施工作业面受限下钻孔灌注桩设备比选及应用

宋 真 干

(1.江苏省有色金属华东地质勘查局八0五队，江苏 南京 210001; 2.江苏华东建设基础工程有限公司，江苏 南京 210007)

1 概述

在土质地层中成孔工效高、经济的、方便的机械回旋钻机在基坑支护桩施工中得到了广泛的应用。为保持重心、移动平稳，带动钻具转动的钻盘设置在矩形框架的中部，这样，转盘中心与矩形框架前端、侧端的距离大于1 m，即场地至少有大于1 m的施工作业面。因此，在桩位与边界不大于1 m的场地，由于机械回旋钻机转盘中心到矩形框架前端、侧端的距离大于1 m，无法使用机械回旋钻机成桩。另外，因为施工作业面受限的场地承载力、施工成本或场地周边敏感建(构)筑物的限制，也无法使用旋挖钻机、冲击钻机或其他桩工机械设备成桩施工。

2 可移动钻具履带式钻机

针对桩位与边界不大于1 m导致无法使用常规钻机成桩施工的难题，在分解机械回旋钻机部件的基础上，作者开发了钻具可移动履带式钻机，该钻机的特点如下：

1)钻具可移动履带式钻机有3套动力系统；驱动履带运动的柴油机，驱动钻具转动的电动机，驱动钻具在导轨上沿履带方向移动的液压站(见图1)。

2)驱动平移液压缸，前推滑座，使桅杆及钻具前移，使钻具中心与矩形框架前端、侧端的距离不大于1 m，确保在桩位与边界不大于1 m的场地内施工。施工后，复位平移液压缸，使桅杆即钻具回退到矩形框架中部，使重心居中，防止移动失稳。

3)矩形框架四角安装4个液压支腿，在液压站作用下，液压支腿上下运动，确保矩形框架水平。

3 适用范围

钻具可移动履带式钻机的适用范围如下：

1)在泥浆护壁条件下，桩直径不大于900 mm、桩长不大于30 m。

2)土层或含有部分卵石、碎石的土层。

3)在不小于4 m的净高下成桩作业，适用建(构)筑物室内改造加固以及附属结构物施工。

4)利用平移液压缸，矩形框架前端与场地边界的最短距离为0.3 m，可在桩位与边界不小于0.3 m的场地中进行钻孔灌注桩施工。

4 应用案例

钻具可移动履带式钻机已被应用于南京市2018G80项目DE地块基坑支护工程的支护桩施工中。D地块占地面积2 999.27 m2，总建筑面积约5 402.65 m2，拟建项目主要由1栋3F社区中心和1D整体地下车库组成，±0.00绝对标高7.98 m；E地块占地面积44 766.22 m2，总建筑面积约134 986.89 m2，拟建项目主要由7栋18F住宅、15栋4F住宅、2栋1F配电房以及1D整体地下车库组成，±0.00绝对标高为7.38 m。

DE地块场地表层为人工填土，覆盖层主要由第四系新近沉积土组成，基岩为沉积岩，场地勘察深度范围内工程地质层详细特征如下：

①-1杂填土：色杂，结构松散，含大量混凝土碎块、碎砖等建筑垃圾、少量塑料袋等生活垃圾，局部夹少量腐烂物，填龄约为3年，局部为新近回填土。场地内局部分布。

①-2素填土：灰褐色，主要以软塑～可塑状粉质粘土为主，含少量碎石，见少量植物根系，填龄大于10年。场地内局部缺失。

②-1粉质粘土：灰褐～灰黄色，软塑～可塑，含少量铁锰氧化物，局部夹薄层粉土，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。场地内局部分布。

②-2淤泥质粉质粘土：灰褐色，流塑，局部为软塑状粉质粘土，含少量腐殖质，夹薄层粉土、粉砂，具水平层里，切面光滑，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等偏低，韧性中等偏低。场地内普遍分布。

②-2A粉土：灰褐色，稍密～中密状，局部夹薄层粉质粘土及粉砂，粉质粘土呈低塑性，软塑状，粉砂呈稍密状，该层在场地内大部分成透镜体状，轻微摇震反应，干强度低，韧性低。场地内局部分布。

②-3淤泥质粉质粘土与粉土、粉砂互层：灰褐色，土砂厚度比约1∶1，淤泥质粉质粘土呈流塑状，局部为软塑状粉质粘土，粉土呈稍密状，粉砂呈稍密～中密状，含少量腐殖质，轻微摇震反应，干强度低，韧性低。场地内局部分布。

②-4A淤泥质粉质粘土—粉质粘土：灰褐色，流塑～软塑，含少量腐殖质，夹薄层粉土、粉砂，该层在场地内成透镜体状，干强度低，韧性低。场地内局部分布。

②-4B粉土—粉砂：灰褐色，饱和，稍密～中密，局部夹薄层低塑性软塑状粉质粘土，主要成分为石英、长石，级配一般，含云母碎片，轻微摇震反应，干强度低，韧性低。场地内普遍分布。

②-5粉质粘土：灰褐色，流塑～软塑，局部为流塑状淤泥质粉质粘土，含少量腐殖质，夹薄层粉土、粉砂。场地内普遍分布。

②-6粉砂：灰褐色，中密～密实，饱和，局部夹薄层软塑状粉质粘土及稍～中密粉土，主要成分为石英、长石，级配一般，含云母碎片，干强度低，韧性低。场地内普遍分布。

④卵砾石：色杂，稍密～中密，饱和，主要成分为石英、长石，磨圆度一般，分选性较差，含50%～60%左右卵砾石，卵砾石直径2 mm～20 mm居多，最大直径超100 mm，局部为直径约200 mm的块石，以中粗砂及少量粉质粘土充填为主，偶见中粗砂富集。场地内普遍分布。

⑤-1强风化泥岩：棕红色，岩芯风化强烈，呈“砂土”状，手捏易碎，遇水易软化，属极破碎、极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。场地内普遍分布。

⑤-2中风化泥岩：棕红色，岩芯总体呈“短柱”状，较完整、局部较破碎，泥质胶结，岩芯强度较低，易击碎，声哑，浸水易软化，属极软岩，岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅴ级。该层未揭穿，场地内普遍分布。

DE地块基坑工程支护结构设计方案中，南北侧紧靠已建成交付使用的道路，支护结构采用双排钻孔灌注桩，桩径700 mm和780 mm、桩长10 m～24 m，穿越①-1杂填土、①-2素填土、②-1粉质粘土、②-2淤泥质粉质粘土、②-2A粉土、②-3淤泥质粉质粘土与粉土、粉砂互层、②-4A淤泥质粉质粘土—粉质粘土、②-4B粉土—粉砂，进入②-5粉质粘土。

在施工准备阶段，围挡制作单位进场施工景观围挡，围挡基础沿红线往基坑内800 mm浇筑混凝土，导致双排钻孔灌注桩165根外排桩桩中心离围挡基础只有500 mm(见图2)。而机械回旋钻机转盘中心与矩形框架前端距离1.1 m，转盘中心距离矩形框架侧端最小距离1.3 m，即机械回旋钻机施工所需最小距离1.1 m，显然用机械回旋钻机无法满足施工作业面宽度要求。

采用钻具可移动履带式钻机，安全、高效、经济地完成了165根支护桩，工效为2.5根/d(见图3)。

5 结语

1)针对作业面不大于1 m导致无法使用常规钻机成桩施工的难题，利用钻具可移动履带式钻机的液压作用，使钻具在导轨上沿履带方向前后移动，确保在桩位与边界不大于1 m的场地内施工。

2)钻具可移动履带式钻机的作业面高度小，能在不小于4 m的净高下成桩作业，可适用建(构)筑物室内改造加固以及附属结构物施工。