嵌岩桩基旋挖施工工艺的应用

嵌岩桩基旋挖施工工艺的应用

韩荟 石雅清

摘要：通过对穿好项目上的嵌岩桩基（嵌入中风化凝灰岩及流纹斑岩）的钻进施工方式的研究，确定了更为先进宝峨钻机施工工艺，有效的缩短了桩基施工的时间。

关键词：嵌岩、宝峨旋挖钻机、筒式岩芯钻头、斗齿钻头

嵌岩桩基通常采用冲击成孔法，但往往由于实际施工条件的限制以及环保、文明施工方面的要求，冲击成孔被越来越多的限制使用，对于该类型的桩基施工工艺于是有了新的突破，本文介绍的关于使用德国宝峨旋挖钻机施工嵌岩桩在穿好公路上得到了充分的应用，这为该类型的桩基施工提供了一套新的施工工艺。

1 工程概述

宁波穿山至好思房公路工程5标位于浙江省宁波市北仑区，施工场区大部分位于繁华大镇中心区，全长5.339km，全程为高架桥，

碶

主要桩基工程有2400余根钻孔桩，其中嵌岩桩基为1500余根，嵌岩（中风化）深度2.4m-3m，个别全进岩桩基嵌岩深度12m-15m。桩基工程工期为8个月。

1.1 工程地质条件

北仑区大镇位于九峰山余脉，镇区山体分布广泛，桩基承力层碶

为中风化凝灰岩、熔结凝灰岩及流纹斑岩，饱和抗压强度为60～120Mpa。

1.2 施工情况介绍

施工场区位于镇区内，考虑到冲击钻施工产生的大量泥浆以及震动、噪音对周围居民房及工业厂房的影响；护壁泥皮对桩基侧摩阻力的影响；冲击对桩底岩层整体性的破坏，本项目经慎重研究不采用冲

击钻机施工，选用旋挖法施工。旋挖采用国内比较先进的宝峨BG-25C 旋挖钻机，钻头采用筒式岩芯钻头、斗齿钻头等。

2 宝峨钻机施工特点

①、旋挖钻机自身有质量检控系统，有自动水平调整功能，当钻机发生倾斜偏差时，钻机会显示倾斜度并自动报警；有孔深显示功能；集成控制，提高了定位、钻孔精度；履带行走，移位方便。

②、宝峨旋挖钻机拥有能够以自重加压的动力钻头系统，配上多种有效的各种不同钻头配合的工法，使旋挖工艺施工进岩桩有了更好的手段。

③、利用旋挖钻机的优良性能，缩短施工时间，并减少钻孔桩施工产生的大量泥浆、震动及噪音时对周围环境的影响。

④、进岩桩采用旋挖工艺成孔，可以保证桩底基岩的完整性，减少清孔的难度，降低桩底沉淀层厚度，施工过程中不会导致桩基基岩破坏影响而影响其承载力。

⑤、旋挖钻机施工进岩桩成孔速度快，具有其他工艺施工进岩桩不可比拟的速度优势。

3 旋挖施工原理

主要是通过钻机动力头和钻杆的封闭连接获得扭矩和加压给进力，使用岩芯钻头KR-R在基岩上钻出圆柱体岩块，由于岩芯钻头KR-R 切削面积很小，所以在切削齿上获得很高的钻压，从而达到高钻进效率。

钻出的圆柱体岩块失去了周围基岩对其的约束，只有在底部圆面有基岩较小的约束力。

此时换用旋挖斗KBF-K2，通过加压给进同时旋挖，此时圆柱体岩

块被上下约束，只能靠自身内力来抵抗旋挖机的扭矩，加压给进的扭矩大于自身结构内力时，发生圆柱体结构剪切破坏。从而达到快捷、高效、经济（少磨损）及优质的桩基施工效果。

4 施工过程

4.1 岩芯钻头KR-R施工

将钻机回转至施工的孔位，调整钻杆到需要的角度，放出主卷扬机钢丝绳，将岩芯管钻头中心与钻孔中心对准并放入孔内。将岩芯管放到孔底，稍微提升钻具，确保钻头能在孔内自由浮动。

KR-R系列岩芯钻头主要由芯管及子弹头硬质合金齿组成，此岩芯管钻头装配有取芯装置。钻机在钻孔作业时启动动力头，钻杆要将动力头的两个作用力传递给钻具，一个是圆周方向的旋挖扭矩M，另一个是轴向的加压力N（最大为210kN）。岩芯管钻头钻进与其他钻掘方法不同，必须始终保持定点回转钻进。开始钻进时应使用较小的钻压，以便让钻头形成完整的导向环。在导向环形成之后调整转速和给进压力，以获得最佳的钻进效率；如果需要加压给进，先将动力头的内花键和外层钻杆的自锁凹槽锁紧，再启动推压液压缸和给进卷扬机。随着孔深的不断增加，按次序伸出各节钻杆并锁紧。

岩芯钻头施工 岩芯钻取出的基岩

4.2 斗齿钻头KBF-K2施工

当岩芯钻头施工完一斗深度后，提钻换用斗齿钻头KBF-K2。旋挖斗开口底部约2/3的面积为铰链底板。此时底部基岩已被钻空成圆柱状，通过加压给进同时旋挖，此时圆柱体岩块被上下约束，只能靠自身内力来抵抗旋挖机的扭矩，加压给进的扭矩大于自身结构内力时，发生圆柱体结构剪切破坏，此破坏为完全破坏。圆柱体发生破坏在桩基钻机中的表现为钻杆压力骤降，钻机抖动，进尺突然加大。此时应减压提钻，使用适中压力进行普通旋挖施工。通过旋挖斗提出钻碴，局部大岩块通过适当加压方式破碎后提出孔外。

旋挖钻头KBF-K2施工

4.3施工工艺流程

5 与其他施工工艺的比较

与常规的进岩桩施工工艺相比，旋挖钻机施工单桩成孔周期最短短，根据本工程试桩出来的结果是施工同一墩位的进岩桩，正循环回旋钻机用牙轮钻头需要18天时间，单绳冲击钻需要8天时间（每月4根桩），而宝峨旋挖钻机只需要6-10小时（即每天2根桩），因此宝峨钻机相对于其他施工工艺具有相当高效的优势。同时，由于该种施工方法对桩底岩面的破坏很小，几乎是稍作清孔，便能把孔底沉渣清干净，这对嵌岩桩基至关重要，超声测桩效果很好。另外使用该钻机泥浆产生量小，可循环利用，噪音低，夜间也能施工。

6 结语

宁波穿好公路工程嵌岩桩基数量大，受外界施工环境的影响，污染大、能耗高的冲击成孔设备未被采用，实际施工中采用的BG25C型旋挖钻机克服了以上的这些缺点，同时也在施工进度和质量上得到了保证，本项目共有BG25C钻机4台，7个月内完成全部的嵌岩桩基，很好的保证了本项目的工程推进。值得注意的是，经过试验研究，嵌岩桩的旋挖施工在桩长上有一定要求，直径1.5m内的桩基，桩长应小于60m。

参考文献：

[1]刘云峰，陈仁祥.单管双喷高压旋喷技术在某特大铁路桥桥墩地基加固中的应用[J].岩土工程界2000(2):89-92.

[2]于治通,闫 君,魏一祥.第29届奥运会青岛帆船中心陆域工程媒体中心.地基处理技术[J].探矿工程.(岩土钻掘工程),2005(11):11-13.

[3]宫模松,郜绪锋.旋喷承重桩沉箱软围堰在葫芦岛2号船坞软基中的应用[J].东北水利水电,2008(7):75-76.

[4]徐学燕,齐加连,王正秋,等.高压旋喷桩在减小排架柱基础振动加速度中的应用[J].低温建筑技术,1992(4):58-59.