旋挖鉆機在架空輸電線路工程中的應用研究

高 歌，高寬紅，陸 燁

（1.國網江蘇省電力公司徐州供電公司，江蘇 徐州 221000；2.國網北京經濟技術研究院徐州勘測設計中心，江蘇 徐州 221000）

旋挖鉆機在架空輸電線路工程中的應用研究

高 歌1，高寬紅2，陸 燁1

（1.國網江蘇省電力公司徐州供電公司，江蘇 徐州 221000；2.國網北京經濟技術研究院徐州勘測設計中心，江蘇 徐州 221000）

以徐州大洼—龍城220 kV線路工程中旋挖鉆機灌注樁成孔應用為背景，分析其技術特點及優勢，并從施工效率、本質安全、成孔質量、環保效益等方面綜合評價了旋挖鉆機工效適用性。研究發現，旋挖鉆機的投入使用降低了工程建設中的人工投入和作業風險，有利于持續提升智能電網工程建設能力、提升施工技術水平，實現線路塔基施工方式的轉變。

輸電工程；灌注樁基礎；旋挖鉆機；工效分析

1 旋挖鉆機技術性能概述

1.1 旋挖鉆機結構

旋挖鉆機的主要結構包括鉆桅、鉆桿、動力頭、鉆頭、平臺、底盤等，鉆機型號確定前，要進行基礎設計、地質勘測、周圍環境、道路條件等資料的收集，結合鉆機的主要性能選用合適的鉆機。

鉆桿是傳遞成孔所需壓力和扭矩的工作裝置。其主要型式有兩種，即摩阻加壓桿和機鎖加壓桿。前者牙板為全鉆桿長的直線型板條式結構，通過摩擦力來傳遞加壓力，提鉆時不需要解鎖，操作簡單；后者牙板為分段式，具有軸向加壓點，可穩定地傳遞較大加壓力，提鉆時需要反轉解鎖，地層適應能力強，也可在更硬地層完成鉆孔作業。

鉆頭常用的有截齒撈砂斗、截齒筒鉆、牙輪筒鉆等，其區別在于入巖能力的不同，巖石鉆孔能力由高到低排列為牙輪筒鉆大于截齒筒鉆大于截齒撈砂斗。鉆孔前，根據設計單位給出的地質勘探報告獲悉樁位地質情況，選擇合適的鉆頭。

1.2 旋挖鉆機分類及適用范圍

旋挖鉆機按行走方式可分為履帶式及輪胎式，履帶式旋挖鉆機適用于黏性土、砂、碎石土、巖石等地層，掏挖、盤樁、灌注樁等成孔施工。輪式旋挖鉆機適用于黏性土、砂土等土質硬度不大的成孔施工。

按鉆孔能力可分為綜合型、中型以及小型旋挖鉆機，一般以扭矩作為劃分條件，（0，100]區間內扭矩的鉆機稱為小型，（100，150]區間內扭矩的鉆機稱為中型，150扭矩以上的稱為綜合型旋挖鉆機。綜合型及中型旋挖鉆機均具有一定的入巖能力，但運輸轉場需要平板車拖運；小型旋挖鉆機不具備入巖能力，但可上路行駛，運輸轉場較方便。

2 旋挖鉆機工效分析

2.1 效率效益分析

按照典型線路塔基灌注樁施工條件，對比中型履帶式旋挖鉆機、潛水鉆機、回轉鉆機工況適應性、用工量、施工效率，具體如表1所示。

表1 各鉆機基礎施工能力對比

2.1.1 旋挖鉆機

按典型孔徑孔深（孔徑0.8 m，孔深6 m），每基基礎4根樁，地質條件為黏性土或粉土，每天工作8 h，鋼板鋪路及鉆機進場時間2 h，樁位定位時間0.5 h，旋挖鉆機平均成孔時間0.5 h考慮，單基鉆孔時間為2 h+（0.5+0.5）h×4≈6 h，每日成孔量為8 h/[2 h+（0.5+0.5）h×4]≈1.33基（不考慮泥漿循環系統設置時間）。

2.1.2 潛水鉆機

按典型孔徑孔深（孔徑0.8 m，孔深6 m），每基基礎4根樁，地質條件為黏性土或粉土，每天工作8 h，鉆機進場及組裝時間3 h，樁位定位時間0.5 h，潛水鉆機平均成孔時間3 h考慮，單基鉆孔時間為3 h+（0.5+3）h×4≈17 h，每日成孔量為8 h/[3 h+（0.5+3）h×4]≈0.47基（不考慮泥漿循環系統設置時間）。

2.1.3 回轉鉆機

按典型孔徑孔深（孔徑0.8 m，孔深6 m），每基基礎4根樁，地質條件為黏性土或粉土，每天工作8 h，鉆機進場及組裝時間2 h，樁位定位時間0.5 h，回轉鉆機平均成孔時間5 h考慮，單基鉆孔時間為2 h+（0.5+5）h×4≈24 h，每日成孔量為8 h/[h+（0.5+5）h×4]≈0.33基（不考慮泥漿循環系統設置時間）。綜上所述，就鉆孔效率及技術性分析而言，旋挖鉆機占絕對優勢，優選旋挖鉆機作為線路工程鉆孔機械。

2.2 安全效益分析

根據《國家電網公司安全管理規定》《國家電網公司輸變電工程施工安全風險識別、評估及預控措施管理辦法》等，采用輸變電工程作業條件危險性評價法（LEC法）對以旋挖鉆機成孔為核心的線路基礎機械化施工進行動態安全風險等級評定，量化施工現場安全風險。

常規人工挖孔樁基礎作業動態風險值要大于126，風險等級為三級或四級；采用旋挖鉆機機械成孔作業動態風險值在28～68，風險等級為二級，安全風險明顯降低。同時，采用以旋挖鉆機為成孔為核心的全機械化施工，可以有效減少臨時用電投入及人工操作作業量，鋼筋籠吊放等危險性較高的施工工序可由機械代替人力完成，減少動態風險值，降低安全風險。

2.3 質量效益分析

旋挖鉆機對地層擾動小，護壁泥皮薄，形成的孔壁較為粗糙，有利于增加樁側摩阻力，保證樁基設計承載力。同時，旋挖鉆機設有傾角傳感器，在水平及垂直位置保持0°傾角，從而保證樁孔垂直度；配備了樁心定位系統，每次取土完成后，回檔至坐標原點繼續鉆進，保證不會偏心，傳統回轉鉆機鉆進時鉆桿擺動較大，極易出現擴徑超方及偏心現象，旋挖鉆機較其成孔質量有明顯提高。

2.4 環保效益分析

環保效益上，旋挖鉆機為干式或無循環泥漿鉆進，所用泥漿量僅為正反循環鉆機的1/8～l/5，同時，于現場設置了泥漿收集箱，最小化泥漿污染。同時，旋挖鉆機振動小、噪聲低，不會對環境造成噪聲污染。

3 結束語

綜合分析旋挖鉆機效率、安全、質量、環保等方面效益，比傳統回轉鉆機、潛水鉆機具備明顯優越性，旋挖鉆機的投入使用提高了線路施工機械化程度，使線路施工由傳統以人力投入為主的粗放型施工方式向以機械化施工為主的精益化施工方式轉變。

［1］丁廣鑫，蔡敬東.輸電線路全過程機械化施工裝備分冊［M］.北京：中國電力出版社，2015.

［2］宋建虎，李杰，張毅.輸電線路工程全過程機械化施工方案［J］.科技與創新，2016（08）.

TU753

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.01.039

2095－6835（2018）01－0039－02

〔編輯：張思楠〕