厚卵石地层施工中旋挖钻机技术问题的分析

[摘要] 结合工程实践，介绍了旋挖钻机在卵石地层钻孔灌注桩施工中的应用，并提出了旋挖钻机在卵石地层中施工时的注意事项，以指导旋挖钻机施工作业。针对超厚卵石层施工中旋挖钻机成孔质量问题及预防措施，经笔者实践证明对钻孔灌注桩质量获得了良好的控制。

[关键词] 旋挖钻机;卵石地层;施工;注意事项

1 前言

由于转盘回转和冲击反循环桩基施工钻机存在效率低，移位繁琐，对环境污染大，钻孔成本高等缺点。因此，在城市、道路桥梁施工逐渐的被进口的旋挖钻机取代。旋挖钻机机械化、自动化程度高，现场移位灵活方便，成孔效率高、质量好，对环境污染小，在桩基施工中，有着常规钻机无法比拟的技术优势，

很多施工单位对旋挖钻机在粘土、粉土、砂性土层中施工应用比较多，而在卵石地层中的应用相对较少，认为旋挖钻机不适合在卵石地层施工。笔者根据多年实践经验对旋挖钻机在厚卵石地层施工应注意的技术问题了进行分析。

2 工程介绍

某桥主线全长2.61km，主桥设计为98.3m+260m+110m双塔双索面半漂浮体系预应力混凝土斜拉桥，基础位于水中，采用2.0m钻孔灌注桩;桥梁基础采用1.5m及1.2m钻孔灌注桩。该工程所有桩基基础均按摩擦桩进行设计。

根据地质勘探，工程地层从上到下依次为粉质黏土(揭露厚度4m)、粉砂(最大揭露厚度5m左右)、卵石(磨圆度较好，呈亚圆状，粒径4～8cm，最大15cm，由泥砂质充填，粒径大的卵石层漏浆严重，由南向北厚度逐渐变大，揭露厚度30～42m)、强风化泥灰岩(最大揭露厚度32m)、半胶结状泥岩夹砂砾岩(该层未揭穿)。

根据桥址地质情况，以及钻孔机选型试验，最终选择以旋挖钻机成孔为主的施工方法。

3 旋挖钻机钻头的选择与应用

在工程中厚卵石地层施工时多采用砂钻和开岩钻。挖砂钻头的特点：首先，钻头底部有防止钻渣脱落的挡板，保证了有效钻进效率;其次，钻头斗齿角度比粘土钻头角度要小，一般为小于35°，这样可以保证有足够的强度扰动卵石。当遇到卵石密集且坚硬的地质情况时，采用开岩钻扰动破坏地层结构，然后用挖砂钻头捞出渣物。要对挖砂钻头进行加固加强，对钻体辅助护孔的功能进行改造提高。由于卵石地层比较松散，不容易形成良好的孔壁，只有增加钻体与地层的接触面积来保证和提高旋挖钻头的造壁能力。通过在钻体的锥形部分添加弧形钢板，以起到增加接触面积，提高钻头稳定造壁能力。

4 施工操作注意事项

4.1 孔内安全

注意检查护筒内泥浆液、周围地形变化情况，发现护筒周围出现异常要停止钻进，查明原因防止发生事故。卵石层施工时，钻头提升、放下都要缓慢，以防止由于钻头运动速度过快，形成局部真空造成塌孔事故。卵石层施工时进尺速度不宜过快，要采用正反相结合法有效地形成护壁。要记清楚每一次钻头提升前的进尺深度，与再次下钻后深度相比较，这样可以及时发现到孔内变化情况，有效的预防孔内事故。

4.2 操作安全

使用机锁钻杆加压时，要注意钻机压力变化，不要超过液压系统设计承受能力。提升钻杆必须完全解锁才能提钻。司钻人员在施工时经常检查钻机钢丝绳、提引器，发现钢丝绳磨损超过说明书时要及时更换。

5 成孔质量问题及预防措施

通过对工程中桩基施工过程的总结分析，在施工中如果控制不好极易出现偏孔和漏浆问题，经过多次实际试验及总结，较好地解决了施工过程中存在的质量隐患。

5.1 偏孔问题

旋挖钻机在砂卵层中特别是在疏密不均的砂卵层极易出现偏孔现象，根据对现场偏孔程度的分析，可大致分为缓慢偏差和无规律偏差2种。

(1)缓慢偏差：下放钻斗时随着孔深的增加，第一节钻杆偏离中心靠向护筒一侧，靠得越近孔偏差越大。

(2)无规律偏差：随着钻杆的下放，第一节钻杆左右摇晃，或在干孔钻进时可看到孔内无规则螺旋式偏差现象，这种偏差现象多数是由于钻斗钻进时受力不均匀而导致的。

5.1.1 偏孔原因

(1)在钻杆入孔对中准确的情况下，地质是偏孔主要原因之一，多数是由于风化岩、岩石分布不均匀，或地层砂卵石层的粒径或密实度分布不均匀，导致钻进时钻斗受力不平衡而造成。

(2)钻斗本身也具有导向防偏功能，其中心先导尖具有定位功能，同时可改变钻进顺序。钻齿的数量及角度是否一致，钻体两侧边刀或防护条的高度是否一致，这些均可使钻斗钻进时左右受力不均匀而导致偏差。

(3)由于每次钻进取料、卸料之后，需再下放钻杆，如果对中不精确，就会产生累积误差而导致偏孔;当孔内有岩石、漂石、卵石和风化岩层时，需控制浮动、加压方式，快速下放会造成偏孔。

(4)钻进速度原因。钻进速度过快、加压过急也会造成偏孔，当钻进达到一定深度、钻杆长细比较大时，在钻进加压过程中，钻杆会产生弯曲，导致钻斗口一侧上翘，造成孔位偏差超标。

5.1.2 预防偏孔措施

通过地质报告、岩芯取样、地理环境等详细了解地质情况，旋挖钻机所处位置地面要平整，受地形限制时，应将履带用木块垫平。钻斗应通过试挖验证，确定钻机操作程序和工艺，钻进易偏位的地层时可使用后浮动，螺旋钻斗比双底捞沙斗能更好地预防偏差;通过降低钻进阻力，特别是中心先导尖具有定位作用;可在螺旋钻斗或双底钻斗钻体上方焊接与孔径相符的2m长护筒，通过加长钻斗导向钻进;通过浮动、保持钻斗每次入孔对中和钻杆垂直，控制加压和钻速;通过振动和负载判断当前地质情况，改变钻进方式如切削钻进、破碎式钻进、拨动式钻进和碾磨式钻进等等都可有效预防偏孔。

转载请注明来自：http://www.uuqikan.com/jixielw/3176.html