旋挖钻在浅层卵石层地层的施工技术
2018-11-14 8:57:42 点击：
文章对旋挖钻在卵石层地层施工的技术进行了探讨，结合实际施工经验，对浅层厚度卵石地层旋挖钻施工的工法进行了简要说明。 【关键词】卵石层，钻孔桩，旋挖钻施工。
中图分类号： TU74 文献标识码： A
一、前言
卵石地质在我们国家分布面积十分广阔，主要以河道和地质淤积平原较常见，可分为沙卵、泥卵、纯卵三种地质，对于钻孔灌注桩，由于卵石层地质自身粘结性差，易塌孔，一般施工时采用的是冲击成孔法，比较先进的施工工法有全回转钻进施工成孔法。冲击成孔施工时间较长，全回转钻机施工机械扩广不普遍，施工成本较高，在西南地区较少见。对于在工期较为紧张的情况下，改进施工方法，加快施工速度就显得很有必要。本文结合在成贵铁路大渡河特大桥钻孔桩的施工经验，对旋挖钻在卵石层地层施工的技术进行了探讨。
二、工程概述
成贵铁路客运专线为成都至贵阳的高速铁路，其中大渡河特大桥位于四川省乐山市，此桥依次跨越青衣江，峨眉河，大渡河，全长8.9km，大桥地质情况从上至下依次为人工填筑碎石土或粉质粘土，层厚约2～4m，卵石层，层厚约8～20m，往下为泥质砂岩夹泥岩。钻孔桩设计桩长一般为20～40m，穿越整个卵石层，基底落于泥质砂岩弱风化层上。施工区域钻孔桩典型地质柱状图如下：
图 1 施工区域地质特征资料
三、旋挖钻在浅层卵石层钻孔桩施工方法
由于卵石层的在施工过程中容易产生坍塌现象，传统的施工工法是采用冲击钻泥浆护壁成孔，要采用旋挖钻施工卵石层钻孔桩，必须解决卵石层在施工过程中的坍塌问题，现场经过试验采用了如下两种方法。
一、利用振动锤下沉钢护筒穿过卵石层
对于卵石层深度小于10米左右的钻孔桩，利用自制的通长钢护筒通过旋挖钻引孔后利用适当吨位的液压振动锤振动下沉。钢护筒一般比设计孔径大20cm左右，钢板厚度一般在16mm左右，顶部做包处理，保证振动锤夹住位置的强度与钢度。
在大渡河特大桥设计桩径1米的钻孔桩，卵石层深度10米左右的桩，现场采用了钢护筒壁厚16mm，护筒内径1.27米，长度10米的钢护筒，采用120液压振动锤配合下沉钢护筒，此种施工方法要求旋挖钻钻头要能提升至距地面至少约6米的高度，为钢护筒就位后提拱钻头提升空间。施工时，先利用旋挖钻掏出一个深度约4米左右的孔，此时孔内开始有轻微坍塌现象，无法继续挖进时利用履带吊吊起振动锤夹住钢护筒就位，钢护筒就位后利用旋挖钻在已就位的钢护筒内部掏碴，每掏进一米左右就利用振动锤将钢护筒跟进，直至钢护筒穿过卵石层，在桩基混凝土浇筑完成后用振动锤将护筒拔出。以下为施工机具及施工过程照片
120振动锤 自制钢护筒
旋挖钻引孔 钢护筒振动下沉
利用此法施工钻孔桩时，为增加旋挖钻在掏孔过程时防止未被钢护筒护住的卵石层坍塌，在孔内增加了一些植物筋之类的造浆剂来将孔壁临时护住。
此法在施工过程中有以下几点局限：
第一：卵石层厚度不能太深，超过10米的卵石层，钢护筒的加长后，用振动锤下沉及拔出钢护筒困难。
第二：旋挖钻钻头提升高度有限，一般小于6米（比地面），钢护筒加长后，若不能保证首次埋设钢护筒后露出地面长度小于6米，则后续旋挖钻钻头不能提升至钢护筒外露口高度，无法施工。
第三：混凝土浇筑完成后要在混凝土初凝前就开始拔出钢护筒，否则会对混凝土强度造成影响，在混凝土浇筑时要特别注意将钢护筒所占的体积计算在桩头混凝土内，钢护筒拔出后，桩头混凝土会随着钢护筒的拔出填充其空隙。
第四：卵石粒径超过0.4m以后，钻进困难，卵石进入钻头内困难，需配备卵石破碎钻头。
二、利用护筒驱动器将钢护筒穿过卵石层
旋挖钻机配备护筒驱动器，利用钻机动力头的动力输出来旋转钻头带动下面接的套管旋入，主桅杆前的两个油缸可控制护筒驱动器的提升与下压，套管每节长2至3米，通过销子接长。
中图分类号： TU74 文献标识码： A
一、前言
卵石地质在我们国家分布面积十分广阔，主要以河道和地质淤积平原较常见，可分为沙卵、泥卵、纯卵三种地质，对于钻孔灌注桩，由于卵石层地质自身粘结性差，易塌孔，一般施工时采用的是冲击成孔法，比较先进的施工工法有全回转钻进施工成孔法。冲击成孔施工时间较长，全回转钻机施工机械扩广不普遍，施工成本较高，在西南地区较少见。对于在工期较为紧张的情况下，改进施工方法，加快施工速度就显得很有必要。本文结合在成贵铁路大渡河特大桥钻孔桩的施工经验，对旋挖钻在卵石层地层施工的技术进行了探讨。
二、工程概述
成贵铁路客运专线为成都至贵阳的高速铁路，其中大渡河特大桥位于四川省乐山市，此桥依次跨越青衣江，峨眉河，大渡河，全长8.9km，大桥地质情况从上至下依次为人工填筑碎石土或粉质粘土，层厚约2～4m，卵石层，层厚约8～20m，往下为泥质砂岩夹泥岩。钻孔桩设计桩长一般为20～40m，穿越整个卵石层，基底落于泥质砂岩弱风化层上。施工区域钻孔桩典型地质柱状图如下：
图 1 施工区域地质特征资料
三、旋挖钻在浅层卵石层钻孔桩施工方法
由于卵石层的在施工过程中容易产生坍塌现象，传统的施工工法是采用冲击钻泥浆护壁成孔，要采用旋挖钻施工卵石层钻孔桩，必须解决卵石层在施工过程中的坍塌问题，现场经过试验采用了如下两种方法。
一、利用振动锤下沉钢护筒穿过卵石层
对于卵石层深度小于10米左右的钻孔桩，利用自制的通长钢护筒通过旋挖钻引孔后利用适当吨位的液压振动锤振动下沉。钢护筒一般比设计孔径大20cm左右，钢板厚度一般在16mm左右，顶部做包处理，保证振动锤夹住位置的强度与钢度。
在大渡河特大桥设计桩径1米的钻孔桩，卵石层深度10米左右的桩，现场采用了钢护筒壁厚16mm，护筒内径1.27米，长度10米的钢护筒，采用120液压振动锤配合下沉钢护筒，此种施工方法要求旋挖钻钻头要能提升至距地面至少约6米的高度，为钢护筒就位后提拱钻头提升空间。施工时，先利用旋挖钻掏出一个深度约4米左右的孔，此时孔内开始有轻微坍塌现象，无法继续挖进时利用履带吊吊起振动锤夹住钢护筒就位，钢护筒就位后利用旋挖钻在已就位的钢护筒内部掏碴，每掏进一米左右就利用振动锤将钢护筒跟进，直至钢护筒穿过卵石层，在桩基混凝土浇筑完成后用振动锤将护筒拔出。以下为施工机具及施工过程照片
120振动锤 自制钢护筒
旋挖钻引孔 钢护筒振动下沉
利用此法施工钻孔桩时，为增加旋挖钻在掏孔过程时防止未被钢护筒护住的卵石层坍塌，在孔内增加了一些植物筋之类的造浆剂来将孔壁临时护住。
此法在施工过程中有以下几点局限：
第一：卵石层厚度不能太深，超过10米的卵石层，钢护筒的加长后，用振动锤下沉及拔出钢护筒困难。
第二：旋挖钻钻头提升高度有限，一般小于6米（比地面），钢护筒加长后，若不能保证首次埋设钢护筒后露出地面长度小于6米，则后续旋挖钻钻头不能提升至钢护筒外露口高度，无法施工。
第三：混凝土浇筑完成后要在混凝土初凝前就开始拔出钢护筒，否则会对混凝土强度造成影响，在混凝土浇筑时要特别注意将钢护筒所占的体积计算在桩头混凝土内，钢护筒拔出后，桩头混凝土会随着钢护筒的拔出填充其空隙。
第四：卵石粒径超过0.4m以后，钻进困难，卵石进入钻头内困难，需配备卵石破碎钻头。
二、利用护筒驱动器将钢护筒穿过卵石层
旋挖钻机配备护筒驱动器，利用钻机动力头的动力输出来旋转钻头带动下面接的套管旋入，主桅杆前的两个油缸可控制护筒驱动器的提升与下压，套管每节长2至3米，通过销子接长。
此种施工工法，与第一种施工工法类似，只是下沉护筒的方法不同，一个是利用振动锤下沉钢护筒，一个是利用旋挖钻的动力对护筒进行旋转下沉。此种施工工法受旋挖钻本身驱动动力的限制，随着护筒增大，埋设深度增加，驱动护筒下沉的扭矩增加，当达到护筒驱动器本身极限扭矩时，就不能继续下沉。具体可查阅选用机器出厂时扭矩等各项参数。大成贵铁路大渡河，在桩径1米与1.25米的钻孔桩，当卵石层厚度不超过15米时，均试用成功，能保证护筒旋进与旋出。
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