钻孔灌注桩成孔钻机选型分析

钻孔灌注桩成孔钻机选型分析摘要
灌注桩基础施工工艺过程繁多，在整个施工过程中，关键环节是钻孔。

所以
钻机机械的选用就显的尤为重要，其他工艺过程的机械选择随钻孔机械而进行相
应的配套选用。

钻孔机械就是灌注桩基础施工的主导机械，所以我们应当根据所
施工工程整体的设计要求，知晓不同撞击的性能参数，做出不同类型桩机的选择，明确桩机所使用的范围以及相适合的工况。

关键词：桩机类型、性能测试、使用范围
正文
一、桩机选用依据
1.选择桩机类型是，必须根据钻孔位置的地质（土壤及土层结构）情况，结
合钻机的性能参数，从而做出适合的选择
2.钻机的型号应根据设计钻孔的直径和深度结合钻机钻孔能力而定
3.每台钻机都会配备适用的不同型号的钻头，而钻头的选择也应该根据地址
结构情况而选择
4.钻机的选择需要考虑钻机平台塔架设立的难易程度，钻机的运输条件及钻
机安装场地的水文、地质、钻机钻进反力等情况，力求所选钻机结构简单，工作
可靠，使用及运输方便。

5.钻机的选择需要考虑其生产率应符合工程进度的要求，在保证工程质量和
工作进度的前提下，生产率也不需要过大，因为产率高的钻机费用肯定高，从而
导致成本变高，工程造价高。

6.若工程队需要配备多台钻机时，应该尽量统一型号及规格，这样便于管理。

7.综合现场各种因素，力求经济实用。

适用
范围
使用条件
冲击
成孔
用于各种地质情况
冲抓
成孔
用于一般粘土、砂土、沙砾土
旋转正、饭循环钻孔成孔
用于一般粘土、砾土、砂砾土等土层，在沙砾或风化岩层中亦可应用机械旋转钻孔，但砾石粒径超过钻杆内径时不宜采用反循环钻孔。

潜水
钻成孔
用于粘性土、淤泥、淤泥质土、砾土
螺旋
钻成孔
用于地下水位以上粘性土、砾土、及人工填土
钻孔扩底
用于地下数位i欸以上坚硬塑粘性土，中密以上砾土
人工
成孔
用于地下水位以上粘性土、黄土及人工填土
二、机械类型
目前，钻孔灌注桩常用成孔机械有以下几种：潜水钻机、回旋钻机、冲击钻机、长螺杆钻机和旋挖钻机，下面依次阐述不同钻机的特点，为对比分析各钻机在工程建设成孔灌注桩领域的施工优劣势做充分准备。

1.潜水钻机
潜水钻机是一种旋转式钻孔机，其防水电机变速机构和钻头密封在一起，由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔，注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒、石渣排至孔外。

該种钻孔灌注桩适用于粘性土、粘土、淤泥、淤泥质土、砂土、砂砾夹层、软质岩层等地层。

钻机以潜水电动机作动力，工作时动力装置潜在孔底，电动机防水性能好，运转时升温较低，过载能力强，耗用动力小，钻孔效率高，施工成本低。

但潜水钻机不适用于碎石土层、超过10cm的卵砾夹层、卵石地层及基岩施工，且成孔时采用泥浆护壁，易造成现场泥泞，采用反循环钻孔时，如土体中有较大石块，则容易卡管并易导致桩侧土层和桩尖土层松散，使桩径扩大灌注混凝土灌注超量。

1.回旋钻机
回转钻机是一种在我国应用时间最长、范围最广、市场保有量最大的成孔机具，该种钻机除在卵、砾石层钻进较为困难外，在其它各种常见地层均有良好的适用性。

回转钻孔灌注桩根据排渣方式的不同分为正循环和反循环两种，反循环又细分为泵吸、气举、孔底泵送（射流）三种。

在素土层、粘土层及砂土层常采用正循环，在卵石层、砂卵石夹层、岩石层及孔底清渣常采用反循环。

根据地层不同，钻头可采用不同形式，特别是在钻进坚硬岩石层时需配置滚刀钻头或牙轮钻头，回转钻机的钻孔直径可达2～5m，深度可达百米。

正（反）循环钻成孔灌注桩具有应用范围广、护壁效果好、成孔质量高，施工无震动、无噪音、机具操作方便、造价较低等特点。

但此种钻孔灌注桩施工速度慢且仅适用于单一粘性土、砂土、卵石土层中，在多种土层地质结构中，遇软硬土层过渡地层，因成孔垂直度仅靠钻杆及钻头自重来保证，遇软硬土层过渡地层时，钻头和钻杆会偏向软弱土层方，导至桩基成孔弯曲，无法保证桩基施工质
量。

同时施工现场用水量大、泥浆排放量大，扩孔率较难控制，又很难在卵石、
漂石、基岩上施工，特别是在坚硬地层中进度缓慢，施工成本直线上升。

1.冲击钻机
冲击钻机成孔是采用一定功率的卷扬机带动一定质量的冲击钻头（或
称冲锥），在一定的高度内周期性地做自由落体运动，由势能转换成动能，冲击
破碎岩层或冲击紧土层形成桩孔，再用捞渣筒或泥浆循环将细小的岩渣颗粒排出，如此不断冲击不断捞渣，直至达到设计要求的深度。

冲击钻机成孔，必须造浆，
一方面起悬浮钻渣的作用，另一方面起护壁的作用，特别是在砂卵石层中冲孔，
泥浆护壁防止塌孔起了重要作用。

冲击钻机的优点：①构造简单，容易组织进场；
②对施工场地没有过大的选择和要求，能在旋挖钻机不能进入的场地完成钻孔工作；③造价比较低。

冲击钻机的缺点：①效率慢，②由于需要采用泥浆，如果组
织管理不到位，容易污染环境，③如果发生掉钻卡钻，处理十分困难，延误工期
1.长螺杆钻机
长螺旋钻孔灌注桩成孔属干作业、非挤土灌注桩范畴，是用长螺旋钻孔机的
螺旋钻头在桩位处就地切削土层，被切土块钻屑随钻头旋转，沿带有螺旋叶片的
钻杆上升，自动排出孔外的成孔方法。

长螺旋钻孔灌注桩适用于各类填土、粘性土、粉土、粉质砂土、碎石类土，
具有震动小、噪声低、不扰民、钻进速度快、无泥浆污染、桩身质量好、地层的
适应性强、造价低等特点，并且根据需要，调整压力，桩径范围在0.3～1.2m之
间可调，钻孔深度一般为10～35m。

但长螺旋钻机不适宜大粒径卵石、卵砾夹石层、漂石地层施工，桩底不能入岩，一般桩径较小，单桩承载力低，并且机身庞大、自重大，运输成本高。

1.旋挖钻机
旋挖钻机成孔，首先是通过钻机自有的行走功能和桅杆变幅机构，使得钻
机能正确的就位到桩位，利用桅杆导向下放钻杆将底部带有活门的桶式钻头置放
到位，钻机动力装置为钻杆提供扭矩、加压装置通过加压动力头的方式将压力传
递给钻杆钻头，钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻头内，然后再由钻机提升
装置和伸缩式钻杆将钻头提升出孔外卸出岩渣，这样循环往复，不断地钻岩土、
取岩渣，直至钻至设计要求的深度。

旋挖钻机的优点：①一机多用，是一种适应
不同施工方法施工对象的大型工程机械，除可进行旋挖钻孔外，还可以进行套管
或全套管钻进，在覆盖层厚易坍塌的土层中钻孔更显示其优越性能。

②设备性能
先进，自动化程度高，劳动强度低，旋挖钻机是一种履带式全液压自行式钻机，
操作灵活，在施工现场内可自行移动，对准孔位中心方便快捷。

③钻进效率高，
旋挖钻机可根据地层情况配置不同钻头，既能在粘性土层中快速钻进，也能在砂
卵石、孤石、漂石及较硬岩石地层中钻进。

因旋挖钻机钻头直接从孔内取岩土渣，故其钻进速度非常高。

④环境污染小，旋挖钻机为干式或无循环泥浆钻进，因此
施工现场整洁。

旋挖钻机与冲击钻机相比振动小，噪音低。

旋挖钻机的缺点是：
在高填方建筑场地条件下，塌孔控制技术难度大，必须采用钢护筒跟进；无论是
干式或湿式钻进，桩底沉渣不易清除而造成沉渣较厚，不得不采用吸渣泵清除沉渣；旋挖钻机在桩基不多且处于场地窄小、陡坡的情况下，不够经济。

结束语：
在工期紧桩基数量大，地质场地允许情况下，旋挖钻机因施工效率高，成孔
质量好，环保等多方面的优势，应该优先选择。

冲击钻机可以适量使用。

人工挖
孔在场地狭窄无法使用机械的情况下，可以考虑使用，但必须事先做好安全防范
保障措施。

根据SKP项目，现场面积较大，可布置多部钻机在施工面上作业，所
以根据经济和效率平衡的情况下，我们选择了回旋钻机。

可以满足施工进度的要
求的同时，也保证了利益的最大化。

参考文献
[1] 杨秀飞.山区人工填筑土层桩基施工技术[J].黑龙江
交通科技，2016，39（7）：128-129.
[2] 宋芃，段军朝，王曌龙.深水钻孔灌注桩基成孔遇阻
处理技术[J].施工技术，2017，46（07）：73-75.
[3] 张龙飞.深层流砂岩石层中的桩基的成孔技术分析[J].江西建材，2016，（03）：124.
[4] 周旋.山区岩溶地带桥梁桩基成孔技术比选分析[J].
筑路机械与施工机械化，2016，33（08）：99-102。