旋挖钻与回转钻施工钻孔桩的技术经济比较分析

旋挖钻与回转钻施工钻孔桩的技术经济比较分析翁翔宇

摘要本人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回转钻机在性能和成孔工艺方面的区别,应用具体实例进行技术经济比较，表明了旋挖钻相对回转钻在本项目施工钻孔灌注桩存在较明显的优势。

关键词旋挖钻成孔工艺承载力成本

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。传统的回转钻成孔，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、环境保护及施工安全都存在明显的劣势。旋挖钻适宜施工的地质条件为淤泥质土、粘土、砂土、卵石碎石层、强风化岩等地层(如果换用岩心钻头可以进入中风化层)，和本工程地质条件很接近。本工程钻孔桩采用旋挖机施工，可以满足当地政府对环境保护(大量泥浆外运，造成大量污染，且临海政府根本就没有指定允许倒弃泥浆的地点，目前外运的泥浆等于在偷倒)要求，并可大大加快工程进度，另外根据各方面资料反映，由于成桩质量好，相对回转钻能够有效提高桩基承载力20%以上，再有旋挖机自带柴油动力，能缓解施工现场电力不足的矛盾，并排除了动力电缆造成的安全隐患，另外根据各方面综合成本的比较，两者综合成本相差不多。

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FR628D型旋挖钻配置可自动行走的履带式底盘，美国卡特CAT C9型发动机为整车提供了261KW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转钻的1/3-1/4左右。

1.2准确性高

旋挖钻采用的是全电脑控制，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。

根据实际测算，淤泥质黏土地层采用回转钻钻机产生的泥浆是桩体混凝土的2.5,3倍，初步估算1万方左右桩基砼要产生2.7万方泥浆，将造成城市大面积的污染。根据临海泥浆处理市场价60元,m3的费用计算，本工程泥浆处理费用过百

万。若采用旋挖钻只需处理与桩体砼同等数量的泥土即可。随着环保对城市建设对环保愈加严格，传统回转钻机面临更大危机，而旋挖钻依靠它污染小的优势，已占据了大部分工程市场。

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。根据实际统计和测算,在淤泥质黏土地层中，旋挖钻机的钻进速度可达8,10m/h, 回转钻机的钻进速度可达2,4m/h,旋挖钻机的成孔速度是回转钻的3倍,5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

浙江省嘉兴市申嘉湖高速公路第J6标段主体工程为观音桥枢纽互通。桥梁基础设计为钻孔灌注桩，桩径为1.0m、1.2m、1.5m三种，桩长为30,60m不等，地层为淤泥质黏土及粉砂夹层。全标段桩基共有1982根，由于工程量大、工期紧，施工单位除采用回转钻机外，还使用了三台旋挖钻，实际施工中现场施工员、技术员以FR628D型旋挖钻机为主，对回转钻、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40m左右,回转钻每根桩成孔时间约为23小时，旋挖钻每根桩成孔时间约为6小时，工效可提高3,4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

2.5,

3.0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，按嘉兴市泥浆处理市场价，每m3桩体砼可节省费用约35,45元，环保效益明显。 3.3 人工费

回转钻每班配3,4人，每天两班可成孔1根桩(约40m)。旋挖钻每班配2,3人，每天两班可成孔4根桩(约150m)。 3.4 机械费

根据市场情况，回转钻当时租赁价格为1300元/天，以每天平均工作14小时计，每天可成孔40m左右，折合机械费约32.5元/米;旋挖钻租赁价格约为6000元/天，以每天平均工作14小时计，每天可成孔150m左右，折合机械费约40元/米。通过比较可知，旋挖钻的机械费要高于回转钻约23,。

4 结语

综上所述，旋挖钻施工钻孔灌注桩工艺除去单位机械费稍高外，在设备性能、环境效益、工程进度、工程安全、工程质量及与回转钻机钻孔工艺相比均具有较多优势，尤其对于我们商业综合体项目，工程进度取得的经济效益是相当巨大的，从整个项目综合考虑，采用旋挖钻机的经济价值显然是显而可见的。