旋挖樁與沖孔樁的技術經(jīng)濟對比

1、深度分析：旋挖樁與沖孔樁的技術經(jīng)濟比照近年來，隨著建筑施工行業(yè)的迅速開展，鉆沖孔樁在工程施工中得到了廣泛的應用。目前，鉆沖孔樁除了在成孔方式上不同之外，其在鋼筋籠制作、鋼筋籠安裝、混凝土澆筑等方面均采用了相同的工藝。其成孔方式主要有旋挖成孔和沖擊成孔兩種，在不同的施工條件下，這兩種成孔工藝的適應性、施工效率、本錢等也不盡相同。本文旨在通過對旋挖成孔、沖擊成孔這兩種成孔方式進行比照、分析，為同類工程施工提供借鑒。一.概述1旋挖樁旋挖樁機是用回轉斗、短螺旋鉆頭進行干、濕鉆進，逐次取土，反復循環(huán)作業(yè)成孔為根本功能的機械設備。旋挖機采用動力頭形式，其工作原理是用短螺旋鉆頭或旋挖斗，利用強大的扭矩直接將

2、土或砂礫等鉆渣旋轉挖掘，然后快速提出孔外，形成具有一定直徑和深度的樁孔。2沖孔樁沖孔樁機是利用沖擊鉆頭對孔底沖擊破碎成孔的機械設備。其工作原理是利用沖孔樁機動力裝置將具有一定重量的沖擊鉆頭提升到一定高度后讓其自由下落，利用自由下落的沖擊動力對孔底進行周期性的沖擊破碎，過程中用泥漿循環(huán)的方式對孔內(nèi)碎屑進行清理，形成具有一定直徑和深度的樁孔。二.技術特點比照適用地層1. 旋挖樁：適用于粘土層、淤泥層、砂土層、強度不高的膠結砂巖層、中風化泥巖和強風化巖，在單軸抗壓強度30MPa以下硬巖中成孔速度較理想。能滿足絕大多數(shù)的高層建筑和橋梁施工環(huán)境的要求。目前國內(nèi)已成功進行過單軸抗壓強度120MPa巖層中的

3、旋挖成孔施工2. 沖孔樁：適用于填土層、粘土層、粉土層、淤泥層和碎石土層，也適用于卵石層、巖溶發(fā)育巖層和裂隙發(fā)育的巖層施工，在復雜的場地條件下如地下漂石、建筑垃圾含筋量高的鋼筋砼垃圾等場地內(nèi)一般無須采取其他處理手段可直接進行樁基施工，其適用性高，善于“啃硬骨頭。對場地1. 旋挖樁：要求 自重大，對場地要求比較嚴格。旋挖樁機工作狀態(tài)自重一般在70t左右，但其履帶與地面接觸面積約7.0m2，所以要求的地基承載力在100KPa左右，在地表水比較豐富或雨季施工情況下，一般需采取回填磚渣的方式保證旋挖樁機的正常運轉。 2. 沖孔樁：樁錘重量約10t，樁機重量約15t，加上施工時產(chǎn)生的振動荷載對施工作業(yè)面

4、層的要求高，在地表水比較豐富或雨季施工情況下，需采取擠填級配砂石方式提高土層承載力。成孔方式1. 旋挖樁：可用短螺旋鉆頭進行干挖作業(yè)，也可用回轉鉆頭在泥漿護壁的情況下進行濕挖作業(yè)。2. 沖孔樁：只能采取泥漿護壁的方式?jīng)_擊成孔。鉆進速度1. 旋挖樁：旋挖機采用動力鉆頭，鉆頭的鉆進力加上鉆桿、樁機的重量，鉆進能力強。據(jù)統(tǒng)計，旋挖樁機成孔速度最快能到達 1m/min，在相同的地層中，旋挖機的成孔速度是沖孔樁機的 3-5倍，優(yōu)勢明顯。2.沖孔樁：鉆機自身重量有限，進行硬土地層鉆孔時，難以保證鉆頭施加足夠的壓力，從而影響了成孔的速率，且每鉆進12m需停鉆掏渣，大局部作業(yè)時間消耗在提放鉆頭和停鉆掏渣上，樁

5、孔越深，提鉆、掏渣耗時越長，其整體沖進速度較低。清渣方式1. 旋挖樁： 利用旋挖鉆頭直接將土、砂礫等鉆渣旋轉挖掘，然后快速提出孔外，清渣相對干凈、徹底，孔底沉渣厚度一般可控制在3cm以內(nèi)。 通過泥漿循環(huán)清渣， 1.2m樁可控制在5-7cm， 1.4m以上樁一般在7-10cm。2. 沖孔樁：孔底沉渣難以掏盡，將會使樁承載力不夠穩(wěn)定。成樁質量1. 旋挖樁：孔壁比較平滑、樁徑上下一致，孔壁極少出現(xiàn)泥渣沉結物，出現(xiàn)斷樁、樁身夾泥、蜂窩等質量問題的可能性較小。2. 沖孔樁：成孔直徑難以統(tǒng)一、孔壁相對不夠平滑，在泥漿護壁、掏渣的情況下，極易導致孔壁附有大量泥渣沉結物，存在斷樁、樁身夾泥、蜂窩等風險較高。護

6、筒埋設1.旋挖樁：護筒安裝方便，利用鉆機動力頭的自重、加壓油缸、額定轉矩和提升力可自動將鋼護筒壓入或拔出。 2.沖孔樁：依靠有操作經(jīng)驗的工人采取沖錘及挖機等埋設。擴底1. 旋挖樁：配置有配合擴大頭工具，可進行擴底施工。2. 沖孔樁：無法擴底。混凝土充盈系數(shù)1.旋挖樁： 由于采用電腦精確控制，旋挖樁鉆進過程中，鉆頭反復鉆進過程中鉆進角度、垂直度控制精確，孔徑精確成孔質量高，充盈系數(shù)一般為1.031.05。 2.沖孔樁： 由于沖錘上下往復運動，隨著鋼絲繩的旋轉帶動沖錘擺動容易造成樁孔不圓，擴孔率較高，其混凝土充盈系數(shù)一般大于1.2。持力層判定1. 旋挖機在進入強度較高的巖層時，旋挖機的鉆進速度明顯

7、降低，鉆桿有明顯的抖動，當?shù)竭_預判的深度后可直接將挖掘的巖土提升到地面，直接觀察孔底基巖情況，及時準確判斷入巖情況。2. 沖孔樁機需要靠泥漿循環(huán)才能將孔底的巖渣帶出，并且還混雜了一直懸浮在其中前期巖渣，以致未能及時準確判斷入巖，往往比設計要求入巖2030cm才能終孔。單樁承載力1. 旋挖樁機靠筒底角刃切土成孔，成孔后孔壁比較粗糙，同鉆孔樁比較孔壁幾乎沒有泥漿的涂抹作用，成樁后樁體與土體的結合程度比較高，相對而言單樁承載力要高。 2. 沖擊成孔，在泥漿的涂抹作用下，孔壁相對光滑，單樁承載力相對要低。環(huán)境保護1. 旋挖在正常情況下可進行干法施工，不需要泥漿護壁，即使在特殊地層需要泥漿護壁的情況下，

8、泥漿也只起支護作用，鉆削中的泥漿含量相當?shù)?，污染源大大減少。2. 沖擊鉆在鉆進、掏渣過程中多采用泥漿循環(huán)方式，在施工中需在場內(nèi)設置泥漿池，文明施工難以控制。淤泥排放1. 旋挖樁采用干法成孔，余泥較為枯燥，余泥量大約是理論方量的1.3倍左右，可降低運輸本錢且運輸較為方便。2. 沖擊樁因采用泥漿循環(huán)方式清渣，余泥含水量高，余泥量大約是理論方量的1.8倍左右，運輸工程量增大且運輸不便。噪音1. 旋挖樁機施工的噪聲主要來自機身發(fā)動機的聲音和鉆筒倒渣時的活門撞擊聲。旋挖機操作中發(fā)出的噪音在7090db 左右，對場地周邊環(huán)境的生活生產(chǎn)影響相對較小。2. 沖擊樁受沖孔樁機工作原理的制約，噪音污染很難防止，檢

9、測30m范圍噪音竟達100db以上，尤其是進入巖層沖孔施工時，噪音將更大，容易造成噪音污染。行走1. 旋挖鉆移位靠自身履帶可以自行移動，無需其他機械配合，從一個樁位轉移到另一樁位一般1520分鐘即可。2. 沖擊鉆靠自身卷揚或者起重機械配合，從一個樁位轉移到另一樁位一般那么需6090分鐘甚至更長。樁機定位1. 旋挖樁：利用先進的電子控制設備進行樁孔的定位，并保證旋挖機始終處于最正確的鉆進狀態(tài)。2. 沖擊樁：人工控制移位、定位，定位緩慢且不精確。樁孔1. 旋挖樁：垂直鉆掘精度高，通過電液先導自動控制系統(tǒng)，可以精確地調(diào)整機座水平度和桅桿的垂直度，垂直精度控制在1以內(nèi)。2. 沖擊樁：用沖孔樁機機身的水

10、平度、機架的垂直度、沖錘的自重來保證，精準度大約控制在8以內(nèi)，施工過程中容易出現(xiàn)斜孔、彎孔。用電負荷1. 旋挖樁：采用機身柴油發(fā)動機提供動力，對施工場地沒有用電的情況尤其適用，同時也省去對電纜的拖運布設和防護，平安性相對較高。2. 沖擊樁： 2.2m樁徑以下樁機單機用電量為60kw，泥漿泵用電量約30kw，總用電量約90kw。正常情況下，假設配備20臺樁機，用電負荷約1800kw，用電負荷大，且存在一定的平安隱患。人員配置1. 旋挖樁：移機、掏渣均由樁機操作人員一人控制即可完成，另需配備23人負責定位、埋設護筒時的輔助工作，一般一臺旋挖樁機需配備3-4人。2.沖擊樁：移機、定位、泥漿護壁、清渣

11、等均需配備人員，一般一臺沖孔樁機需配備6-10人。三.成孔工效比照以廣州某高層住宅工程A為例，該工程樁根底為混凝土灌注樁，樁徑分1.2m、1.5m兩種，樁長初步設為2250m，實際施工樁長為2260.8m，共324根樁。場地地質情況由上至下分別為人工填土層、沖積層、殘積層和基巖層。其中基巖依據(jù)其風化程度分為：全風化、強風化、中風化、微風化四個巖帶。樁端持力層為微風化巖層，其單軸抗壓強度為11MPa，完全符合旋挖機的施工要求。該工程在樁基施工過程中采用了旋挖、沖孔兩種成孔方式，通過比照，我們得出如下結論：1旋挖機、沖孔樁機整樁成孔工效隨著成孔深度的增加而逐步提高，但旋挖機的工效提升速率比沖孔樁機

12、的大。說明旋挖機成孔工效高的優(yōu)勢在長樁成孔中能更好的表達出來，并且成孔深度越大，旋挖成孔的優(yōu)勢就越大。2旋挖機、沖孔樁機整樁成孔工效隨著成孔直徑的增大而逐步提高，但沖孔樁機提高的速率比旋挖機的大。由于旋挖機的最大輸出扭矩是固定的，改用更大的鉆頭時，其施工效率也根本不變；而沖孔樁機因樁徑變大時，可采用更大的樁錘，增大了輸出功率，因此較大幅度的提升了施工效率。說明在小樁徑樁根底的施工中采用旋挖機較沖孔樁機更有優(yōu)勢，而隨著樁徑的增大，這種優(yōu)勢逐漸減小。3在入微風化巖時，旋挖機與沖孔樁機的工效比到達最大值。因為旋挖機是帶動力的主動鉆進，在輸出功率保持一致的情況下，其對土層、巖層的破壞力是一致的；而沖孔

13、樁機是靠樁錘的自由落體產(chǎn)生的沖擊力作為掘進力，故對巖層的破壞力遠遠比對土層破壞力低；所以在入巖階段，沖孔樁時機大大的降低工效，而旋挖機雖然也降低工效，但降低的幅度沒有那么大。說明旋挖機比沖孔樁機更適合在入巖深度大或巖層地質條件多變的情況下施工。結合以上幾點，可以看出旋挖機在樁長較深、樁徑較小、巖層豐富的條件下，能最大限度的發(fā)揮其優(yōu)越性，其相對沖孔樁機的工效比也將到達最大化。四.本錢比照以廣州某高層住宅工程B為例，該工程樁根底設計采用沖孔灌注樁施工，樁數(shù)量為1499根，樁身長度約為812m平均值取10m，樁端持力層為微風化粉砂巖，工程樁入巖深度為2m。場地地質情況由上至下分別為人工填土、淤泥質粉

14、質粘土、粉質粘土、泥質粉砂巖。取樣巖石單軸抗壓強度在619MPa之間，屬于較軟質巖，完全符合旋挖樁機的施工要求。1施工本錢比照通過比照，得出如下結論：在相同地質條件下，沖擊成孔的施工本錢低于旋挖成孔，其單價差最大為303.6元/m3。隨著樁徑的變大，單價差也在隨之縮小。結合工效比照可以看出，旋挖成孔相對于沖擊成孔而言，其成孔工效為后者的3-5倍，而成孔費用平均為后者的1.24倍，其費用增速較緩但工效增速迅速。在增加費用的同時，其成孔工效大幅度提高，這對緩解工期壓力、保證如期完工是極為有利的。其他本錢比照：購機費用1. 旋挖鉆機：整機的價格較貴，國產(chǎn)旋挖機價格約為 400500 萬元，進口鉆機價

15、格要 600 多萬元人民幣。對于一般的根底施工企業(yè)，一次性投資幾百甚至上千萬元購置設備有一定困難。 2. 沖擊樁機：1米樁徑的樁機，每臺大概11萬左右，1.5米樁徑的樁機，大概12萬左右。價格相對低廉，設備購置費用較低。其他本錢比照：維修費1.旋挖鉆：用時長，旋挖機的全負荷正常工作壽命為 6000 多個小時，超過這一壽命后，一些部件就需要更換修理，尤其是液壓系統(tǒng)主泵、動力頭以及鉆桿鉆具，而往往這些關鍵部件的維修費用較高，時間也較長。 需經(jīng)常檢查鋼絲繩磨損情況、卡扣松緊程度、轉向裝置是否靈活，以免突然掉鉆；2. 沖擊樁機：沖擊鉆頭磨損較快，每天均需檢修補焊；遇地層不均勻，特別是巖溶地區(qū)容易出現(xiàn)卡錘、掉錘、斜孔等事故，維修耗時較長，但是維修本錢較低。其他本錢比照：材料本錢沖擊樁的混凝土充盈系數(shù)約為1.03-1.05。 混凝土充盈系數(shù)約為1.2以上，混凝土用量遠多于旋挖樁。其他本錢比照：淤泥排放1. 旋挖樁：余泥量大約是理論方量