扩大头锚杆扩孔技术在含卵石粘土地层中的适用性研究

高阳 张志伟(中国五冶集团有限公司第一工程分公司，四川 成都610056)

0 引言

随着大量带有地下室车库的高层建筑工程的不断涌现，基坑相对也越来越深。由于周边环境复杂性、土层的特殊性及经济性各方面的要求，传统的支挡结构已无法满足较深基坑的支护要求，使得不少深基坑周边时常出现地面沉降、裂缝、临近房屋受影响开裂等不良变形现象，甚至出现基坑垮塌、周边房屋倒塌等安全事故。因此，深基坑中支护体系的新技术、新方法不断被提出、验证并应用于实际工程中。其中新型支挡结构体系——排桩+扩大头锚索结构就以可以较好的发挥锚索的抗拔力，改善常规拉力型预应力锚索在特殊性土层中应用的不足，相比内支撑支护结构体系经济效益更显著等特点在膨胀土等特殊土地层中得到较好的应用效果。

含卵石粘土地层，土体自稳性较差，在成孔过程中易出现塌孔现象。除此之外，由于土层中一定量卵石，且卵石粒径较大，在成孔过程中，易出现卡转现象，如果刀盘转速过快，还易损坏刀具。为了解决含卵石粘土地层存在的问题，拟通过扩大头锚杆技术成孔。为了测试扩大头锚杆技术在含卵石粘土地层中的适用性，特通过现场试验进行试验性钻孔和扩孔，以验证其适用性，为扩大头锚杆技术在含卵石粘土地层中的应用提供依据。

1 工程概况

某工程，场地地层中含有含卵石粘土层，其卵石含量约占总质量的20%～45%，卵石粒径一般20～80mm，最大粒径为100mm，呈次圆状，在整个场地均有分布。根据现场地层情况，拟采用扩大头锚杆技术进行支护。为保证扩大头锚杆技术的顺利进行，现场在含卵石粘土地层中采用了6种不同的工艺进行试验性钻孔和扩孔技术。

2 含卵石粘土地层扩孔工艺

现场采用了6 种不同扩孔工艺在含卵石粘土地层中成孔，现将各扩孔工艺流程及成孔效果分述如下。

2.1 工艺一

2.1.1 工艺流程

先采用90钻机螺旋钻杆(未跟管）加水成孔15m深，然后采用旋喷管放入孔内进行清水旋喷扩孔两次，再进行置入钢管洗孔。

2.1.2 试验过程中存在的问题

加水成孔后，若不下套管，含卵石粘土层易出现垮塌和螺旋钻杆卡钻现象，高压旋喷管清水切割完成后，受孔内垮孔影响，无法下钢管进行吹孔和洗孔。

2.1.3 成孔效果

在置入过程中，由于土层为粘性土，遇水易垮孔，无法继续进行，成孔效果较差。

2.2 工艺二

2.2.1 工艺流程

先采用90钻机螺旋钻杆加三叶钻头干成孔12m深（穿过含卵石粘土约6m左右），边加气边成孔。

2.2.2 试验过程中存在的问题

该工艺成本相对较高，钻头磨损也相对较严重，加气成孔不适宜用于土质较软的地层，易出现气从地面冒出现象。

2.2.3 成孔效果

成孔效果较好，未出现明显垮塌，但是由于土层中含有一定量卵石，且卵石粒径较大，三叶钻头遇卵石磨损相对严重。

2.3 工艺三

2.3.1 工艺流程

先采用90钻机螺旋钻杆加三叶钻头干成孔13m深（穿过含卵石粘土约5m 左右），边加气边成孔。成孔至全风化泥岩后，再置入扩孔钻头（150mm扩450mm）进行加水进行机械扩孔。

2.3.2 试验过程中存在的问题

成孔后局部卵石易垮落孔内，90钻机螺旋钻杆和扩孔钻头在含卵石地层均易出现卡钻现象，扩孔钻头易卡坏。

2.3.3 成孔效果

成孔效果较好，未出现明显垮塌现场。但由于未跟管，局部出现卡钻现象。三叶钻头磨损相对严重，置入扩孔钻头中可以感受到孔内局部存在卵石卡钻现场，最终扩孔钻头取出后发现扩孔钻头已损坏。

2.4 工艺四

2.4.1 工艺流程

采用90钻机加146偏心钻具进行跟管成孔，土层未出现垮孔现象。

2.4.2 试验过程中存在的问题

该工艺采用146 偏心钻具跟管钻进，在土层施工进度较缓慢，且无法正常成孔，偏心钻具易堵塞泥土。

2.4.3 成孔效果

成孔效果较好，未出现垮孔现场。但是跟管速度较慢，无法正常成孔，成孔约2m所用时间约1.5个小时。

2.5 工艺五

2.5.1 工艺流程

先采用90钻机螺旋钻杆加三叶钻头干成孔13m深（穿过含卵石粘土约5m 左右），边加气边成孔。孔至全风化泥岩后，下入套管至扩孔起点处，再置入扩孔钻头（120mm扩400mm）加水进行扩孔。

2.5.2 试验过程中存在的问题

该工艺施工进度较缓慢。

2.5.3 成孔效果

成孔效果较好，未出现明显垮塌，现场扩孔2.5m，所用时间约为1个小时。扩孔地层主要为全风化泥岩，取出钻头后，钻头完好，未见明显破坏现场。

2.6 工艺六

2.6.1 工艺流程

先采用90钻机螺旋钻杆加三叶钻头干成孔7m深至含卵石粘土，边加气边成孔，成孔效果较好，再置入扩孔钻头（120mm扩400mm）加水进行扩孔。

2.6.2 试验过程中存在的问题

该工艺机械扩孔钻头无法在卵石层进行扩孔，钻头易损坏。

2.6.3 成孔效果

扩孔过程中发现卵石卡钻较严重，扩孔完成后，取出钻头，钻头已损坏。

3 结语

为了测试扩大头锚杆技术在含卵石粘土地层中的适用性，现场通过6种不同工艺进行试验性钻孔和扩孔，以验证其适用性。通过对现场含卵石粘土地层中6种不同扩孔工艺的流程、成孔效果及经济效益进行分析对比，发现：

（1）在含卵石粘土地层中，采用三叶钻加气成孔基本可行，采用146偏心钻具跟管钻进不可行；

（2）机械扩孔不适宜用于含卵石地层中，易卡钻和损坏扩孔钻土。

（3）含卵石粘土地层中若进行扩孔作业，孔内易垮孔，需进行跟管护壁。

结果表明：含卵石粘土地层中若进行扩孔作业，孔内易垮孔，需进行跟管护壁；机械扩孔不适宜用于含卵石地层中，易卡钻和损坏扩孔钻土；采用三叶钻加气成孔基本可行。