談旋挖鉆機(jī)在復(fù)雜地層中的應(yīng)用

劉應(yīng)雷

（中鐵十八局集團(tuán)有限公司，天津 300450）

談旋挖鉆機(jī)在復(fù)雜地層中的應(yīng)用

劉應(yīng)雷

（中鐵十八局集團(tuán)有限公司，天津 300450）

結(jié)合工程實例，從施工準(zhǔn)備、施工工序及技術(shù)措施方面較全面的闡述了旋挖鉆機(jī)在復(fù)雜地層鉆孔灌注樁施工中的應(yīng)用，根據(jù)地層性質(zhì)調(diào)整鉆機(jī)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(jī)，復(fù)雜地層，施工，應(yīng)用

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，樁基礎(chǔ)越來越多的應(yīng)用于市政工程、公路橋梁、高層建筑等。而在復(fù)雜土層中使用旋挖鉆機(jī)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(jī)成孔具有安全性高，成孔質(zhì)量好，成孔速度快，噪聲低，振動小，環(huán)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(diào)整鉆頭、操作工藝等措施，在復(fù)雜土層中的應(yīng)用技術(shù)，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(qū)魚復(fù)工業(yè)園，規(guī)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(shè)。向陽溝、朝陽溪中橋橋位區(qū)土層主要為素填土、卵石土、粉質(zhì)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(qiáng)風(fēng)化段基巖厚度1.30 m～2.90 m，中風(fēng)化段基巖厚度大，力學(xué)強(qiáng)度較高，泥巖的飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為frk=6.91 MPa（飽和），泥巖的天然單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)備

本工程采用中國南車生產(chǎn)的TR280D旋挖鉆機(jī)，桅桿采用機(jī)鎖式鉆桿，機(jī)鎖式鉆桿可鉆進(jìn)淤泥層、泥土、（泥）砂層、卵（漂）石層和中風(fēng)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(zhì)合金的截齒）、φ1.6 m加強(qiáng)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(jī)主要結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)見圖1，表1。

圖1 鉆機(jī)主要結(jié)構(gòu)

表1 鉆機(jī)主要性能參數(shù)

3 施工工序方法及技術(shù)措施

1）測量放樣。

采用全站儀精確測出樁孔的位置，根據(jù)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(hù)樁，以四個控制護(hù)樁為基準(zhǔn)控制護(hù)筒的埋設(shè)位置和鉆機(jī)的準(zhǔn)確就位。

2）鋼護(hù)筒制作及埋設(shè)。

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

3）鉆機(jī)就位。

通過測設(shè)的樁位準(zhǔn)確確定鉆機(jī)的位置，并保證鉆機(jī)穩(wěn)定，通過手動粗略調(diào)平以保證鉆桿基本豎直后，即可利用自動控制系統(tǒng)調(diào)整鉆桿保持豎直狀態(tài)。

4）泥漿制備。

采用靜態(tài)泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)工藝。現(xiàn)場設(shè)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(shè)塑料布或采取其他封閉措施，防止泥漿外流。

5）鉆進(jìn)。

土層為素填土、粉質(zhì)粘土、卵石土、強(qiáng)風(fēng)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(tǒng)一采用φ1.8 m截齒鉆頭鉆進(jìn)。開鉆時采用低擋慢速鉆進(jìn)，鉆頭全部進(jìn)入土層后采用正常鉆速鉆進(jìn)。鉆孔時根據(jù)地質(zhì)情況控制進(jìn)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(hù)筒的方式護(hù)壁并采用慢速鉆進(jìn)（一次鉆進(jìn)深度宜小于50 cm）;粉質(zhì)粘土層、卵石土層為防止縮徑和塌孔，采用慢速鉆進(jìn)并適當(dāng)增加掃孔次數(shù)，并提高泥漿比重和粘度;強(qiáng)風(fēng)化基巖層、砂巖層具有良好的自穩(wěn)性，采用加快鉆速來提高工作效率。中風(fēng)化基巖硬度較大，直接用截齒旋鉆頭鉆進(jìn)比較困難，需要嵌巖筒式鉆頭配合截齒旋鉆頭鉆進(jìn)，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(nèi)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(nèi)巖芯的中心進(jìn)行掏空，然后再用φ1.6 m加強(qiáng)嵌巖筒式取芯鉆頭對孔內(nèi)巖芯再次進(jìn)行掏空，為截齒鉆頭破碎巖芯創(chuàng)造破碎自由面，最后再用φ1.8 m截齒鉆頭進(jìn)行掃孔，有效地提高工作效率。在整個鉆進(jìn)過程中經(jīng)常檢查鉆頭截齒的磨損情況，磨損后及時修復(fù)、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(dá)到設(shè)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(jī)鉆取標(biāo)準(zhǔn)試件，抗壓強(qiáng)度與設(shè)計強(qiáng)度對照，以驗證地質(zhì)情況是否滿足設(shè)計要求。如與勘測設(shè)計資料不符，及時通知監(jiān)理工程師及現(xiàn)場設(shè)計代表進(jìn)行確認(rèn)處理。如滿足設(shè)計要求，立即對孔深、孔徑、孔型進(jìn)行檢查。對于孔徑、孔壁、垂直度等檢測項目采用測孔儀進(jìn)行檢測。

7）清孔及檢測。

拆除鉆機(jī)鉆頭后，用不小于設(shè)計樁徑的探孔器檢查鉆孔樁的孔徑和傾斜度是否符合設(shè)計及規(guī)范要求。符合要求后采用換漿法清孔，清孔時注意保持孔內(nèi)水位。清孔分兩次進(jìn)行，第一次清孔在鉆孔深度達(dá)到設(shè)計深度后進(jìn)行，待鋼筋籠安裝到位后下放導(dǎo)管再進(jìn)行第二次清孔，灌注混凝土前清孔必須達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn):孔內(nèi)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(xiàn)場，用吊車吊入樁孔進(jìn)行下放。

9）導(dǎo)管下放。

采用專用的螺旋絲扣導(dǎo)管，且內(nèi)徑300 mm，中間節(jié)長2 m，配備0.5 m，1 m，1.5 m非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。導(dǎo)管在使用前，除需對其規(guī)格、質(zhì)量和拼接構(gòu)造進(jìn)行認(rèn)真檢查外，還應(yīng)進(jìn)行試拼和試壓，試壓導(dǎo)管的長度應(yīng)滿足最長樁澆筑需要，導(dǎo)管自下而上順序編號和節(jié)段長度，且嚴(yán)格保持導(dǎo)管的組合順序，每組導(dǎo)管不能混用。導(dǎo)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(dǎo)管下放到位后，應(yīng)立即進(jìn)行孔底沉渣檢測，若沉渣厚度不滿足設(shè)計要求時，采用反循環(huán)二次清孔，循環(huán)時應(yīng)注意保持泥漿水頭并補(bǔ)充優(yōu)質(zhì)泥漿防止塌空。清孔結(jié)束經(jīng)監(jiān)理工程師現(xiàn)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(jié)語

本文通過針對復(fù)雜地層施工，根據(jù)地層性質(zhì)調(diào)整鉆機(jī)的操作方式，及時更換合適的鉆具。在鉆具適用、操作得當(dāng)?shù)那闆r下，復(fù)雜地層也能取得進(jìn)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(jī)在復(fù)雜地層鉆孔灌注樁施工應(yīng)用中，具有自動化程度高，勞動強(qiáng)度低，安全性高，成孔質(zhì)量好，成孔速度快，噪聲低，振動小，環(huán)境污染小等特點，能有效提高施工效率和工程質(zhì)量。根據(jù)地質(zhì)條件選取合理的施工方法與施工工藝，能最大限度地節(jié)省人力、物力、財力等資源，其優(yōu)質(zhì)高效的特點給企業(yè)和社會帶來雙重效益。

［1］公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［M］.北京：人民交通出版社，2011.

［2］邱宗宇.旋挖鉆機(jī)在砂卵石地層樁基施工中的應(yīng)用［J］.企業(yè)科技與發(fā)展，2010（5）：37-38.

［3］張曉軍.淺談旋挖鉆機(jī)在各種復(fù)雜地層的施工技術(shù)［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(yīng)雷（1983-），男，助理工程師