旋挖钻机在卵石地层施工中的应用

李方方

0 引言

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，因此，越来越受设计、施工单位以及业主的欢迎。

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。本文根据工程实践谈几点关于旋挖钻机在卵石地层施工中应注意的技术问题。

1 钻机的选择

选择旋挖钻机在卵石地层施工时要根据设计图纸、勘查地质资料分析是否适合旋挖钻机施工，要考虑卵石的密实度、粒径、是否存在漂石、孤石等特殊地层。应选择大一个型号的机械设备，这是由于卵石地层施工中，钻机需要进行加压钻进施工，自重大，有利于提高钻进速度;其次，钻机的液压、动力、钻杆等系统等可以承受较大的反作用力，这样有利于保护设备，并保证施工进度。

2 钻头的选择与应用

参与过旋挖钻机施工的人员都很清楚，旋挖钻机的钻头主要有三种形式：粘土钻头、砂钻、开岩钻头。在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。

卵石地层施工时，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。

3 泥浆的制备和管理

3.1 泥浆的性能和作用

在各种钻进方法中泥浆起的作用不是完全一样，因此对泥浆的要求也就不同。对冲击钻进和正反旋转钻进而言，虽二者都须起护壁和悬浮沉渣的作用，但冲击钻先是依靠大比重将冲碎物悬浮于泥浆中，不致很快沉淀，使钻头冲击到新鲜岩土体，钻渣采用掏渣筒排出孔外。正循环是通过泥浆上升将钻渣运至孔外，因此正循环钻进泥浆要有流动性和悬浮钻渣的功能。对反循环钻机而言，泥浆应有良好的造壁性和低失水性，同时又要求它能将携带的钻渣凝聚团粒化，使其迅速沉淀。旋挖钻机在卵石地层成孔施工过程中，泥浆应具备良好的造壁性和低失水性，同时具备钻渣迅速沉淀的特点。因此，制备优良的泥浆是旋挖钻机在卵石地层施工质量保证的前提条件。

3.2 旋挖钻机泥浆制备的掺入物

旋挖钻机在卵石地层施工，要求泥浆具有良好的造壁性和低失水性，同时又要求它能够将携带的钻渣凝聚团粒化，使其迅速沉淀，泥浆材料选择及配合比如下：

1)膨润土。膨润土具有密度低、粘度好、含沙量小、失水量少、泥皮薄、稳定性强、护壁能力强、钻具回转阻力小、造浆性能好等优点，掺量为用水量的8%。

2)羧甲基纤维素(CMC)。使地层土体表面形成薄膜而使之强化，从而降低泥浆的失水量，掺量为膨润土的0.3%。

3)水解聚丙烯酰胺(P·P·P)。对泥浆中的粘土颗粒进行絮凝，以使泥浆维持较低的固相，掺量为泥浆量的30×10－6。

4)碳酸钠(Na2CO3)其作用是使pH值增大，使粘土颗粒分散，颗粒表面负电荷增加，为粘土吸收外界的正离子颗粒提供条件，可增加水化膜厚度，提高泥浆的胶体率和稳定性。掺量为膨润土的3%～5%。

在实际操作中，先按以上各种掺入剂的用量试配，检测其配合液的用量试配，符合要求后再使用。各种掺入剂易先制成水溶剂，按循环周期均匀加入，并及时测定泥浆指标，防止掺入过量。

根据卵石地层施工的经验，新制备的泥浆只能维持使用2 d，只有在施工中不断的检查泥浆的性能，补充新的优质泥浆才能保证成孔质量。

4 卵石地层施工操作注意事项

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。

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。

［1］ 韩金亭.大口径旋挖钻机在桩基施工中的技术优势［J］.探矿工程，2001(4)：38-39.

［2］ 张春来.旋挖钻机成孔施工需要重视的几个问题［J］.河北勘察，2003(1)：40-41.

［3］ 王继宏.旋挖钻机在风化岩层钻孔灌注桩施工中的应用［J］.山西建筑，2010，36(22)：126-127.