目前,旋挖钻机因工艺先进,成孔快速稳定等优势,已经成为钻孔灌注桩主流的施工机械之一。由于各地工程地质条件千差万别,不同工程设计不太可能做到与实际地层完全一致,有时甚至还存在较大差异。因此,岩土施工单位在承揽钻孔灌注桩基工程时,桩基钻孔面临不小的不确定性。在桩基钻孔过程中有些技术问题若处置不当,不仅会造成较大的经济损失,还可能对工程设备甚至人员安全构成威胁。
结合近几年使用旋挖钻机在各类不同的地层钻进实践经验,总结了旋挖钻机在一些较为特殊地层钻孔施工经常遇到的技术问题及解决方法。
1、软土等易塌地层的特点及成孔风险
2、旋挖钻孔的施工方法
(1)应基本确认护筒下放深度范围内无100mm以上大直径石块;根据长护筒直径各下放长度选择合适功率的振动锤。
(2)小直径施工时,应综合考虑钻杆的外径及护筒直径的大小,钻杆外径宜比护筒直径小200mm以上,护筒长度较大时,差值应更大些以方便施工。
1、砂土、粉土地层的特点及成了风险
2、旋挖钻孔的施工方法
采用泥浆护壁在分先较好的砂土或粉土地层中施工时,应考虑采取以下几点措施:
(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)适当加大钻齿的外撇角度。增加孔壁与钻斗侧壁的间距。
(3)适当增加钻斗内流水孔面积,减小钻斗起拔过程中顶部和底部的负压,进而减小孔内泥浆的流速。
(4)配置优质泥浆护壁,及时量测孔内泥浆的含砂率。当超标时及时采取有效的措施。
(5)检查钻斗底盖闭合后的密封性。若发现扭曲造成空隙较大,应及时整修,以免造成漏砂。
1、石、孤石地层的特点及成孔风险
2、旋挖钻孔的施工方法
旋挖钻钻孔遇到大漂石地层时,若漂石地层位于浅表,宜用挖机将漂石挖除后回填黏土,并将孔口护筒下放到漂石层底,再行钻进;若漂石位于较深部位,当漂石粒径大于捞砂斗开口口径而无法正常钻井时,可用筒形钻头将大漂石取出后,再配合捞砂斗逐步钻井。
钻孔灌注桩遇到孤石时,若孤石恰好全部位于孔内,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,则不应强行钻井。而就用筒形外头慢慢将探头石切断并取出后,方可下正常钻井。
1、硬黏土、泥岩地层的特点及成孔风险
2、旋挖钻孔的施工方法
在硬黏土中钻井,应考虑采用体形式钻斗或将钻斗底部侧面开豁口等方式,以提高卸土效率。在泥岩地层旋挖钻孔灌注桩成孔,可从以下几点着手,以提高施工效率。
(1)优先选用机锁钻杆干也钻进。不得已采用摩擦钻杆钻进时,可以考虑增加钻杆和钻斗的重量,以便钻齿能够切入泥岩中并顺利建立加压力。
(2)对强风化及风化程度更高的地层,钻斗布齿时优先考虑用V19钻齿钻进。必要时可以通过割豁口、钻斗左右侧布齿高度差异,适当增加入岩角度等布局设计,钻斗布齿时须采用合金截齿,以提高抗磨和搞折断能力。
(3)基桩孔径较大时,应考虑采用分级钻进成孔。首级钻孔可采用长径比较大的筒形钻斗直接取芯;二级钻孔时利用与孔径大小相同的切齿外头钻井这。
(4)避免布齿过于稀疏。避免钻斗两侧布齿具有相同的切削轨迹,应及时修补磨损严重的边齿,有效避免钻齿过度磨损和托底造成的钻进困难。
1、灰岩溶洞地层的特点及成孔风险
2、旋挖钻孔施工方法题
在灰岩溶洞地层进行钻孔灌注桩施工,成孔时可以以下面几方面采取措施,以降低成孔风险。遇到基岩面时,放慢钻进速度以避免斜孔。
(1)认真比对钻探资料。当钻进到溶洞顶面附近时,应放慢钻进速度,备好充足的护壁泥浆及回填用黏土。当钻透洞顶造成孔内护壁泥浆急速下降时,应及时回填钻孔以避免塌孔。
(2)优先选用导向较好的直体加长钻斗。若已造成斜孔并在洞顶附近造成卡钻时,应缓慢旋转提钻。在钻斗顶部应及时焊接,以利于导向的斜梁结构。
(3)遇到溶洞较大且少充或无充填时应及时回填黏土并用旋挖钻斗反转压实。避免成孔后灌注混凝土过程中造成过量超方。
1、花岗硅等硬岩地层的特点及成孔风险
2、旋挖钻孔的施工法
(2)合理配置钻具。该类地层大直径桩成孔时,应选择分级钻进方式。第一级应选择直径600mm~800mm的加长筒钻,直接取芯,创造自由面;或选择小直径螺旋钻钻进创造自由面。
(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,务必修正后才能正常钻进。
从近几年使用旋挖钻机施工钻孔灌注实践情况看,其可适用于大部分地层的施工;但是对某一具体项目而言,旋挖钻孔要能顺利和有效实施,需要根据实际地层和设计孔径、孔深等情况,合理选择机型,合理配置钻杆钻具,制定并落实好切实可靠的具体措施,总结起来有以下几点:
(1)做好孔口护壁措施。对需要护壁的钻孔,优先考虑泥浆护壁钻进。对软土及新近回填土等用泥浆护壁无法保证护壁效果的,应果断采用全护筒护壁。
(2)选择适当的机型。当钻机灵活,提放钻等速度快更适合地层好,深度和桩径不大的桩基施工。大钻机功率较大,能够钻进较硬地层和施工大直径钻孔。使用大功率钻机钻进简单地层,效率低下;使用小功率钻进,则无法钻进硬岩地层。
(3)合理配置钻具,根据实际情况优化钻齿布局。在钻机进场前,应根据地勘资料进行钻具配置;先钻进数孔作试探,待了解实际地质情况后,应根据实际情况及时优化钻齿布局。
(4)关键点谨慎钻进。在斜岩面、探头石、溶洞顶部等关键部位,应放慢钻进速度,提前准备好应急措施。
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