談旋挖鉆機在復雜地層中的應用

劉應雷

（中鐵十八局集團有限公司，天津 300450）

談旋挖鉆機在復雜地層中的應用

劉應雷

（中鐵十八局集團有限公司，天津 300450）

結合工程實例，從施工準備、施工工序及技術措施方面較全面的闡述了旋挖鉆機在復雜地層鉆孔灌注樁施工中的應用，根據地層性質調整鉆機的操作方式，及時更換合適的鉆具，以取得良好的施工效果。

旋挖鉆機，復雜地層，施工，應用

近年來，隨著國民經濟的不斷發展，樁基礎越來越多的應用于市政工程、公路橋梁、高層建筑等。而在復雜土層中使用旋挖鉆機成孔，相對于人工挖孔和沖擊成孔等其他成孔方式而言，旋挖鉆機成孔具有安全性高，成孔質量好，成孔速度快，噪聲低，振動小，環境污染小等特點。本文通過工程實例，簡要分析旋挖鉆通過調整鉆頭、操作工藝等措施，在復雜土層中的應用技術，以供大家參考交流之用。

1 工程概況

長安北路道路工程位于重慶市兩江新區魚復工業園，規劃為城市次干路Ⅰ級，擬建橋梁為長安北路穿越向陽溝與朝陽溪兩條河流分別而設。向陽溝、朝陽溪中橋橋位區土層主要為素填土、卵石土、粉質粘土，厚度3.60 m～4.30 m，下部基巖巖性以泥巖為主、局部夾含砂巖夾層，強風化段基巖厚度1.30 m～2.90 m，中風化段基巖厚度大，力學強度較高，泥巖的飽和單軸抗壓強度標準值為frk=6.91 MPa（飽和），泥巖的天然單軸抗壓強度標準值為frk= 10.55 MPa（天然）。地下水豐富，地下水位線在樁頂下0.5 m處。橫向地形變化較小，總體地形坡角3°～6°，縱向地形變化較陡。樁基直徑1.8 m，樁長11m，樁底嵌入基巖不少于3倍樁徑。樁身采用C30混凝土。

2 施工準備

本工程采用中國南車生產的TR280D旋挖鉆機，桅桿采用機鎖式鉆桿，機鎖式鉆桿可鉆進淤泥層、泥土、（泥）砂層、卵（漂）石層和中風化巖層。鉆頭采用φ2.0 m截齒鉆頭、φ1.8 m截齒鉆頭（切削具為頭部鑲焊有鎢鈷硬質合金的截齒）、φ1.6 m加強筒式取芯鉆頭、φ0.8 m筒式取芯鉆頭四種鉆頭組合使用。旋挖鉆機主要結構和性能參數見圖1，表1。

圖1 鉆機主要結構

表1 鉆機主要性能參數

3 施工工序方法及技術措施

1）測量放樣。

采用全站儀精確測出樁孔的位置，根據樁基點位點拉十字線釘四個木樁，在木樁樁頂釘鐵釘作為控制護樁，以四個控制護樁為基準控制護筒的埋設位置和鉆機的準確就位。

2）鋼護筒制作及埋設。

護筒采用8 mm鋼板卷制成型，其內徑比設計樁徑大0.2 m，上下口外圍加焊加勁環。樁基鋼護筒采用長2 m鋼護筒。護筒安裝時，鉆機操作手利用φ2.0 m截齒鉆頭將樁孔擴大，之后通過大扭矩鉆頭將鋼護筒壓入設計標高。護筒壓入前及壓入后，通過靠在護筒上的精確水平儀調整護筒的垂直位置。護筒中心與樁基中心的平面位置偏差不應大于5 cm，護筒在豎直方向的傾斜度不應大于1%。護筒頂一般高于原地面0.3 m，以便鉆頭定位及保護樁孔。

3）鉆機就位。

通過測設的樁位準確確定鉆機的位置，并保證鉆機穩定，通過手動粗略調平以保證鉆桿基本豎直后，即可利用自動控制系統調整鉆桿保持豎直狀態。

4）泥漿制備。

采用靜態泥漿護壁鉆進工藝。現場設泥漿池（含回漿用沉淀池及泥漿儲備池），為鉆孔容積的1.5倍～2.0倍，泥漿池的底部和四周要鋪設塑料布或采取其他封閉措施，防止泥漿外流。

5）鉆進。

土層為素填土、粉質粘土、卵石土、強風化基巖、砂巖時，由于這些土層較軟且土層較薄，避免多次更換鉆頭，為提高工作效率統一采用φ1.8 m截齒鉆頭鉆進。開鉆時采用低擋慢速鉆進，鉆頭全部進入土層后采用正常鉆速鉆進。鉆孔時根據地質情況控制進尺速度，在素填土層時土層具有易塌孔的特征，由于埋深較淺，采用加長護筒的方式護壁并采用慢速鉆進（一次鉆進深度宜小于50 cm）;粉質粘土層、卵石土層為防止縮徑和塌孔，采用慢速鉆進并適當增加掃孔次數，并提高泥漿比重和粘度;強風化基巖層、砂巖層具有良好的自穩性，采用加快鉆速來提高工作效率。中風化基巖硬度較大，直接用截齒旋鉆頭鉆進比較困難，需要嵌巖筒式鉆頭配合截齒旋鉆頭鉆進，嵌巖筒式取芯鉆頭除了筒體下端焊有子彈頭截齒外，筒體內壁上裝有承托巖芯的斜向螺旋肋條。先用φ0.8 m嵌巖筒式取芯鉆頭對孔內巖芯的中心進行掏空，然后再用φ1.6 m加強嵌巖筒式取芯鉆頭對孔內巖芯再次進行掏空，為截齒鉆頭破碎巖芯創造破碎自由面，最后再用φ1.8 m截齒鉆頭進行掃孔，有效地提高工作效率。在整個鉆進過程中經常檢查鉆頭截齒的磨損情況，磨損后及時修復、更換，以保證樁基成孔直徑及鉆筒外壁與孔壁間無間隙造成的卡鉆。

6）終孔。

鉆孔將達到設計深度時，通過φ0.8 m筒式取芯鉆頭鉆取石樣，然后用取芯機鉆取標準試件，抗壓強度與設計強度對照，以驗證地質情況是否滿足設計要求。如與勘測設計資料不符，及時通知監理工程師及現場設計代表進行確認處理。如滿足設計要求，立即對孔深、孔徑、孔型進行檢查。對于孔徑、孔壁、垂直度等檢測項目采用測孔儀進行檢測。

7）清孔及檢測。

拆除鉆機鉆頭后，用不小于設計樁徑的探孔器檢查鉆孔樁的孔徑和傾斜度是否符合設計及規范要求。符合要求后采用換漿法清孔，清孔時注意保持孔內水位。清孔分兩次進行，第一次清孔在鉆孔深度達到設計深度后進行，待鋼筋籠安裝到位后下放導管再進行第二次清孔，灌注混凝土前清孔必須達到以下標準:孔內排出或抽出的泥漿手摸無顆粒感覺，相對密度1.03～1.10，含砂率小于2%，粘度17 Pa·s～20 Pa·s;澆筑水下混凝土前孔底沉渣厚度不大于50 mm。

8）鋼筋籠制作、運輸及安裝。

鋼筋籠采取在鋼筋場加工制作，用平板車運至施工現場，用吊車吊入樁孔進行下放。

9）導管下放。

采用專用的螺旋絲扣導管，且內徑300 mm，中間節長2 m，配備0.5 m，1 m，1.5 m非標準節。導管在使用前，除需對其規格、質量和拼接構造進行認真檢查外，還應進行試拼和試壓，試壓導管的長度應滿足最長樁澆筑需要，導管自下而上順序編號和節段長度，且嚴格保持導管的組合順序，每組導管不能混用。導管組拼后軸線差不宜超過鉆孔深的0.5%且不大于10 cm。試壓壓力為孔底靜水壓力的1.5倍。合格后方可使用。

10）二次清孔。

導管下放到位后，應立即進行孔底沉渣檢測，若沉渣厚度不滿足設計要求時，采用反循環二次清孔，循環時應注意保持泥漿水頭并補充優質泥漿防止塌空。清孔結束經監理工程師現場檢驗合格后，立即拆除吸泥彎頭，開始澆筑水下混凝土。

4 結語

本文通過針對復雜地層施工，根據地層性質調整鉆機的操作方式，及時更換合適的鉆具。在鉆具適用、操作得當的情況下，復雜地層也能取得進尺較好效果。相對于人工挖孔和沖擊成孔等其他成孔方式而言，旋挖鉆機在復雜地層鉆孔灌注樁施工應用中，具有自動化程度高，勞動強度低，安全性高，成孔質量好，成孔速度快，噪聲低，振動小，環境污染小等特點，能有效提高施工效率和工程質量。根據地質條件選取合理的施工方法與施工工藝，能最大限度地節省人力、物力、財力等資源，其優質高效的特點給企業和社會帶來雙重效益。

［1］公路橋涵施工技術規范［M］.北京：人民交通出版社，2011.

［2］邱宗宇.旋挖鉆機在砂卵石地層樁基施工中的應用［J］.企業科技與發展，2010（5）：37-38.

［3］張曉軍.淺談旋挖鉆機在各種復雜地層的施工技術［J］.山西建筑，2011，37（13）：86-87.

On application of rotary drilling rig in com plicated strata

LIU Ying-lei

（China Railway 18th Group Co.，Ltd，Tianjin 300450，China）

Combining with the engineering example，the paper illustrates the application of the rotary drilling rig in the bored pile projectwith complicated strata from the construction preparation，the construction procedure and the technicalmeasures，and indicates the operation way of the drillingmachine should be adjusted and the drilling tools can be altered according to the features of the strata，so itachieved better construction effect.

rotary drilling rig，complicated strata，construction，application

TU473.14

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.19.076

1009-6825（2012）19-0082-02

2012-03-21

劉應雷（1983-），男，助理工程師