旋挖鉆施工堅硬巖層的應用

【摘 要】旋挖成孔工藝在20世紀90年代傳入我國，因其施工效率高、成孔質量好、機械化程度高、噪音小、對環境污染少等優點，現在已經大規模應用于地基處理中。我根據九江市某電廠實例介紹一下旋挖鉆機在硬質巖層的應用。

【關鍵詞】旋挖；硬質巖層

1 工程概況及地質資料

九江市某發電廠位于江西省九江市東郊，廬山北麓，北臨長江，西靠九江長江大橋和京九鐵路，水源充足，交通便利，地理環境十分優越。

根據《巖土工程勘察報告》，本區地層主要結構為：場地內地層結構相對簡單，擴建場地下部巖土對應四期擴建勘探大體可分9層，工程地質深度范圍內自上而下可分為：

第（1-1）層：雜填土（Q4ml）：棕紅色，

系粉質粘土、建筑垃圾等回填，稍濕～濕，稍密～松散。分布普遍，最薄處為0.30m；最厚處為14.90m；平均厚度為4.52m；層面最高處標高為34.46m；層面最低處標高為16.17m。

第（1-2）層：沖填土（Q4ml）：灰黑色，系粉煤灰沖填，飽和，松散。分布普遍，最薄處為0.50m；最厚處為11.50m；平均厚度為4.69m；層面最高處標高為31.16m；層面最低處標高為17.12m。

第（1-3）層：素填土（Q4ml）：棕紅色，系國電九江發電廠一期建設時（上世紀八十年代）的粉質粘土回填，稍濕，稍密。分布普遍，最薄處為0.60m；最厚處為13.90m；平均厚度為4.43m；層面最高處標高為30.23m；層面最低處標高為12.03m。

④粉質粘土（Q4al）：土黃色，可塑，有黑色鐵錳質渲染；局部呈可塑～軟塑，分布普遍，最薄處為0.50m；最厚處為9.60m；平均厚度為3.61m；層面最高處標高為28.57m；層面最低處標高為5.39m。

⑤粘土（Q2el+dl）：棕紅色及棕黃色夾灰白色，呈網紋狀，硬塑；分布普遍，最薄處為0.10m；最厚處為17.30m；平均厚度為6.90m；層面最高處標高為32.57m；層面最低處標高為6.97m。

⑧粉質粘土混碎石及角礫（Q2fgl）：棕黃色，稍濕～濕，稍密～中密；粉質粘土為可塑～硬塑，碎石及角礫粒徑為0.5～5cm，含量為20～30%，偶混砂卵石；分布普遍，最厚處為14.50m；平均厚度為3.43m；層面最高處標高為19.90m；層面最低處標高為2.89m。

⑨全風化粉砂巖、礫巖交互層（E）：棕紅色，全風化粉砂巖呈粉土及粉細砂，全風化礫巖呈粉質粘土混角礫，中密；分布普遍，最薄處為0.25m；最厚處為9.50m；平均厚度為3.09m；層面最高處標高為21.17m；層面最低處標高為0.11m；平均標高為10.62m。

⑩強風化粉砂巖、礫巖交互層（E）：棕紅色，泥質膠結，強風化，薄層塊狀；分布普遍，最薄處為0.40m；最厚處為6.60m；平均厚度為1.36m；層面最高處標高為 18.16m；層面最低處標高為-3.03m；平均標高為7.35m。

（11）中風化粉砂巖、礫巖交互層（E）：棕紅色及肉紅色，鈣質膠結，中風化，厚層塊狀。未鉆穿，層面最高處標高為12.23m；層面最低處標高為-3.83m；平均標高為4.63m，強度達到56.4～62.6MPa。

九江市某電廠地處長江二級階地，受地形及電廠工業排水等影響，其地下水主要有上層滯水及孔隙潛水二層，地下水位在0.90m至9.0m之間。根據《巖土工程勘察規范》判定地下水和土對鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性。

2 設備選擇

本工程設計采用直徑為800mm的砼灌注樁，樁底進入（11）層中風化粉砂巖礫巖互層不小于1米，承載力模式為端承樁。

通過現場實際踏勘，同時為滿足工期進度要求，我單位決定采用施工速度快的旋挖鉆機進行施工。因（11）層中風化粉砂巖礫巖互層強度較高，達56.4～62.6MPa，參照《建筑地基基礎設計規范》單軸抗壓強度大于30MPa為硬質巖層，對于旋挖鉆機施工具有一定難度，為此我們選配了三一SR-220型旋挖鉆機及配套的機鎖鉆桿、截齒鉆頭、牙輪筒鉆、截齒筒鉆等。

3 鉆機施工

1.刮削式施工。這種施工工藝是指利用強制加壓和鉆頭旋轉，通過鉆頭斗齒或截齒將原土或軟巖從地層中剝離、崩落，然后進入鉆頭的過程。對于上部粘土層施工難度小，采用切削式施工，利用斗齒泥斗就可完成施工。對于強度強度不大于30MPa的第⑨層全風化粉砂巖、礫巖交互層（E）采用截齒泥斗完成施工。截齒為錐形，頂部受力面積小，應力集中，且均為合金頭，可以較輕松對軟巖進行破碎。這種施工方法對于粘土和軟巖施工速度快，大約3-5分鐘進尺1米。

2.碾壓破碎施工。對于（11）層中風化粉砂巖礫巖互層的硬質巖層應采用此種施工方法。鉆具更換為機鎖鉆桿、牙輪筒鉆鉆頭。利用機鎖鉆桿強制加壓，鉆桿旋轉，筒鉆底部合金牙輪同時碾壓巖面，致使巖面破碎形

圖一 巖樣實景 圖二 巖樣實景

4 施工注意事項

1、在使用筒鉆碾壓破碎時，崩落的巖屑不能及時清理出孔口，鉆頭在旋轉過程中易形成卡鉆，每鉆進20分鐘左右應提出鉆頭，待巖屑沉入孔底再可以加壓鉆進。

2、鉆頭反轉取芯時，如果突然遇到阻力加大，然后驟然減小，初步判斷巖芯折斷。

3、同因巖面堅硬、鉆桿壓力大、進尺速度慢、鉆進時間長致使鉆具易發生損壞，所以應經常檢查鉆頭鉆具。

4、樁底巖芯不可鉆進過深，再進行撈取或破碎。因筒鉆高度一般為1.2米左右，當鉆進達到1.2米時巖芯頂到鉆頭方口連接處，極易對鉆具造成損壞。

5、采用螺旋鉆破碎時，巖屑不易撈取干凈，灌注前宜采用氣舉反循環進行清孔。

5 結束語

我單位已將本工程施工完畢，并通過樁基檢測，合格率100%。同時采用此工藝處理硬巖層的施工速度比其他標段采用沖擊方式成孔的速度快15倍以上，得到了設計院、業主、監理的認可。