潜孔锤跟管钻进在卵石中的应用

摘 要：针对卵石层（飘石层）钻进过程中采用传统的施工方法即岩心钻机造孔穿越卵石层难度大、进尺慢的技术难题，经科技创新取得了卵石层—潜孔锤跟管钻进技术。由于潜孔锤跟管钻进技术在处理卵石层钻进时具有成孔质量好、钻进速度快、技术先进在卵石层钻进中采用潜孔锤跟管钻进技术是一种较好的方法。

关键词：止水帷幕；卵石层；潜孔锤；跟管钻进；摆喷注浆

由于潜孔锤跟管钻进技术具有一定的重要性，在诸多岩土工程领域，从基础勘察、城市建筑的基坑支护到水电工程的帷幕注浆，从公路的高边坡和高填方处理，到铁路建设隧道塌方的处理，特别是在卵石层（含漂石）施工都会运用到潜孔锤跟管钻进技术。

一、潜孔锤跟管钻进技术特点

潜孔锤跟管钻进施工工艺改变了传统的研磨与切削钻进机理，使卵石及砾石成体积破碎，提高了钻进速度和成孔质量。在该工艺中，空气既为碎岩提供力又作为排渣的介质使岩屑及时排出孔外，保证了钻孔的清洁和垂直度和灌浆质量，避免了泥浆及其他化学介质对灌浆通道的堵塞和环境的污染。

二、施工工艺流程及操作要点

（一）高压喷射注浆施工工艺流程

施工准备→放线定位→钻孔施工→插管（PVC管）→三重管喷射施工→冲洗→静压充填灌浆→搬迁。

（二）操作要点

1.施工前准备。施工前应做好准备工作，包括工程现场调查，收集工程地质和水文地质资料。对施工队伍进行本工程的技术培训和技术交底，设备的检查与维修，临时设施的搭设等。根据工程的地质情况选择合适的钻孔设备，现场的布置应尽量集中，设备安放位置以距喷射孔不超过150m为宜，当距离过大时应考虑管路压力损失，适当提高压力参数。

2.就位。将施工钻机平稳安置在测量已放好的设计孔位上，钻机就位后，校正机身，使钻杆轴线对准钻孔中心位置，以确保钻机的垂直度达到设计要求。孔位偏差不大于±5cm。

3.钻孔。在该工艺方法中，空气既为碎岩提供力又作为排渣的介质使岩屑及时排出孔外，保证了钻孔的清洁和垂直度、灌浆质量，避免了泥浆及其他化学介质对灌浆通道的堵塞和对环境的污染。该施工工艺在砂卵石地层进行灌浆施工，经我公司长期实践证明是非常成功的。钻孔达到设计要求深度后，将特制PVC塑料管放入孔内后，再起拔导管，避免钻孔对导管的占用和其他事故的发生。

4.插管。高喷台车就位后，将喷管插入到孔内预定深度，在插管过程中为防止泥、砂堵塞喷嘴，可采用包扎塑料布或胶布的防护措施，也可边低压送水、气边下管。

5.喷射。喷射管下到设计深度后，先输入符合要求的水、气、浆静喷1～3分钟，待灌入浆液从孔口返出后，按设计定好的提升、摆频速度自下而上进行高喷作业，直到设计高程方可停止送气、浆、水，提出喷浆管。喷射过程中，必须时刻注意检查气、浆、水的压力、流量以及摆频、提升等参数是否符合要求，并随时做好记录。

6.静压充填灌浆。喷射结束后，由于浆液的凝固析水，桩顶部位会出现凹陷，应及时在喷射孔内进行静压充填灌浆，直至孔内液面不再下降为止。

三、注意事项及处理

（一）注意事项

施工前先进行场地平整，挖好排浆沟，做好钻机定位。要求钻机安放保持水平，钻杆保证垂直，其倾斜度不得大于1%。钻进过程中如遇大漂石等特殊情况而发生钻孔偏斜时，应重新开孔钻进，控制钻进速度和增设扶正装置。钻机成孔（φ130mm）后，将三重喷射管插入孔内，按摆喷的工艺要求，由下而上进行喷射注浆。在插入喷射管前应先检查高压水、气喷射情况，各部位密封圈是否封好，插入后先做好高压射水试验，合格后方可喷射浆液。如因塌孔插不到底时，可先用低压水冲洗孔，但必须把高压水喷嘴用塑料布包裹好，以免泥土堵塞。噴射时，开始先送高压水，再送水泥浆和压缩气。在一般情况下，压缩空气可迟送30秒，在桩底部不提升摆喷1～3分钟，再进行提升喷射。喷射时应先达到预定的压力和浆量，且在孔口冒出浆液后，再逐渐提升喷射管。中间发生故障时，应停止提升，以防发生断桩，同时立即进行检查，排除故障，搭接段应进行复喷，搭接长度不得小于0.5m。

（二）特殊情况的处理

在施工过程中，当发现浆液喷射不足或参数未达到设计要求，可能影响到施工质量要求时，应进行复喷。当发现大量漏浆和冒浆时，应查明原因并采取相应措施，在摆喷过程中，往往有一定数量的土、砂粒随着一部分浆液沿着喷射管管壁冒出地面，通过对冒浆的观察，可以及时了解地层情况，摆喷的大致效果和摆喷参数的合理性等，根据经验，冒浆量小于注浆量的20%为正常现象，超过20%或完全不冒浆，应及时查明原因并采取相应的措施。钻进时如遇大漂石或其他特殊情况，应认真做好钻孔记录，在漂石底部及上部改进喷射参数，以保证喷浆效果。

四、应用实例

宜昌某广场为解决深基坑地下水问题采用了落底式竖向止水帷幕隔水，利用高压喷射注浆技术对透水的粉砂及卵石层进行处理，与支护桩一起形成一体的止水帷幕。喷射采用180°摆喷，三重管法施工。由于施工中需穿越较厚的卵石层（含漂石），因工程量较大且工期紧，若采用传统的施工方法即岩心钻机造孔穿越卵石层难度大进度慢，因此必须解决这一技术难题。

湖北省地质勘察基础工程公司相关技术人员为止水帷幕钻孔穿越卵石层具有难度大进度慢这一问题开展了科技创新，取得了“卵石层—潜孔锤跟管钻进技术”这一新成果。同时，形成了卵石层潜孔锤跟管钻进的施工方法。由于潜孔锤跟管钻进技术在处理卵石层钻进时具有成孔质量好、钻进速度快、技术先进，故有明显的社会效益和经济效益。

（一）工程概况

拟建的宜昌某广场分A、B两区，A区为住宅区，B区为商业区。A区基坑位于宜昌市江海路和胜利一路之间，B区基坑位于江海路和万寿桥之间，均为2层地下室基坑。坑底设计标高为黄海高程43.0m，现地面标高约53.5～55.0m，基坑深度为自然地面下12.0m，基坑总周长约1558m（A区672m、B区886m）。设计支护桩约800根（A区314根、B区486根），长度最大16.5m；预应力锚杆1668根（A区688根、B区980根）、长度最大22.0m；土钉墙约2666m2；桩间止水帷幕桩约800根。建筑物拟采用机械成孔桩，持力层为基岩，支护结构设计使用年限为1.0年。

（二）具有应用

本基坑南北东三面采用排桩结合预应力锚杆的支护形式（桩锚支护）；西面采用土钉墙结合预应力锚杆的形式支护。

桩锚支护：采用d=1000mm机械成孔灌注桩和预应力锚杆支护，支护桩桩顶设冠梁。支护桩采用C30砼，HPB235级和HRB335级、HRB400级钢筋；冠梁采用C30砼，HPB235级和HRB335级钢筋；预应力锚杆采用预应力钢绞线^1^US^U15.20（1×7-15.20-1860-GB/T5224），M25水泥砂浆，成品锚具；桩间土采用50厚M20喷射水泥砂浆挂铁丝网片支护，插筋采用HPB235级钢筋。

土钉墻结合预应力锚杆支护：土钉墙面层为100厚C25喷射混凝土，钢筋网片采用HPB235级钢筋，土钉钢筋采用HRB400级钢筋，土钉锚固体采用M25水泥砂浆；预应力锚杆采用HRB400级钢筋，锚固体采用M25水泥砂浆，螺母锚头。

地下水控制：沿基坑周围采用高压喷射注浆止水帷幕隔水，在基坑顶部设200×300（净距）环状截水沟，并在坑底设排水沟和降（集）水井排水。

采用潜孔锤跟管钻进工法，施工速度为每台机1天钻孔10个以上，进尺240m左右；而采用传统的岩心钻机造孔穿越卵石层，施工速度为每台机3～4天钻孔1个，平均进尺不足10m.因此在穿越较厚卵石层造孔时采用本工法无论是施工进度、施工效率或施工成本都具有很大的先进性和实用性。

五、结语

帷幕施工潜孔锤跟管钻进+PVC三重管摆喷注浆施工技术在卵石层中的应用实例中，采用潜孔锤跟管钻进技术改变了传统的研磨与切削钻进机理，使岩石及砾石成体积破碎，大大提高了钻进速度和成孔质量，且在碎岩的同时导管同步跟进，避免了钻孔垮塌和重复破碎，提高了施工效率。经过对比，比普通岩心钻机钻进的效率至少快10倍以上，工程进度快，止水效果好，确保了工期和质量，社会效益和环境效益明显。潜孔锤跟管钻进技术与类似工程的传统工法相比，若完成相同的工程量，投入的设备比传统工法要少投入10倍以上，且本工法在成孔过程中在碎岩的同时导管同步跟进，避免了钻孔垮塌和重复破碎，降低了材料消耗，进而降低了施工成本。因此经济效益十分明显。用潜孔锤跟管钻进成引导孔在砂卵石地层进行施工，经我公司长期实践证明是非常成功的，可为类似工程施工提供一定的参考。

参考文献

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作者简介：熊昌银，湖北省地质勘察基础工程公司。