和 砂 类
土、碎（ 卵） 石土或中等硬度以下基岩的桥墩桩基施工。其特点
钢丝绳钻进方法与反循环排渣技术相结合的新型大口径钻孔
桩基施工设备， 既保留 了 传 统 冲 击 式 钻 机 的 施 工 成 本 低 、清 孔
干 净 、沉 渣 量 少 、适 应 地 层 广 的 优 点 ， 又 克 服 了 其 不 能 连 续 排
渣、重 复 破 碎 多 、钻 进 效
率低等不足。采用液压
步履机构， 纵横向移位
地层， 施工成本低廉， 在该工程中主要用于岸上钻孔桩施工，
钻进时采用普通泥浆护
壁， 正循环排渣清孔， 因
钻进过程中冲锤产生的
冲击力对孔壁具有挤压
作用， 所以一般孔壁都
比较稳定， 不易发生塌
孔（ 图１） 。 但在该工程施工中
图１ 单绳冲击钻机
发现， 由于单绳钻机的机身整体稳定性不是很好， 钻进过程中
容易发生移位， 导致偏孔。该型钻机冲程为单程， 冲击时需要
适用范围广， 在普通地层中
３
所有地层
施工成本较低 钻进机效率低
ＹＣＪ Ｆ－
１２
２５
机身震动小，
钻杆拆卸
３
所有地层
排渣连续性好
不方便
ＫＴＹ－
１０
３０００Ｂ
适合于大型基础 耗电量大， 钻机
４
所有地层
施工成孔质量好 拆卸拼装不便
ＳＷＤＭ－
１
２５