浅谈旋挖钻机在困难地层中的施工运用

        　目前，桥梁桩基较成熟的施工工艺主要有冲击钻、旋挖钻和回旋钻三种，旋挖钻机施工是近年来发展最快的一种新型桩孔施工方法，它采用无套管钻进法成孔，利用钻杆和钻斗的旋转，以钻斗自重并加液压作为钻进压力，使土屑装满钻斗后提升钻斗出土。而旋挖钻在粉砂、细砂等软弱地层以及孤石、斜岩等高强度基岩的花岗岩地区的施工中特别容易发生潜蚀，塌孔等现象，造成扩径、偏孔、超方、泥浆含砂量高、沉渣层过厚等施工质量问题，对桩基础施工设备的嵌岩能力、稳定性和综合工法提出了更高的要求。
一、工程概况
开创大道中桥右幅加宽工程桩基采用钻孔灌注桩基础，Y1 、Y2墩位于南岗河河床，既有桥梁平行加宽，加宽桥墩也位于南岗河河床；Y0、Y3为桥台，位于河岸两侧，离河床距离16m。桥梁基础采用φ1.2m的钻孔灌注桩。南岗河水深1.5m，水流流速0.3m/s。
其中，右幅加宽桥梁Y0a-3#、Y0b-3#桩基础紧邻广州市地铁6号线，Y1-2#、Y2-2#桩基础位于河流水中，各桩基详细参数及与地铁6号线的平面和立面位置、距离如下图表所示。
其中，Y0-a3号桩基距地铁最近，且地层条件最为复杂，桩基地质情况从上至下地层为： 0-2.4m为素填土、淤泥，2.4m-10.8m为中粗砂，10.m-12.8m为全风化花岗岩，12.8m-16.7m为强风化花岗岩岩，16.7m-19.8m为孤石，19.8m-26.6m为强风化花岗岩岩，26.6m-33.8m为微风化花岗岩。位于现有地面下2.6m。
二、主要施工工艺
旋挖钻施工在软土、流砂层等地层用泥浆护壁也不能有效的护壁，最有效率和保险的旋挖钻孔方法是采取长护筒护壁措施。根据场地的地层情况决定采用振动锤全程振拔钢护筒与旋挖钻机成孔相结合的施工方式，每台旋挖钻机视钻孔难易程度配置 30m左右的钢护筒、1台振动锤和 1 台足够起拔力的履带吊，具体选型根据计算选定；钢护筒长度下放到软层底部，钢护筒直径宜大于设计桩径500mm 左右（太大造成混凝土浪费；太小时钻头容易卡护筒，很难保证顺利施工）。
三、施工难点
现场观察地质条件，结合现场钻取出的钻渣，发现该工程钻进的难点主要有两点：
（1）上部有较厚的流砂层，如Y0-a3有8.4m的中粗砂层，下部有中、微风化花岗岩等，强度极高，最高可达150MPa，且风化带差异明显，均匀性差，界面复杂，钻进中极易出现塌孔、吸钻，缩颈现象。
（2）在进入孤石、斜岩广泛发育地层时，钻进时极易发生斜孔，要随时调整钻杆垂直度及压力值，确保钻孔的垂直度。
四、困难地层施工方法及注意事项
（一）软弱地层旋挖钻孔方法
在细砂或流砂地层钻进成孔时，采取长护筒护壁措施，护筒底应穿过细砂或流砂地层，地下水位较高必须采用泥浆护壁成孔，泥浆面低于护筒面30～50cm，钻进过程中泥浆指标：相对密度（1.15-1.25）、粘度（45s）、含砂率小于10%。
（二）注意事项
1.适当降低钻头的下放和起拔速度，减小钻斗与孔壁之间泥浆的流速，减少冲刷。
2.钻进时，应控制进尺速度，選用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。
3.如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘土（或砂砾和黄土）混合物到坍孔处以上1～2m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。
4.因故停钻时，应保持孔内有足够的水位和要求的泥浆相对密度和黏度，处理孔内事故时必须将钻头提出孔外。
五、孤石、夹层施工方法及注意事项
（一）孤石、夹层的特点及成孔措施
开创大道中桥桩基施工时，钻孔过程中遇到跟孔径相差无几的大孤石，或者是部分位于孔中的、大部分埋藏于孔周地层的探头石。钻进时会将钻具挤离孔轴线，钻具由软地层进入硬地层或粒径差别太大的砂砾层，钻头所受阻力不均，导致钻具倾斜，造成孔斜。或者钻机位置发生串动，或底座产生局部下沉使钻孔倾斜。若对孤石处理不当.会因长时间扰动孔壁造成塌孔。若对探头石处理不当，容易造成斜孔，给后续钢筋笼的下放构成实际困难；下放钢筋笼后灌桩过程中坍塌的.还会严重影响成桩质量。
（二）注意事项
钻孔灌注桩遇到孤石时，若孤石全部位于孔内，则可用筒形钻斗直接将孤石取出；若孤石大部分埋于孔周地层中形成探头石，则不应强行钻进.而应用筒形钻头慢慢将探头石切断并取出后，方可正常钻进。
六、花岗岩等硬岩地层施工方法及注意事项
（一）花岗岩等硬岩地层的特点
在花岗岩地区基岩主要为中、微风化花岗岩等，强度极高，最高可达150MPa，且风化带差异明显，均匀性差，界面复杂，孤石、斜岩广泛发育，而设计桩基时要求基桩进入微风化硬岩达到1倍的桩径.从而达到1.2～2m 。如此大直径硬岩地层的钻进，对设备功率和加压力提出了较高的要求，一般需要扭矩在 360 kN .m 以上的设备。在该类地层中钻进，钻齿的损耗很大，且对设备抗振动能力提出了较高的要求。下面以1.8m桩径为例进行嵌石工艺描述：先用1.2m小直径嵌岩筒钻，斗齿采用子弹头，头部镶有钨钴硬质合金）钻进，再采用1.8m截齿捞砂钻斗，达到高效入岩目的。入岩旋挖钻进时，根据地层选用钻斗的同时，还要注意进尺控制。
（二）注意事项
（1）应选择功率在 360 kN. m 及以上的压力钻进进行施工。提前准备好硬度较高、抗磨性能较好的钻齿。无水地层应加水.以降低钻齿的磨损。
（2）合理配置钻具。该类地层大直径桩成孔时.应选择分级钻进的方式。根据现场实际情况，1.8m桩径Y0-a3号和Y0-b3号桩基第一级选择直径1200mm的加长筒钻进行取芯，第二级采用1.8m截齿捞砂钻斗。
（3）当硬岩地层发生斜孔后扫孔难度极大。因此遇到斜岩面时，一般可将旋转钻机的钻头，提升到偏斜处进行反复扫孔，直到钻孔正直。如发生严重弯孔、梅花孔、探头石时，应采用小片石或卵石与黏土混合物或用回灌高标号混凝土到偏斜处，待填料沉实或混凝土强度达到要求后再重新钻孔纠偏。
七、结束语
从近几年使用旋挖钻机施工钻孔灌注桩实践情况看，其可适用于大部分地层的施工，最大成孔深度可达近百米，最大直径可达 2.5m但在花岗岩地层及孤石地层成孔效率低，经济性不高。但无论是采用传统冲击钻还是旋挖钻施工，困难地层的施工作业都是一种挑战，地层千变万化，需要根据实际地层和设计孔径、孔深等情况.合理采用有效措施并克服层层困难才能优质高效的完成任务。 (责任编辑：论文发表网)转贴于八度论文发表网: http://www.8dulw.com(论文网__代写代发论文_论文发表_毕业论文_免费论文范文网_论文格式_广东论文网_广州论文网)