一、工程概况

 

　　汉口某住宅楼桩基工程，位于武汉市建设大道与江大路交汇处，包括的主要建（构）筑物有：1栋33F超高层住宅、拟建场区整平标高约为21.70m。我公司承接试桩施工任务，采用后压浆钻孔灌注桩基础，桩直径均为φ800，桩长46m左右，桩底持力层为中风化砾岩，入持深度不小于4m，目前先进行试桩施工，共6根试桩。

 

　　主要工程地质条件为，场地地层自上而下划分为7个单元层：第（1）单元层为填土层（Qml）及淤泥层（Ql）；第（2）单元层为第四系全新统冲积（Q4al）一般黏性土；第（3）单元层为第四系全新统冲积（Q4al）砂土层，第（4）单元层为第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）中细砂混卵砾石；第（5）单元层为石炭系（C）中风化砾岩；第（6）单元层为石炭系（C）中风化砂岩；第（7）单层为石炭系（C）强风化粉砂质泥岩、泥质粉砂岩。

 

　　二、制定施工方案

 

　　该工程入岩中风化砾岩较深，项目部拟通过该项目进行试验，以通过对施工机具的科学改进，提高旋挖嵌岩施工能力。

 

　　由于工期短时间紧，为了按期完成该试桩项目，结合以往类似工程经验分析，通过项目部成员共同努力、研究，制定了一套经济合理的方案，以助工程顺利完工。

 

　　最后确定的提高旋挖嵌岩钻进效率的方案如下：

 

　　1.选用大功率、高扭矩旋挖钻机，并且科学的改进设备性能，保证钻进设备能够满足施工要求；

 

　　2.选派经验丰富的钻机操作手；

 

　　3.根据筒钻嵌岩布齿原则，科学合理分布钻齿，通过钻进实验，改变钻齿角度，破碎岩石；

 

　　4.根据地质情况选用合理的钻头实施钻进，通过不同的组合钻进形式，提高旋挖钻机嵌岩效率；

 

　　5.做好每回次进尺记录，确定钻进效率。

 

　　三、具体方案实施

 

　　材料设备及人员准备（如图表所示）

 

　　表3.1材料清单

 

　　类型 数量 用途 备注

 

　　单底层钻头 1 实施土、沙层钻进

 

　　双底入岩钻头 2 入岩钻进 一套钻进、一套备用

 

　　入岩筒钻 1 岩层环切破碎钻孔内壁结构

 

　　双锥螺旋钻头 1 破碎钻孔内中心岩层的结构

 

　　可自转截齿 若干 筒钻及双锥螺旋钻头备用

 

　　不自转截齿 若干 双底层入岩钻头备用

 

　　普通钻齿 若干 单底层钻头备用

 

　　图1双底入岩钻头图2内螺旋入岩筒钻图3双锥螺旋钻头

 

　　图4普通钻齿图图5可自转截齿、不自转截齿

 

　　根据地质条件和桩的设计参数，本工程选定的设备如下：

 

　　表3.2

 

　　序号 设备名称 型号规格 扭矩/孔深 产地

 

　　1 旋挖钻机 FR626 26TM/80M 山东潍坊

 

　　如图所示，该设备均具有大功率、大扭矩、能够超深钻孔的特点，这样才具备了钻进坚硬岩石的先决条件；为了较好的完成嵌岩钻进，只有选择较大功率钻机，才能达到理想的入岩效果。

 

　　本次施工选用的钻机为福田雷沃FR626旋挖钻机，该钻机扭矩可达26TM， 最深钻孔能达到80m，理论上能够满足本次嵌岩施工。

 

　　操作手方面，指派公司拥有多年旋挖施工经验的操作手参与此次施工。

 

　　工艺改进

 

　　通过以往的施工经验，我们了解到旋挖钻机钻头结构所体现的三大原则，

 

　　1、尽量减少同时作业的作业面积；

 

　　2、有利于形成更多的自由面；

 

　　3、岩石变化，钻头结构也必须变化。从布齿上看，艰巨工作占用齿数量较多（见下图），且要照顾犁槽距离。

 

　　图7依照布齿原则为入岩筒钻布齿

 

　　通过三大原则我们能够为钻具提供一些科学合理的改进，以通过选择嵌岩钻具，改变钻齿倾斜角度，及钻头布齿方式，提高钻头嵌岩能力。

 

　　对于旋挖钻机实现高效入岩而言，加压能力往往是欠缺的，所以，在钻机其它性能允许的情况下，要充分利用各种辅助加压手段，例如，使用重量大的钻头，在钻头与钻杆间加重铁，使用带稳定器钻头先钻小孔，减小单次作业面积等。

 

　　根据现场实际情况，最终确定通过组合钻具的方式，实施钻进，具体如下：

 

　　1.直径组合

 

　　桩径越大阻力越大，当打桩经钻进效率低时，可更换小直径钻头钻进，实现内部中空降低阻力，然后更换大直径钻头扩孔提升效率。

 

　　图8直径组合钻进

 

　　2.类型组合

 

　　打不下去换钻头，这谁都知道；但是要根据当前地质情况合理的选用和组合钻头就困难了；

 

　　组合钻具要经过不同钻头的钻进形式及特点，按类型，顺序直径选装实现组合式钻进，有效提升旋挖钻机嵌岩钻进效率

 

　　图9类型组合

 

　　使用双底入岩钻头，入岩困难时（机锁钻杆），先更换入岩筒钻环切，因最大钻进阻力来自孔壁（未取芯），然后再更换双锥螺旋钻头，主攻先导尖中心位置，最后更换双底入岩钻头钻进，因为孔壁及中心都已钻空，故而提高了钻进效率。

 

　　四、施工效果及经济效益

 

　　利用以上施工方式，工程得以顺利完成，现场技术人员对本次施工的结果进行了跟踪检查，各孔入岩钻进的各项技术指标均满足设计要求，效果理想。

 

　　表4.1现场钻进数据表

 

　　桩号 持力层类型 钻进时间 钻进深度（m）

 

　　 入岩时间 终孔时间 入岩深度 终孔深度

 

　　试桩5 中风化砾岩 13：41 17：10 41.6 46.1

 

　　试桩3 中风化砾岩 6：55 10：21 41.3 46.1

 

　　试桩2 中风化砾岩 10：50 14：20 41.3 46

 

　　试桩6 中风化砾岩 7：40 11：02 41.5 46.3

 

　　试桩4 中风化砾岩 9：13 12：30 41.5 46.1

 

　　试桩1 中风化砾岩 9：16 13：30 41.5 47

 

　　从表中可以看出，钻机入中风化砾岩后，每小时平均进尺约为1.36m，而根据查阅以往相类似施工项目中冲击钻，旋挖钻机对中风化岩层的施工进尺均不到1m/小时，根据此次试验，大大提高了旋挖钻机对中风化岩层的施工效率。

 

　　带来的经济效益如下：

 

　　1.由于旋挖钻机嵌岩施工效率的提高，大大缩短了成孔周期，缩短了施工工期。

 

　　2.由于成孔周期缩短，降低了钻机燃料的消耗。

 

　　3.多钻头组合施工、科学合理的利用钻机钻具的性能，降低了钻具损耗，节约了成本。

 

　　4.项目部高质量的完成了该项目的施工，赢得了建设方、监理方、设计方的一致好评，为承接后期类似施工项目奠定了坚实基础，为公司创造了无形的社会效益。

 

　　五、结论及建议

 

　　旋挖钻进技术具有自动化程度高、成孔效率高，良好的环保性等特点，具有广泛的使用基础，但其嵌岩是其薄弱环节，工程实例证明，通过对旋挖钻机钻具性能的了解，以及对钻具进行合理改进后，用旋挖钻机在岩层钻进时，采用短螺旋钻头+筒式钻头+普通捞沙钻头的钻头组合工艺以及采用直径组合破碎岩石的工艺，能够很好的解决坚硬地层的嵌岩问题。

 

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　　[9]刘三意.多工艺旋挖钻进技术研究[D].中国地质大学（北京）2008

 

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