旋挖钻机在风化岩层钻孔灌注桩施工中的应用

王继宏

随着近年来现代化建设事业的发展,高、大、重建筑越来越多,采用桩基础特别是灌注桩基础作为建筑基础已经成为建筑业的一种发展方向。旋挖钻机恰好在钻孔灌注桩工程施工中发挥着越来越重要的作用,特别是在风化岩地层施工中彰显其优越性,旋挖钻机技术也在发展中逐步成熟,在桩基工程中它彰显出特有的施工作业优点,即工期缩短、效率高、机械化程度高、施工环境相对清洁等等,因此旋挖钻机在桩基施工中得到了广泛的应用。

1 工程及地质概况

在钻孔灌注桩施工中,地层千变万化,因此给成孔施工带来了困难和挑战。本工程位于长治市襄垣县境内,场地为旧平房,地形基本平坦,地势总体趋势是西高东低,地下水位在-6.0 m左右,所处的地貌单元为黄土丘陵前坡地,工程勘察报告揭示的地层自上而下如下:

2 工程难点和施工机械的选择

本工程地层比较复杂,成孔过程中会遇到湿陷性、铁锰及钙质结核、砂岩、泥岩地层,而湿陷性地层需要控制好成孔钻进速度、泥浆比重、泥浆量等防止塌孔;岩性地层施工时钻孔钻进阻力大、钻进速度慢,也会遇到憋钻、跳钻的现象,给施工带来困难。

结合上述原因我公司选用SH645型全液压旋挖钻机作为成孔机械,该钻机具有转矩大、机动灵活、安装方便、机身自动调平、施工效率高等特点,而且机身配备不同类型的钻具,能适应各种地层的施工。

3 旋挖钻机的应用

3.1 施工准备

开工前应将施工所需的设备、材料、检测工具,“三通一平”等全部准备完毕,拆除建筑物基础,水准点校验、技术资料准备齐全,并在施工现场设置泥浆池,安装好3PNL型泥浆泵,提前一天制备好泥浆。

3.2 旋挖钻机的应用现状

旋挖钻机是国内外比较先进的一种桩基施工设备,具有高效性、低污染、多功能等特点,在国内外灌注桩施工中得到广泛的应用,而且在我国大城市如北京、上海、西安、广州等地应用比较广泛。

3.3 本工程旋挖钻机的应用

本工程场地狭小,施工工期紧,相邻周围为混凝土路面,因此选用旋挖钻机。根据工程地质情况分为3个阶段成孔即水位以上成孔、中间部分成孔、岩层成孔。

1)水位以上成孔。本地层主要是黏土层,容易保证施工质量,但是开始成孔不能加压,同时注意地下水位和地层变化。2)中间部分成孔。该部分位于地下水位以下,会遇到湿陷性地层,因此该部分施工时要格外注意成孔速度和孔内水位变化。孔内出水后,需要向孔内加注已制备好的泥浆,控制好泥浆比重,泥浆面要高出水位线1.0～1.5以上。3)岩层成孔。当钻具携带散装岩石碎屑,钻机进尺缓慢时,说明已经入岩层,这时要提高泥浆比重,降低钻进速度,加足压力,以便直接传至钻头,实现有效碎岩。

若使用上述方法,仍然有进尺缓慢的情况出现,则改用单螺锥钻头钻进,单螺锥钻头材料选用厚4 mm高强度优质锰板制作而成,且板上加设高强度合金钻珠,钻头选用三块高强度合金钢20 cm长、8 cm宽,削成尖状按 60°安装在钻头上,以便钻进。之后改换筒式钻头出渣,多次重复使用以利快速钻进。

当钻头钻进30 cm左右时,停止下压和回转钻头,逆时针方向旋转钻头,稍向下送行,缓慢上升提钻,避免碰撞孔壁,提离孔口后钻机自身旋转至自卸车处,打开钻斗卸渣,然后关闭钻斗底盖,旋回孔位,慢慢将钻斗放至孔底,依次重复进行即可完成成孔。

4 注意事项

1)钻孔前,纵横调平钻机,成孔过程中保持钻机垂直稳固。2)钻进时原地顺时针旋转开孔,然后以斗自重、钻杆自重作为初始压力,不能加压,避免初始桩孔倾斜,成孔至3 m左右方可加压,压力控制在90 kPa左右,钻机先慢后快,逐渐正常钻进。3)遇岩层时需要经常更换钻头,改用单螺锥和筒钻交替使用成孔;遇到憋钻及跳钻现象时,要减压钻进,当减压至钻头运转平稳后,再缓慢加压,经反复操作,如还不能解决问题,说明孔内可能有孤石等,不能采用强行加压钻进,要改用其他办法成孔。4)在成孔过程中要时刻注意孔内泥浆面高度,根据实际情况适宜调整泥浆比重,保持孔壁内外压力平衡。

5 结语

本次施工中,我公司采用旋挖钻机成孔,并对钻具和钻进工艺进行了改进,适应了本地层的实际情形,提高了成孔效率,高质量的完成了施工任务。但是钻孔灌注桩为地下隐蔽工程,施工中受到诸多因素的制约,特别是在成孔环节,地层千变万化,因此在具体施工中要依据地层的类型,采取积极有效的措施,并在施工中不断克服出现的种种困难,进行改进和总结,优质高效地完成任务。

[1]梁海东.旋挖钻孔灌注桩施工技术[J].山西建筑,2008,34(10):117-118.

[2]JGJ 94-94,建筑桩基技术规范[S].

[3]JGJ 79-2002,建筑地基处理技术规范[S].