砂卵石、巨粒漂石地层旋挖施工技术研讨

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砂卵石、巨粒漂石地层旋挖施工技术研讨
摘要:旋挖桩施工技术已经是建筑工程机械成孔首选施工工艺,适应无地下水
施工作业,属于干作业桩基施工工艺。

旋挖桩传统工艺使用直筒钻头钻进,将砂土
挤进钻头取渣。

在地下水位高,地层复杂,透水性快的厚层砂卵石、巨粒漂石层
因钻进震动,地下水的冲刷把砂和细小的填充物带到钻孔底部,卵石与巨粒漂石
间增大空隙,无法形成嵌挤与钻头内壁摩擦力,取不出钻渣,不能正常发挥优势。

降低地下水能提高地层强度,增大密实度和侧壁稳定性,减小空隙率。

采用降低
地下水和双(多)护筒措施提高成孔率,钻进速度快,具有很高的施工效益。

关键词:旋挖桩;降水;双(多)护筒;砂卵石、巨粒漂石成孔施工技术
前言:随着我国经济建设的不断加快,人们对安全认识的提高。

人工挖孔桩
因安全隐患多,逐渐退出工程建设领域由机械成孔桩代替。

机械成孔桩尤以旋挖
桩发展迅速,它适应各种地层,成孔速度快,移动方便灵活,质量可控,经济效益好。

一、准备工作
1、降低地下水
贵州农信社江口灾备中心项目:施工现场地质情况复杂,地下水位高,透水
性在5m/d,砂卵石层厚度在0.6-4.3m,巨粒漂石层厚度在 0.6-16.7m,地质坡面
差起伏落差非常大,串珠状溶洞群见洞率32%,强风化白云岩厚度在0.3-5.2m 范围。

查阅地质勘察料,地下水高度、透水性大;分析岩石走向、坡度起伏变化非常大。

用桩基础施工图计算降水量,管径、抽水设备功率,布设临时降水井点位置。

组织实施降排水。

井点排水示意图
地下水降低后增大了砂卵石、巨粒漂石层的密实度和嵌挤力为旋挖钻头挤压
钻渣提供很大的摩擦阻力,增大取渣量和取渣速度。

2、测量放线埋设护筒
根据施工图纸,业主提供的规划坐标进行控制轴线和角点坐标放出桩位,做
好桩位控制桩。

埋设外护筒,便于旋挖机开挖过程中的定位控制和复测。

护筒用
厚度16mm 的钢板卷制,直径1.4-2.2m 各种规格,长3.3m。

护筒埋设位置准确,筒体竖直。

护筒埋置深度3m,护筒顶面高出地面0.3m,以防孔口坍塌和地表水
流入孔内,周边填土夯实。

埋设完成后,用水准仪测量护筒顶标高并作好记录,
作为控制孔深的基线。

3、旋挖机就位
首先要保证钻机下地基不产生沉陷,在钻机就位时,先将地面整平压实,钻
杆调整垂直,然后检查护筒埋设后的桩中心与钻头中心是否重合,如果偏差较大
应调整钻机位置,确保钻孔的中心符合设计要求。

二、旋挖机钻孔施工
1.成孔工艺:
场地平整布置-桩位放样-埋设护筒-钻机就位-选择钻头、钻杆-钻进成孔-验孔深,孔径,垂直度。

2.试钻
钻机类型、型号、钻头型式,以及在不同地质层中的钻进速度和钻进时的钻压、扭力参数,成孔后的清孔方法和清孔时间。

成孔的控制措施(孔径、倾斜度、中心偏移等)进行试钻,明确参数。

确定施工组织及管理体系、人员及指挥方式。

确定适宜现场施工的机械、人员数量。

根据旋挖专项施工方案,施工工艺的合理
性与适应性,修正施工方案,完善施工组织。

试桩现场人员、机械、材料配置。

3、钻头改进
地下水高的砂卵石、巨粒漂石(最大超过 1m)地层是一种典型的力学不稳定地层, 其结构松散、无胶结、卵石粒径大小不等,具有内摩擦角小、塑流性差、含
水量高且渗透系数大、稳定性差的特点。

结合旋挖桩施工特点及现场工程、水文
地质情况,总结了砂卵石、巨粒漂石地层中旋挖桩施工的质量控制措施及经常发生
的卡钻、塌孔、缩径、埋钻等问题的处理方法。

根据地层情况,钻机功能、孔深、孔径、沉碴厚度、护壁措施等具体要求针对高地下水的砂卵石、巨粒漂石地层,
积极研究和改进旋挖钻头,实施双(多)层钢护筒施工工艺。

4、正常钻进
按照旋挖钻孔桩的专项施工方案要求钻机就位,定位、复测桩位。

在埋设的
外护筒内钻进取渣,钻进至外护筒位置停钻,进行钻孔深度、孔位、垂直度、轴
线偏差、孔径、检查满足设计及相关规范要求。

观察护筒周边地层无塌陷、冒浆
和开裂、空洞,用振动锤下内护筒,经定位复测合格,保持正常钻速、钻压、扭
矩钻进。

正常钻进2m进行一次孔深、孔位、垂直度、轴线偏差、孔径、检查满
足设计及相关规范要求,下压一次内护筒继续钻进,检查、清孔等施工程序直至
成孔合格。

密实度较好的卵、漂石层,钻齿较难插入到石块间的空隙中,钻进时
一般表现出钻齿受力不均匀、整机振动剧烈、钻杆跳跃和钻杆偏摆等现象,对孔
壁的扰动很大,造成塌孔、缩径、埋钻等事故的发生。

4.1发生异常情况
钻机振动大不进尺遇到巨粒漂石应立即停止钻进,改换三角钻头进行低速低
压逐渐加压慢钻,正钻钻渣进钻头取渣,反钻挤压漂石至孔壁外侧压密孔壁,直
至取出巨粒漂石,更换转头,保持正常钻速钻压钻进。

孔偏移倾斜遇地层强度不
均匀,有斜面岩石或巨粒漂石等不良地层,立即停钻,更换钻渣钻头低速低压逐
渐加压慢钻,穿过该段地层恢复正常钻进。

发生掐钻、缩径、埋钻,遇巨粒漂石
或溶洞,巨粒漂石、溶洞受钻断面强度不能承受正常钻压、扭力和钻进震动造成
塌陷,相互嵌挤掐钻、缩径、埋钻,立即停止钻进。

进行正反低速提升钻杆来回
转动,松动钻头,直至钻头拔出。

灌注低强度C15 商品混凝土固结砂卵石、巨粒
漂石和溶洞岩石达到2.5Mpa 时,继续钻进,穿过该段巨粒漂石和溶洞熔岩层恢
复正常钻进。

钻孔侧壁塌孔、超挖是巨粒漂石取渣后空隙过大,不能承受上部荷
载和钻进震动,孔壁失稳造成塌方,立即停止钻进。

下压内护筒后保持低速低压
钻进穿过该地层恢复正常钻进。

4.2.对巨粒漂石、斜面、坡度起伏大的岩石、溶洞、熔岩层采用以下操作方式钻进
4.2.1 拨动式钻进方法,就是指低转速、低扭矩、低钻压,通过钻齿对漂石、
溶洞岩面拨动切割钻入地层;
4.2.2 钻进漂石层时不进尺、震动、掐钻,为保护机械设备,采用低转速、低
扭矩、低输出,钻进;
4.2.3 塌孔、缩径、埋钻采用轻轴压,提压、悬吊、点浮动、点加压等方式,
防止掐钻可悬吊或提压,降低其振动可以使用浮动钻进,需要加压钻进就使用点
压加压的方法钻进。

按照施工图钻到中风化岩层时更换平底钻头,钻到嵌岩深度满足设计要求,
更换平底清孔钻头进行清孔,测沉渣厚度,符合设计及相关规范要求,验收合格
转入吊放钢筋笼,下混凝土导管,浇筑混凝土。

三、结束语
旋挖机成孔实践穿越厚度大的砂卵石、巨粒漂石层,成桩钻进极易出现钻进不进尺、孔倾斜偏移、发生卡钻、钻孔侧壁坍塌、超挖等问题。

从钻头性能分析砂卵石、巨粒漂石钻进等方面优化。

成功地解决了旋挖钻机在砂卵石、巨粒漂石层中成孔难的技术难题,对于加快施工进度、保证桩基质量有积极的作用,为同类项目施工提供参考。

【参考文献】
[1]徐维钧.桩基施工手册[M].北京人民交通出版社.2007
[2]建筑施工手册第六版
[3]刘伟.《旋挖钻机的发展及应用》[J].建筑机械化.2004(11)。

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