旋挖钻机在之江大桥深埋硬质岩层中的应用
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第３ ７卷 第 ２ ９期 ２０１１年 １０月 文章 编号 ：０ ９ ６ ２ ２ １ ） ９ ０ ５ — ２ １０ — ８５（０ ２ — １５ ０ １
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ１３ ． ９ ． ７ Ｎｏ ２
Ｏ ｔ ２ １ ｃ． ０ １
・１ ５ ・ ５
旋挖钻机在之江大桥 深埋硬质岩层中的应用
叶 以挺 蒋 红 星 潘 江波
摘 要： 结合之 江大桥 水中钻 孔灌注桩施 工实例 ， 介绍 了钢护筒埋设 、 泥浆配制等施 工技 术， 出旋挖钻机在 不 同地层 中 指
的钻进 工艺及控制要 点， １ 特另 对旋挖钻机 深埋硬 质岩层钻 进工艺进行 了研 究， 为旋挖钻机在硬质岩层钻进提供 了一种新 的施工方案 ， 对同类工程施 工具有指导意义。
关键词 ： 旋挖钻机 ， 钻孔灌注桩 ， 斗， 钻 泥浆比重
中图分类号 ： ４ ５３ Ｕ ４ ．１ 文献标识码 ： Ａ
１ 工程 概 况
泥浆增加粘性 ， 具有使地基土表 面形 成薄膜而使之 强化和 降低失
掺入量为膨润 土的 ０ ０ ％一０ １ ； ．５ ． ％ 纯碱 的作用 可使 之江大桥 （ 又名钱江七桥 ） 于钱 塘江河 口段上游 ， 处 位于 闻家 水率的作 用 ， Ｈ值增大 ， 使粘土颗 粒进行 分散 ， 粒表 面负 电荷 增加 ， 粘 为粘 土 堰 急弯和珊瑚 沙与钱塘江大桥弯道之 间 ， 该河段 在洪水 和潮汐 的 ｐ 可增加 水化膜 厚度 ， 高泥浆 的 提 交替作 用下 ， 河床 宽浅 ， 潮强 流急 ， 河床 冲淤变 化 剧烈 ， 典型 的 吸收外界的正离子提 供 了条 件 ， 是 胶体率和稳 定 性 ， 低 失 水 率 ， 入 量 为 孔 中泥 浆 的 ０ １ ～ 降 掺 ．％ 游荡河道 。东侧非通航孔 桥共 有水 中桩基 １２根 直径 １ ８ｍ 和 ５ ． ２ ０ｍ钻孔 灌注桩 ， ． 桩长 ６ １ ７ ３１ 一 ４ｉ １ － ｎ不等 。
３ 旋 挖钻 机施 工
３ １ 钻 斗类 型和 选 用 ．
施工 中根据不 同地质情况 ， 选用合适的钻斗和施工工艺。 进时， 可采用 回转 钻斗 ， 回转钻斗一般分单底钻斗 、 双底 捞砂 斗。 钻斗 。旋挖钻机螺旋钻斗和双底捞砂钻斗见 图 １ 图 ２ 和 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
程 中只需及时补充泥浆 ， 保证 泥浆液面高于护筒 外河床 １５ｉ ． ｎ左
筒底渗漏及塌孔 ， 因此 在进入 淤泥 质粘土 层时需 减速 慢进 ， 制 控 钻机 的 自身造浆能力较差 ， 泥浆质量 较普通 钻机要差 得多。且满 斗土粒的快速提升会形成 活塞作用 ， 出现孔 内负压和较高 的泥浆流
泥浆 比重及 水头 。注 意钻斗 提升 速度 ： 因为旋 挖 入硬岩基层时 ， 采用短 螺旋 钻斗 、 轮钻 斗和 嵌岩 筒钻 等 钻斗提升速度 、 需 牙
内泥浆水头应 比外侧河床高 １５ｉ ２ ０Ｉ， ． ｎ～ ． 过高易引起 护筒 内反 ｎ 串， 过低在涨潮时未能及时补充泥浆则引起正 串。
计。针对不同地质情 况 ， 优化 钻进参 数 、 质量 控制 措施 等 。如 土 壤切削 、 岩石钻 削时加压 方式 、 钻进 扭矩 、 斗速 度 、 钻 进尺 速度 等
０４ 。 ．％
２ 施工 准备
１ 研究分析工程地质 。施工前对 工程地质 、 ） 水文情况 进行研 究， 认真分析设计 提供 的地质 勘察 报告 ， 对工程 地质 进行全 面分 析。对于地质硬度小于 ５Ｍ ａ以下的工程地质 ， Ｐ 分析 时应 了解水 文地 质结构参 数等 土性指 标 ； 对于 岩性地质 ， 了解 岩石 的成 因 需 和种类 ， 岩石颗粒 的大小和形状 ， 岩石构造及 裂 隙发 育情况 ， 胶结 的性 质及 胶结形式等 。２ 施 工机械 与设 备配 置 。针对 工程 不 同 ） 地质情况 ， 对旋挖钻 机 的钻杆 、 钻具 、 斗齿 、 护筒 、 泥浆 、 清孔 工具 等施 工机械与设备 进行 选择和 优化 。对 于硬 岩基层 深埋下 的嵌 岩桩 基施 工 ， 台旋挖钻机 至少要 配置若干数量 的不 同规 格和类 一
图 ｌ 旋 挖钻机螺旋钻 斗 图 ２ 旋 挖钻 机双底捞砂钻斗
控制 指标 。４ 钢护筒埋设 。钢护筒采用 １ ） ２ｍｍ厚钢板卷制 而成 ， ３． 不 同地 层 施 工 ３ 护筒 内径 比桩径 大 ２ ｍ， Ｏ ｃ 护筒 顶 要高 出钱 塘 江 ２ ０年 一遇 水位 １ 粉 土层 。根据钱塘江钻孔灌 注桩 的施工 经验 ， 护筒需穿 ） 钢
１ｍ， 筒底 应进 入 淤泥 质粘 土层 ， 护 以免在 粉土层 引起 护 筒底 塌 过粉土层进入淤泥质粘 土层 ， 钻孔平 台距离桩顶 １ ． 且钢 护 ０ ５ｍ， 孔， 故本工程钢护筒长度采 用 ２ ｌ用 Ｄ ６ ５ｎ， Ｚ ０振 动锤进行埋 设 ， 埋 筒顶需高于 ２ ０年一遇最高水位 ， 故钢 护筒为 ２ ５ ｍ长。由于粉 土 设 过程 中进行跟踪测量 ， 以确保 钢护筒的垂直度及 平面偏位 。 层均在钢护筒 内， 故可 以采用 双底捞 砂钻 斗快速 钻进 ， 钻进 过 在
右， 因此钻进 １ ５ｍ深 的粉土层 只需 ｌｈ可完成。 ２ 淤泥质粉质 粘土层 。淤 泥质 粘土层 强度 小 ， 结性 差 ， ） 胶 钻
但由于护筒底 进入该土层约 ２ｎ， ｌ如快速钻进则会 引起 护 在淤泥层 、 泥土、 砂层 、 （ ） 卵 漂 石层 、 风化 岩层 等较软 地层 钻 进容易 ，
型的钻具 、 斗齿 ， 以适应 软土 和硬岩基 层 的钻进 。３ 技术参 数设 ）
泥浆指标 应根据工程地 质具 体情况进行合 理配 制 ， 泥浆应 且 在高速搅 浆筒 中高速搅 拌 １ ｉ， ５ｍｎ 然后放入泥浆池 中 ２ ４ｈ后才使
用， 新制备 的泥浆 由于未 充分 膨胀 ， 护壁 效果 将大 大降低 。护筒
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ１３ ． ９ ． ７ Ｎｏ ２
Ｏ ｔ ２ １ ｃ． ０ １
・１ ５ ・ ５
旋挖钻机在之江大桥 深埋硬质岩层中的应用
叶 以挺 蒋 红 星 潘 江波
摘 要： 结合之 江大桥 水中钻 孔灌注桩施 工实例 ， 介绍 了钢护筒埋设 、 泥浆配制等施 工技 术， 出旋挖钻机在 不 同地层 中 指
的钻进 工艺及控制要 点， １ 特另 对旋挖钻机 深埋硬 质岩层钻 进工艺进行 了研 究， 为旋挖钻机在硬质岩层钻进提供 了一种新 的施工方案 ， 对同类工程施 工具有指导意义。
关键词 ： 旋挖钻机 ， 钻孔灌注桩 ， 斗， 钻 泥浆比重
中图分类号 ： ４ ５３ Ｕ ４ ．１ 文献标识码 ： Ａ
１ 工程 概 况
泥浆增加粘性 ， 具有使地基土表 面形 成薄膜而使之 强化和 降低失
掺入量为膨润 土的 ０ ０ ％一０ １ ； ．５ ． ％ 纯碱 的作用 可使 之江大桥 （ 又名钱江七桥 ） 于钱 塘江河 口段上游 ， 处 位于 闻家 水率的作 用 ， Ｈ值增大 ， 使粘土颗 粒进行 分散 ， 粒表 面负 电荷 增加 ， 粘 为粘 土 堰 急弯和珊瑚 沙与钱塘江大桥弯道之 间 ， 该河段 在洪水 和潮汐 的 ｐ 可增加 水化膜 厚度 ， 高泥浆 的 提 交替作 用下 ， 河床 宽浅 ， 潮强 流急 ， 河床 冲淤变 化 剧烈 ， 典型 的 吸收外界的正离子提 供 了条 件 ， 是 胶体率和稳 定 性 ， 低 失 水 率 ， 入 量 为 孔 中泥 浆 的 ０ １ ～ 降 掺 ．％ 游荡河道 。东侧非通航孔 桥共 有水 中桩基 １２根 直径 １ ８ｍ 和 ５ ． ２ ０ｍ钻孔 灌注桩 ， ． 桩长 ６ １ ７ ３１ 一 ４ｉ １ － ｎ不等 。
３ 旋 挖钻 机施 工
３ １ 钻 斗类 型和 选 用 ．
施工 中根据不 同地质情况 ， 选用合适的钻斗和施工工艺。 进时， 可采用 回转 钻斗 ， 回转钻斗一般分单底钻斗 、 双底 捞砂 斗。 钻斗 。旋挖钻机螺旋钻斗和双底捞砂钻斗见 图 １ 图 ２ 和 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
程 中只需及时补充泥浆 ， 保证 泥浆液面高于护筒 外河床 １５ｉ ． ｎ左
筒底渗漏及塌孔 ， 因此 在进入 淤泥 质粘土 层时需 减速 慢进 ， 制 控 钻机 的 自身造浆能力较差 ， 泥浆质量 较普通 钻机要差 得多。且满 斗土粒的快速提升会形成 活塞作用 ， 出现孔 内负压和较高 的泥浆流
泥浆 比重及 水头 。注 意钻斗 提升 速度 ： 因为旋 挖 入硬岩基层时 ， 采用短 螺旋 钻斗 、 轮钻 斗和 嵌岩 筒钻 等 钻斗提升速度 、 需 牙
内泥浆水头应 比外侧河床高 １５ｉ ２ ０Ｉ， ． ｎ～ ． 过高易引起 护筒 内反 ｎ 串， 过低在涨潮时未能及时补充泥浆则引起正 串。
计。针对不同地质情 况 ， 优化 钻进参 数 、 质量 控制 措施 等 。如 土 壤切削 、 岩石钻 削时加压 方式 、 钻进 扭矩 、 斗速 度 、 钻 进尺 速度 等
０４ 。 ．％
２ 施工 准备
１ 研究分析工程地质 。施工前对 工程地质 、 ） 水文情况 进行研 究， 认真分析设计 提供 的地质 勘察 报告 ， 对工程 地质 进行全 面分 析。对于地质硬度小于 ５Ｍ ａ以下的工程地质 ， Ｐ 分析 时应 了解水 文地 质结构参 数等 土性指 标 ； 对于 岩性地质 ， 了解 岩石 的成 因 需 和种类 ， 岩石颗粒 的大小和形状 ， 岩石构造及 裂 隙发 育情况 ， 胶结 的性 质及 胶结形式等 。２ 施 工机械 与设 备配 置 。针对 工程 不 同 ） 地质情况 ， 对旋挖钻 机 的钻杆 、 钻具 、 斗齿 、 护筒 、 泥浆 、 清孔 工具 等施 工机械与设备 进行 选择和 优化 。对 于硬 岩基层 深埋下 的嵌 岩桩 基施 工 ， 台旋挖钻机 至少要 配置若干数量 的不 同规 格和类 一
图 ｌ 旋 挖钻机螺旋钻 斗 图 ２ 旋 挖钻 机双底捞砂钻斗
控制 指标 。４ 钢护筒埋设 。钢护筒采用 １ ） ２ｍｍ厚钢板卷制 而成 ， ３． 不 同地 层 施 工 ３ 护筒 内径 比桩径 大 ２ ｍ， Ｏ ｃ 护筒 顶 要高 出钱 塘 江 ２ ０年 一遇 水位 １ 粉 土层 。根据钱塘江钻孔灌 注桩 的施工 经验 ， 护筒需穿 ） 钢
１ｍ， 筒底 应进 入 淤泥 质粘 土层 ， 护 以免在 粉土层 引起 护 筒底 塌 过粉土层进入淤泥质粘 土层 ， 钻孔平 台距离桩顶 １ ． 且钢 护 ０ ５ｍ， 孔， 故本工程钢护筒长度采 用 ２ ｌ用 Ｄ ６ ５ｎ， Ｚ ０振 动锤进行埋 设 ， 埋 筒顶需高于 ２ ０年一遇最高水位 ， 故钢 护筒为 ２ ５ ｍ长。由于粉 土 设 过程 中进行跟踪测量 ， 以确保 钢护筒的垂直度及 平面偏位 。 层均在钢护筒 内， 故可 以采用 双底捞 砂钻 斗快速 钻进 ， 钻进 过 在
右， 因此钻进 １ ５ｍ深 的粉土层 只需 ｌｈ可完成。 ２ 淤泥质粉质 粘土层 。淤 泥质 粘土层 强度 小 ， 结性 差 ， ） 胶 钻
但由于护筒底 进入该土层约 ２ｎ， ｌ如快速钻进则会 引起 护 在淤泥层 、 泥土、 砂层 、 （ ） 卵 漂 石层 、 风化 岩层 等较软 地层 钻 进容易 ，
型的钻具 、 斗齿 ， 以适应 软土 和硬岩基 层 的钻进 。３ 技术参 数设 ）
泥浆指标 应根据工程地 质具 体情况进行合 理配 制 ， 泥浆应 且 在高速搅 浆筒 中高速搅 拌 １ ｉ， ５ｍｎ 然后放入泥浆池 中 ２ ４ｈ后才使
用， 新制备 的泥浆 由于未 充分 膨胀 ， 护壁 效果 将大 大降低 。护筒