旋挖鉆在中膨脹泥巖地質(zhì)中的綜合應(yīng)用

1、    旋挖鉆在中膨脹泥巖地質(zhì)中的綜合應(yīng)用    劉志波摘要：旋挖鉆成孔工藝在樁基礎(chǔ)施工中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但目前受到不同地區(qū)不同地質(zhì)影響，旋挖鉆的施工工藝和技術(shù)控制措施不斷調(diào)整和更新。本文根據(jù)云桂鐵路百色地區(qū)的中膨脹泥巖地質(zhì)，結(jié)合旋挖鉆施工工藝，總結(jié)出符合當(dāng)?shù)靥厥獾刭|(zhì)下的旋挖鉆成孔工藝。關(guān)鍵詞：旋挖鉆中膨脹泥巖應(yīng)用abstract: rotary drilling technology in pile foundation construction has been widely used, but it is different in differe

2、nt geologic effects, auger drilling construction technology and technical measures of adjustment and constantly updated. according to yun gui railway baise area of expansive mudstone geological, combined with rotary drilling construction technology, summed up in accordance with local special geology

3、 of rotary drilling technology in.key words: rotary drilling of expansive mudstone application1.工程概況新建云（昆明）桂（南寧）鐵路（廣西段）站前工程ygzq-3標(biāo)段，正線起止里程dk138+000dk174+800，長(zhǎng)36.35km，位于廣西百色田東縣境內(nèi)。本標(biāo)段共有橋梁14座，樁基1304根，樁徑主要為125cm，樁基深度平均為16m，樁基主要為嵌巖樁。2.地質(zhì)特點(diǎn)施工項(xiàng)目所屬區(qū)域地處廣西百色盆地，屬華南褶皺系，測(cè)段上覆第四系全新統(tǒng)沖洪積層（q4al+pl）之軟土、粉質(zhì)黏土、膨脹土、粉細(xì)砂、細(xì)圓

4、礫土、粗圓礫土，坡殘積層（q4dl+el）粉質(zhì)黏土、膨脹土；下伏基巖為下第三系古始新統(tǒng)（e1-2）泥巖。泥巖呈紫紅色棕紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層構(gòu)造塊狀構(gòu)造，暴露后很快風(fēng)化碎裂，具有中等膨脹性，飽和吸水率=1847%，自由膨脹率=2342%，膨脹力=184506kpa，強(qiáng)度400500 kpa，遇水易軟化、崩解，局部夾石膏薄層。3.樁基施工工藝比選本標(biāo)段橋梁分布較為分散，電力供應(yīng)緊張，毗鄰的右江為當(dāng)?shù)刂饕盟矗h(huán)保要求嚴(yán)格。常規(guī)的沖擊鉆施工，施工周期長(zhǎng)，泥漿排放量大，不利于當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求。而回旋鉆對(duì)于嵌巖樁，入巖工效不足，效率低下。采用旋挖鉆施工，成本低，污染少，效率高，工地適用性強(qiáng)。但對(duì)于百色地

5、區(qū)的中膨脹泥巖基礎(chǔ)，旋挖鉆必須克服膨脹巖遇水崩解塌孔，泥巖地質(zhì)導(dǎo)致的鉆頭打滑，巖層斜理發(fā)育導(dǎo)致的鉆孔傾斜等問(wèn)題。4.旋挖鉆樁基施工技術(shù)通過(guò)綜合比選，根據(jù)旋挖鉆功率大小和適用性，本工地采用寶峨bg25c型旋挖鉆，本機(jī)型同比具有功率大，穩(wěn)定性強(qiáng)，入巖工效優(yōu)異等特點(diǎn)，對(duì)于中膨脹泥巖較為適用。在選擇好機(jī)型后，在施工工藝上根據(jù)膨脹泥巖特性也要不斷調(diào)整。通常旋挖鉆施工工序?yàn)椋簻y(cè)量放線埋設(shè)護(hù)筒鉆機(jī)就位準(zhǔn)備泥漿的制備及處理鉆孔成孔檢查清孔下鋼筋籠清孔混凝土灌注。4.1測(cè)量放線埋設(shè)護(hù)筒首先進(jìn)行測(cè)量放樣，準(zhǔn)確測(cè)設(shè)樁位。樁位確定后，復(fù)核相鄰樁位尺寸，并在中心樁位周圍埋設(shè)護(hù)樁。護(hù)筒采用10mm厚的鋼板，內(nèi)徑1.5m，

6、長(zhǎng)度6m。護(hù)筒埋設(shè)高出施工地面0.3m。鋼護(hù)筒的安裝利用旋挖鉆機(jī)邊鉆孔邊將護(hù)筒往下壓，直至達(dá)到要求深度。下壓過(guò)程中會(huì)有少量泥土進(jìn)入護(hù)筒內(nèi)，造成平臺(tái)下降，因此應(yīng)及時(shí)補(bǔ)填、夯實(shí)作業(yè)平臺(tái)。4.2鉆機(jī)就位準(zhǔn)備樁位復(fù)核正確，施工作業(yè)平臺(tái)平整后，鉆機(jī)才能就位。鉆機(jī)就位后進(jìn)行準(zhǔn)確穩(wěn)固定位，保證鉆桿中心線、回轉(zhuǎn)軸中心線與樁位中心線在同一直線上。4.3泥漿的制備及處理在鉆孔過(guò)程中，中膨脹泥巖孔壁遇水穩(wěn)定性差，容易崩解、塌孔，因此泥漿配置質(zhì)量直接影響護(hù)壁效果。選擇造漿能力強(qiáng)、粘度大的膨潤(rùn)土進(jìn)行造漿，以提高泥漿稠度，確保鉆進(jìn)過(guò)程中不塌孔、不縮孔。根據(jù)中膨脹泥巖地質(zhì)和鉆機(jī)形式，確定泥漿配合比，見(jiàn)表1。表1泥漿配合比地

7、質(zhì)情況 配合比（%）膨潤(rùn)土 純堿 cmc 聚丙烯酰胺 水中膨脹泥巖 68 0.30.5 0.050.1 00.05 100注：cmc為中粘度羧甲基纖維素。根據(jù)上述配比，泥漿應(yīng)達(dá)到的性能指標(biāo)見(jiàn)表2。表2泥漿性能指標(biāo)地質(zhì)情況 泥漿性能指標(biāo)相對(duì)密度 粘度/s 含砂率/% 膠體率/% 失水率/(ml/30min) ph值中膨脹泥巖 1.351.45 1928 4 95 15 810混凝土澆筑時(shí)，將排出的泥漿引入泥漿池，待下一個(gè)樁位開(kāi)孔后再引入孔內(nèi)或用泥漿泵抽吸到孔內(nèi)循環(huán)使用，并將沉淀池的廢漿或沉砂清理干凈。4.4鉆孔鉆機(jī)工作過(guò)程中的壓力和扭矩的輸出效率則取決與鉆桿和鉆頭，鉆斗的關(guān)鍵參數(shù)是斗齒刃前角(鉆

8、齒與水平面的夾角)。對(duì)于相同的地層使用同一鉆進(jìn)扭矩，不同的斗齒刃前角度，鉆進(jìn)效率不同。因此，只有選擇合適的刃前角，在合適的壓力作用下，才能提高鉆進(jìn)效率。根據(jù)中膨脹泥巖遇水易軟化、崩解的特性，選擇楔形齒、小切削角、小刃角、齒寬稍大的斗齒鉆斗。1）鉆進(jìn)前，先調(diào)整鉆機(jī)的水平、垂直儀，氣泡居中，然后伸縮鉆塔，使鉆頭底部導(dǎo)向尖對(duì)準(zhǔn)孔位中心，鉆頭自然放松，再根據(jù)護(hù)樁到鉆頭外壁的距離進(jìn)行對(duì)位校核，嚴(yán)格控制孔位偏差在允許誤差范圍內(nèi)。2）在鉆進(jìn)過(guò)程中，要注意檢查樁孔的垂直度，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)因中膨脹泥巖中局部夾層的軟硬差異導(dǎo)致的斜孔現(xiàn)象。施工中可采用嵌巖筒鉆配合撈砂鉆斗的方法來(lái)解決這類問(wèn)題。3）在進(jìn)入膨脹泥巖后，放

9、慢鉆孔進(jìn)尺和速度，能夠減少對(duì)孔壁的擾動(dòng)，避免塌孔。施工中要嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)配置合格的泥漿，避免自由水對(duì)樁孔的影響；鉆頭每次進(jìn)入液面時(shí)，速度要緩慢，等鉆頭完全進(jìn)入泥漿后再勻速下降至孔底，每次提鉆、下鉆速度控制在0.5m/s以內(nèi)，鉆進(jìn)速度控制在每斗進(jìn)尺0.3m左右，以減小對(duì)孔壁的擾動(dòng)。4）鉆齒角度(鉆齒的切入角與水平面的夾角)跟鉆進(jìn)速度有很大關(guān)系。若鉆齒角度偏小，很難切入巖層，發(fā)生空鉆，不進(jìn)尺，且若加壓過(guò)大，容易損害鉆齒；若鉆齒角度偏大，旋挖鉆機(jī)功率達(dá)不到，而且對(duì)鉆具的扭矩要求很大，易造成鉆桿扭曲變形，誘發(fā)機(jī)械事故，損壞機(jī)器設(shè)備。因此，在膨脹泥巖鉆孔過(guò)程中，當(dāng)鉆頭打滑進(jìn)尺緩慢時(shí)，檢查并調(diào)整泥漿指標(biāo)在設(shè)

10、計(jì)范圍內(nèi)，選用鉆齒角度大于45度的鉆斗，隨著孔深的增加逐步加大加壓力度。5）隨著孔深的增加，鉆機(jī)所傳出的扭矩會(huì)隨地層逐層耗減，當(dāng)鉆機(jī)本身扭矩較小或者局部巖層較堅(jiān)硬時(shí)，若扭矩不足會(huì)導(dǎo)致打滑鉆進(jìn)困難，此時(shí)可更換加壓鉆桿，增加鉆桿壓力；或先用加重鉆斗鉆進(jìn)然后用嵌巖筒鉆擴(kuò)孔至設(shè)計(jì)孔徑，最后用撈砂鉆斗撈取松散鉆渣。6）在鉆孔接近設(shè)計(jì)標(biāo)高后，旋挖鉆應(yīng)減少鉆進(jìn)速度和壓力，避免破壞樁底基巖的完整性和承載力。4.5成孔檢查清孔成孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，對(duì)孔深、孔徑、垂直度等進(jìn)行檢查。成孔檢查合格后進(jìn)行清孔。清孔采用二次清孔工藝。第一次清空在成孔檢查合格后進(jìn)行，一次清孔重點(diǎn)控制泥漿相對(duì)密度及含砂率兩個(gè)指標(biāo) ：相對(duì)密度

11、1.151.3，含砂率4%。第二次清空在鋼筋籠調(diào)放完畢混凝土澆筑之前進(jìn)行。二次清孔泥漿指標(biāo)控制如下：相對(duì)密度 1.03l.l0、粘度l720s、含砂率2%、膠體率96%。清孔采用換漿法清孔，用沉渣處理鉆斗排除沉渣，同時(shí)注入凈漿進(jìn)行泥漿置換。4.6下鋼筋籠混凝土灌注鋼筋籠采用鋼筋廠統(tǒng)一加工制作，吊車現(xiàn)場(chǎng)吊裝的方式施工。鋼筋制安過(guò)程中，注意檢查鋼筋籠直徑、主筋間距、鋼筋籠順直度、焊接質(zhì)量。混凝土灌注前對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行水密、承壓和接頭抗拉試驗(yàn)，合格后吊放入孔內(nèi)。灌注時(shí)，隨時(shí)用測(cè)繩檢查混凝土面高度和導(dǎo)管埋置深度，嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋深在13m，防止導(dǎo)管提漏或埋管過(guò)深拔不出而出現(xiàn)斷樁。5.關(guān)鍵工藝控制要點(diǎn)1) 膨脹

12、泥巖樁基在成樁工序上銜接緊湊，工序間隔時(shí)間不能太長(zhǎng)，尤其是在混凝土灌注時(shí)間上，一般控制在鋼筋籠安裝完成4小時(shí)內(nèi)灌注完成。2）旋挖鉆在鉆孔完畢后，應(yīng)及時(shí)開(kāi)啟泥漿泵循環(huán)泥漿，避免泥漿靜置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成孔壁坍塌。另外，泥漿在降比重時(shí)，要循序漸進(jìn)，防止泥水分離。3）旋挖鉆在鉆孔過(guò)程中，必須及時(shí)、定時(shí)檢測(cè)鉆孔垂直度，發(fā)現(xiàn)鉆桿傾斜應(yīng)及時(shí)調(diào)整鉆桿或更換鉆頭。4）由于膨脹性泥巖地質(zhì)斜理發(fā)育，巖層經(jīng)常夾雜礫石，需要經(jīng)常更換鉆頭。因此鉆機(jī)平臺(tái)應(yīng)夯實(shí)，避免因鉆機(jī)經(jīng)常移位擾動(dòng)地表層。5）旋挖鉆在鉆孔過(guò)程中，遇到破碎膨脹性泥巖層時(shí)，除了按照工藝要求仔細(xì)操作外，還應(yīng)定時(shí)量測(cè)孔深，檢測(cè)孔內(nèi)是否塌孔，防止孔壁大面積坍塌導(dǎo)致埋鉆。6）在灌樁完成后，利用旋挖鉆鉆桿提升上