旋挖钻机和冲击钻合成孔在钻孔灌注桩施工中的应用

旋挖钻机和冲击钻合成孔在钻孔灌注桩施工中的应用

张红卫，袁春海，任传宁，宋晓露

（山东省煤田地质局第四勘探队山东潍坊261206）

【摘要】有些钻孔灌注桩工程由于地质原因，仅用冲击钻机成孔，即耗费材料又延长了工期；仅用旋挖钻机成孔，还难以完成，这样用旋挖钻机和冲击钻机合成孔，弥补了单独用一种设备施工的缺点，即节省了施工成本又缩短了工期，大大提高了施工效率。

【关键词】旋挖钻机；冲击钻机；泥浆

ApplicationofhelicaldiggerandiMPactdrillsynthesizeboredrillingholeandinfusestakeninconstruction

ZhangHong-wei,YuanChun-hai,RenChuan-ning,SongXiao-lu

(ShandongprovincecoalfieldgeologyfourthbureauinvestigationbrigadeWeifangShandong261206)

【Abstract】Somedrillholeandinfusestakenengineeringbecauseofgeologyreason,onlydrillmachinewiththeiMPactintobore,thenexpendmaterialandprolongedaworkperiod;Onlydigtodrillmachinetobecomeborewithreturnhardcompletion,likethisdigtodrillmachineandiMPacttodrillmachinetosynthesizebore,madeuptouseakindoftheweaknessthatequipmentsconstructionalone,thensavedconstructioncostandshortennedaworkperiod,consumedlyraisedconstructionefficiency.

【Keywords】Helicaldigger;IMPactdrillmachine;Mud;

1.工程概况

工程为某客运专线特大桥，位于某县城以西。场地原为农田，地形较平坦。该特大桥基础采用钻孔灌注桩。由于部分桩以强风化玄武岩和中风化玄武岩为桩段持力层。对于中风化玄武岩，旋挖钻机成孔效率低，而且损坏设备严重。经过不断摸索，用旋挖钻机施工上部较软地层，下部中风化岩层用冲击钻施工，这样既减少了施工费用，还大大提高施工效率。

作业前的施工准备

2.1技术准备。施工前必须进行交接桩，复测控制点及控制网和导线，布设施工控制导线点和水准点，测放墩位和桩位。

2.2现场准备。施工前先在孔位处挖2米深的检查坑，检查孔位地下是否有管线、光缆或其他地下障碍物，若有，及时通知监理工程师确认，并协商解决办法，进行妥善处理。

2.3机具设备。根据现场地质情况复杂的特点，采用旋挖钻机和冲击钻两种设备施工。施工前必须对施工设备、泥浆制造设备等进行调试维修。

3.钻进前注意事项

3.1护筒埋设。钻孔桩护筒采用钢护筒，护筒采用δ=10mm的钢护筒制作，其内径大于设计桩径20cm。钢护筒埋设时要求竖直，且定位准确，其顶面位置偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%。

3.2泥浆拌制。

3.2.1泥浆选用优质粘土或膨润土造浆，并在泥浆中掺入适量火碱或碳酸钠等外加剂，其掺入量由试验决定。

3.2.2泥浆处理：泥浆通过泥浆处理器净化处理后循环使用。

3.2.3泥浆的性能

3.2.3.1旋挖钻机钻孔时，泥浆比重为1.1g/m3-1.15g/m3。黏度：为16-20s。含砂率：不大于2%。PH值：应大于6.5。

3.2.3.2冲击钻使用管型钻头钻孔时，入孔泥浆比重为：1.1g/m3-1.3g/m3；冲击钻机使用实心钻头钻孔时，孔底泥浆比重不宜大于1.3，大漂石、卵石层不宜大于1.4，岩石不宜大于1.2。根据本工程地质情况，冲击钻采用实心钻头，泥浆比重不宜大于1.2。

黏度：一般地层16-22s，松散地层为19-28s。含砂率：不大于4%。PH值：应大于6.5。

4.钻机施工工艺

4.1旋挖钻机施工工艺

4.1.1钻机安装就位。钻机就位前，须将场地垫平填实，钻机按指定位置就位，调整桅杆及钻杆的角度。钻机安装就位后，要精心调平，使得底座和端座平稳，在钻进运行中定期用仪器或挂吊锤检查和校正，确保钻机不产生位移和沉陷。钻机的钻头或钻杆和护筒中心在同一铅垂线上，偏差不大于5cm。

4.1.2旋挖钻孔。全液压旋挖钻机整机自动化程度很高，其水平、垂直度和钻孔中心由指示灯控制，操作室配置钻进深度指示仪。根据旋挖成孔的成孔原理及其工艺要点，抓好关键工艺过程控制，本工程采用泥浆护壁成孔灌注工艺。

钻斗升降速度：旋挖成孔靠钻斗挖装岩土直接提升卸到地表，护壁采用稳定液（泥浆）。稳定液（泥浆）护壁情况下，问题的要点在于钻斗的升降运动会带动泥浆运动，从而冲刷与粘附作用于孔壁。控制钻斗升降速度，是成孔控制的关键。钻斗钻进截面积A与钻斗外侧切削刀具回转的截面积a之比例A/a，随桩径增大而增大，提升钻斗时，泥浆在钻斗与孔壁之间的流动速度加快，并产生压力激动，易造成孔壁坍塌。因此需要根据不同桩径控制钻斗升降速度，且桩径愈大愈应加强控制。

旋挖作业其他要点：尽可能根据土层正确选择钻斗类型结构，软土层选择楔形齿、小切削角、小刃角、齿宽稍大；硬土层则选用较大切削角、较窄的弯曲齿套；粘土层的齿间距宜大些，以免糊钻，影响进尺。

钻进硬层，每次进尺深度小，斗内钻渣少，可换用小直径的钻斗，先钻一小孔，然后再下钻斗扩孔捞渣。也可换用短螺旋钻进或松动硬岩土层，然后下钻斗捞渣。现场钻进姜石层时，即采用短螺旋钻进又反转回钻，以减少对孔壁的扰动，起松动作用。

当旋挖钻机钻至强风化和中风化地层，不易再继续钻进时，把泥浆调各指标调至适合冲击钻机施工的指标，并把孔内泥浆换置成新调制的泥浆，再由冲击钻继续钻进。

4.2冲击式钻机施工工艺

4.2.1钻机就位。冲击钻机是利用钻机本身的动力，将钻机大致移动就位，再用千斤顶顶起支架准备就位，使起重滑轮，钻头与护筒中心在同一垂直线上，以确保钻机的垂直度。

4.2.2钻进操作。冲击钻机操作程序是：钻进→抽渣→投泥（或泥浆）→钻进的反复循环以及辅助作业（检查孔径、钻具、修理机械设备、补焊钻头等）的交错过程，关键问题是掌握冲程大小和抽渣时机。

注意的问题：孔内水位应高于护筒脚0.5m以上，或地下水位1.5~2.0m，在冲击钻进取渣或停钻时，应及时向孔内补泥浆，以保持必要的水头高度。

当钻至设计孔深，取渣等工作符合技术要求后，由现场的技术人员和监理检查合格后，再进入下步工序。

5.结束语

旋挖钻机和冲击钻机合成孔，汲取了两种设备各自的优点，同时弥补了单独使用旋挖钻机和冲击钻机缺点和不足，大大提高了施工效率。

参考文献

［1］《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002.

［2］《建筑地基处理计术规范》JGJ79-2002

［3］《建筑桩基计术规范》JGJ94-2008

［4］《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024-85

［5］《道路桥梁工程施工手册》(中国建筑工程出版社)

［6］《地基处理手册》(中国建筑工业出版社)

［7］《岩土工程新技术实用手册》(地质科学出版社)

［文章编号］1006-7619（2009）03-18-152

［作者简介］张红卫(1975-)，男，山东宁津县人，2000年毕业于河海大学岩土与地基工程专业,助理工程师，二级建造师。毕业后一直从事基础施工项目技术、管理工作。