目前，旋挖鉆機因工藝先進，成孔快速穩(wěn)定等優(yōu)勢，已經(jīng)成為鉆孔灌注樁主流的施工機械之一。由于各地工程地質(zhì)條件千差萬別，不同工程設(shè)計不太可能做到與實際地層完全一致，有時甚至還存在較大差異。因此，巖土施工單位在承攬鉆孔灌注樁基工程時，樁基鉆孔面臨不小的不確定性。在樁基鉆孔過程中有些技術(shù)問題若處置不當，不僅會造成較大的經(jīng)濟損失，還可能對工程設(shè)備甚至人員安全構(gòu)成威脅。

結(jié)合近幾年使用旋挖鉆機在各類不同的地層鉆進實踐經(jīng)驗，總結(jié)了旋挖鉆機在一些較為特殊地層鉆孔施工經(jīng)常遇到的技術(shù)問題及解決方法。希望給遇到類似問題的同行以借鑒。

一、軟土等易塌地層旋挖鉆孔方法

1、軟土等易塌地層的特點及成孔風險

在軟土、新近堆積的回填土以及新近沉積的松散的細砂類土層，若地下水位較高，旋挖鉆機挖取土后，即使鉆孔是在泥漿護壁的情況下，孔壁也很難保持穩(wěn)定，極易造成塌孔或縮頸。由于該類地層多分布于地表淺層，隨塌方量逐漸增大，鉆孔周圍地面將出現(xiàn)塌陷，經(jīng)常造成護筒下沉。嚴重時還會對鉆孔設(shè)備、作業(yè)人員等構(gòu)成威脅。當遇到此類情況，特別是施工中發(fā)現(xiàn)孔口護筒已經(jīng)懸空或下沉時，不應心存僥幸繼續(xù)鉆井，而就盡快回填鉆孔，重新固定孔口護筒后再鉆井。

2、旋挖鉆孔的施工方法

在軟土、新近回填土等用泥漿護壁也不能有效的含水地層，最有效率和保險的旋挖鉆孔方法是采取長護筒壁措施。每臺旋挖鉆機視鉆孔難易程度配置3個左右鋼護筒、1臺振動錘和1臺足夠起拔力的吊車；鋼護筒長度就能夠下放到軟層底部，鋼護筒直徑宜大于樁徑100mm左右（太大造成混凝土浪費；太小時鉆頭容易卡護筒。很難保證順利施工）。利用長護筒護壁旋挖成孔時，應注意以下幾點：

(1)應基本確認護筒下放深度范圍內(nèi)無100mm以上大直徑石塊；根據(jù)長護筒直徑各下放長度選擇合適功率的振動錘。

(2)小直徑施工時，應綜合考慮鉆桿的外徑及護筒直徑的大小，鉆桿外徑宜比護筒直徑小200mm以上，護筒長度較大時，差值應更大些以方便施工。

(3)應確保鋼護筒下旋垂直度，尤其是較小直徑的鉆孔樁。

(4)灌注混凝土后應及時將護筒拔出。

(5)沉放鋼護筒和旋挖成樁密切配合。鋼護筒起拔后應能直接沉放到下一個待施工的鉆孔。這樣形成流水作業(yè)，將大大提高施工效率。

二、砂土、粉土地層旋挖鉆孔方法

1、砂土、粉土地層的特點及成了風險

在細砂或粉土層鉆時成孔時，若地下水位較高，需要采用泥將護壁成孔。該類地層由于顆粒間無粘接力，在水流作用下極易被沖刷。因為旋挖鉆機成孔時直接取土成孔，鉆孔的土是由鉆斗循環(huán)往復提到地面的。鉆斗在泥漿中運動，鉆斗外側(cè)水流速度較大，很容易造成孔壁的沖刷?？妆跊_刷下的砂粒進一步降低了護壁泥漿的護壁效果。更容易造成護頸甚至塌孔等問題。

2、旋挖鉆孔的施工方法

采用泥漿護壁在分先較好的砂土或粉土地層中施工時，應考慮采取以下幾點措施：

(1)適當降低鉆頭的下放和起拔速度，減小鉆斗與孔壁之間泥漿的流速，減少沖刷。

(2)適當加大鉆齒的外撇角度。增加孔壁與鉆斗側(cè)壁的間距。

(3)適當增加鉆斗內(nèi)流水孔面積，減小鉆斗起拔過程中頂部和底部的負壓，進而減小孔內(nèi)泥漿的流速。

(4)配置優(yōu)質(zhì)泥漿護壁，及時量測孔內(nèi)泥漿的含砂率。當超標時及時采取有效的措施。

(5)檢查鉆斗底蓋閉合后的密封性。若發(fā)現(xiàn)扭曲造成空隙較大，應及時整修，以免造成漏砂。

三、漂石、孤石地層旋挖鉆孔方法

1、石、孤石地層的特點及成孔風險

山區(qū)跳河大橋樁基施工時，鉆也過程中經(jīng)常遇到漂石地層。由于漂石顆粒直徑較大且相互嵌固，常規(guī)撈砂鉆頭無法鉆進；若強行鉆井，極容易將鉆齒掰斷，甚至損傷鉆桿。除此，還經(jīng)常會遇到跟孔徑相差無幾的大孤石，或者是部分位于孔中的、大部分埋藏于孔周地層的探頭石。若對孤石處理不當，會因長時間振動孔壁造成塌孔。若對探頭石處理不當，容易造成斜孔，給后續(xù)鋼筋籠的下放構(gòu)成實際困難；下放鋼筋籠后灌樁過程中坍塌的，還會嚴重影響成樁質(zhì)量。

2、旋挖鉆孔的施工方法

旋挖鉆鉆孔遇到大漂石地層時，若漂石地層位于淺表，宜用挖機將漂石挖除后回填黏土，并將孔口護筒下放到漂石層底，再行鉆進；若漂石位于較深部位，當漂石粒徑大于撈砂斗開口口徑而無法正常鉆井時，可用筒形鉆頭將大漂石取出后，再配合撈砂斗逐步鉆井。

鉆孔灌注樁遇到孤石時，若孤石恰好全部位于孔內(nèi)，則可用筒形鉆斗直接將孤石取出；若孤石大部分埋于孔周地層中形成探頭石，則不應強行鉆井。而就用筒形外頭慢慢將探頭石切斷并取出后，方可下正常鉆井。

四、硬黏土、泥巖地層旋挖鉆孔方法

1、硬黏土、泥巖地層的特點及成孔風險

硬黏土給鉆孔過程帶來的最大問題是糊鉆和卸土困難。相比第四系沉積地層，泥巖的典型特征是強度較高，遇水后軟化且黏性大，易打滑。一般的循環(huán)鉆機因為加壓力很小，在泥巖中鉆孔時，鉆齒難以劃割巖層，鉆頭會一直在泥面上打滑，鉆井效率極低。利用旋挖鉆機鉆進泥巖時，尤其在孔深較大的情況下無法采用能夠直接加壓的機鎖鉆桿時，若鉆頭設(shè)計不當也容易出現(xiàn)鉆進效率低下甚至鉆不進等現(xiàn)象。

2、旋挖鉆孔的施工方法

在硬黏土中鉆井，應考慮采用體形式鉆斗或?qū)@斗底部側(cè)面開豁口等方式，以提高卸土效率。在泥巖地層旋挖鉆孔灌注樁成孔，可從以下幾點著手，以提高施工效率。

(1)優(yōu)先選用機鎖鉆桿干也鉆進。不得已采用摩擦鉆桿鉆進時，可以考慮增加鉆桿和鉆斗的重量，以便鉆齒能夠切入泥巖中并順利建立加壓力。

(2)對強風化及風化程度更高的地層，鉆斗布齒時優(yōu)先考慮用Ｖ19鉆齒鉆進。必要時可以通過割豁口、鉆斗左右側(cè)布齒高度差異，適當增加入巖角度等布局設(shè)計，鉆斗布齒時須采用合金截齒，以提高抗磨和搞折斷能力。

(3)基樁孔徑較大時，應考慮采用分級鉆進成孔。首級鉆孔可采用長徑比較大的筒形鉆斗直接取芯；二級鉆孔時利用與孔徑大小相同的切齒外頭鉆井這。

(4)避免布齒過于稀疏。避免鉆斗兩側(cè)布齒具有相同的切削軌跡，應及時修補磨損嚴重的邊齒，有效避免鉆齒過度磨損和托底造成的鉆進困難。

五、灰?guī)r溶洞地層旋挖鉆孔方法

1、灰?guī)r溶洞地層的特點及成孔風險

灰?guī)r溶洞是在南方多山地區(qū)施工經(jīng)常遇到的情況。該類地層基巖面由于侵蝕不均勻而起伏較大，溶洞大小、形狀等各式各樣。在該類地層施工鉆孔灌注時，經(jīng)常遇到代斜孔、突然漏漿并造成塌孔、卡鉆掉齒甚至損傷鉆桿鉆具、混凝土超灌量特別大等情況。

2、旋挖鉆孔施工方法題

在灰?guī)r溶洞地層進行鉆孔灌注樁施工，成孔時可以以下面幾方面采取措施，以降低成孔風險。遇到基巖面時，放慢鉆進速度以避免斜孔。

(1)認真比對鉆探資料。當鉆進到溶洞頂面附近時，應放慢鉆進速度，備好充足的護壁泥漿及回填用黏土。當鉆透洞頂造成孔內(nèi)護壁泥漿急速下降時，應及時回填鉆孔以避免塌孔。

(2)優(yōu)先選用導向較好的直體加長鉆斗。若已造成斜孔并在洞頂附近造成卡鉆時，應緩慢旋轉(zhuǎn)提鉆。在鉆斗頂部應及時焊接，以利于導向的斜梁結(jié)構(gòu)。

(3)遇到溶洞較大且少充或無充填時應及時回填黏土并用旋挖鉆斗反轉(zhuǎn)壓實。避免成孔后灌注混凝土過程中造成過量超方。

六、花崗巖等硬巖地層旋挖鉆孔方法

1、花崗硅等硬巖地層的特點及成孔風險

許多特大橋設(shè)計樁基時要求基樁進入中風化硬巖達一定的深度，而且這些樁基設(shè)計的樁徑的樁徑多在1.5mm以上，甚至達到2m。如此大直徑硬巖地層的鉆進，對設(shè)備功率和加壓力提出了較高的要求，一般需要扭矩在280kN.m以上的設(shè)備。在該類地層中鉆進，鉆齒的損耗很大，且對設(shè)備抗振動能力提出了較高的要求。

2、旋挖鉆孔的施工法

在花崗巖、砂巖等硬巖地層中施工，應從以下幾點采取措施，以提高成孔效率，降低風險。

（1）應選擇功率在280kN.m及以上的鉆進施工。提前準備好硬度較高、搞磨性較好的鉆齒。無水地層應加水，以降低鉆齒的磨損。

（2）合理配置鉆具。該類地層大直徑樁成孔時，應選擇分級鉆進方式。第一級應選擇直徑600mm~800mm的加長筒鉆，直接取芯，創(chuàng)造自由面；或選擇小直徑螺旋鉆鉆進創(chuàng)造自由面。

(3)當硬巖地層發(fā)生斜孔后掃孔難度極大。因此遇到斜巖面時，務(wù)必修正后才能正常鉆進。

七、結(jié)論

從近幾年使用旋挖鉆機施工鉆孔灌注實踐情況看，其可適用于大部分地層的施工；但是對某一具體項目而言，旋挖鉆孔要能順利和有效實施，需要根據(jù)實際地層和設(shè)計孔徑、孔深等情況，合理選擇機型，合理配置鉆桿鉆具，制定并落實好切實可靠的具體措施，總結(jié)起來有以下幾點：

（1）做好孔口護壁措施。對需要護壁的鉆孔，優(yōu)先考慮泥漿護壁鉆進。對軟土及新近回填土等用泥漿護壁無法保證護壁效果的，應果斷采用全護筒護壁。

（2）選擇適當?shù)臋C型。當鉆機靈活，提放鉆等速度快更適合地層好，深度和樁徑不大的樁基施工。大鉆機功率較大，能夠鉆進較硬地層和施工大直徑鉆孔。使用大功率鉆機鉆進簡單地層，效率低下；使用小功率鉆進，則無法鉆進硬巖地層。

（3）合理配置鉆具，根據(jù)實際情況優(yōu)化鉆齒布局。在鉆機進場前，應根據(jù)地勘資料進行鉆具配置；先鉆進數(shù)孔作試探，待了解實際地質(zhì)情況后，應根據(jù)實際情況及時優(yōu)化鉆齒布局。

（4）關(guān)鍵點謹慎鉆進。在斜巖面、探頭石、溶洞頂部等關(guān)鍵部位，應放慢鉆進速度，提前準備好應急措施。

來源：巖土必修課

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