潛水鉆機在特大橋鉆孔樁工程中的應(yīng)用

1、潛水鉆機在特大橋鉆孔樁工程中的應(yīng)用 大型橋梁鉆孔樁具有樁徑大、樁體長、施工難度大等特點，對鉆孔機要求成孔質(zhì)量高、速度快、擴孔率小，操縱簡便。目前多采用轉(zhuǎn)盤鉆機、潛水鉆機、沖擊鉆機、旋挖鉆機施工?，F(xiàn)將以KQ2500A型潛水鉆機在濟南黃河大橋、溫州匝江二橋鉆孔樁施工中的應(yīng)用狀況簡介如下。 1、濟南黃河大橋鉆孔樁 11 工程概況 濟南黃河大橋橋?qū)?5.5m，設(shè)計時速120km/h，主橋長875m，主跨210m。樁基采用直徑2m的鉆孔灌注樁，每剛構(gòu)墩布置13根，樁長93.5m，鉆孔深度102.5m，計52根；每繼續(xù)墩布置8根，樁長81m，鉆孔深度88m，計32根。主橋墩處主要地質(zhì)為亞砂土、粉砂、粘土、

2、亞粘土夾含量不等的姜石或卵石，局部有微風(fēng)化砂巖。 12 機具抉擇 針對本工程中孔的深度大（當(dāng)初國內(nèi)施工中未見報道），地層中含有大量礫石、卵石、姜石等特點，在比較了幾種形式的鉆機之后，確定充分利用潛水鉆機排渣粒徑大（最大粒徑石塊8cm）、排量大、揚程高、能準(zhǔn)時將切削掉的鉆渣排出孔外，避開孔底鉆渣的重復(fù)破裂等優(yōu)點，選用KQ2500A型潛水鉆機。 13 施工要點 因為主橋樁基孔徑大、樁體長，對鉆孔垂直度要求較嚴(yán)，鉆進時務(wù)必保持減壓鉆進，使鉆具部分分量的50。70作為鉆壓作用于孔底，其余部分由主鉤懸吊，使鉆具在懸掛狀態(tài)下進尺，以保證成孔的垂直度。在鉆孔的上部土層中有厚約9m的粉砂層，極易發(fā)生塌孔現(xiàn)象，

3、下部土層主要為粘土。因此施工中注意在砂層鉆進時泥漿比重稍大以庇護孔壁，而在粘土層鉆進時則適當(dāng)降低泥漿比重，以長進鉆進效率。泥漿指標(biāo)為：鉆進時密度1.81.2/cm3之間，粘度1722s；清孔時控制泥漿密度為1.081.1gcm，粘度1720s，含砂率1。因為該潛水鉆機采用潛水砂泵直接從孔底吸渣后由鉆桿排出鉆渣，對清孔后沉渣厚度、泥漿指標(biāo)均有保證。 14 鉆頭型式 工程施工中旋轉(zhuǎn)鉆機一般采用旋轉(zhuǎn)鉆頭，旋轉(zhuǎn)鉆頭一般分為刮刀鉆頭和滾刀鉆頭。刮刀鉆頭廣泛適用于各種脆弱地層，而滾刀鉆頭對巖層的鉆進能力更強。本工程中雖有微風(fēng)化砂巖和角礫層（含粘土）和堅硬粘土層，硬度較大，但這些地層所占比例較小，故采用刮刀

4、鉆頭。鉆機施工初期，為克服硬層鉆進困難采用了門路式四翼刮刀鉆頭（見圖1），施工時發(fā)覺鉆頭輕易糊鉆，影響鉆進速度。后改為三翼刮刀鉆頭（圖2），在加長切削刀爪長度以及對鉆頭舉行局部改進后大大改善了鉆進效果，基本上無糊鉆現(xiàn)象產(chǎn)生。在堅硬的微風(fēng)化砂巖層該鉆頭的進尺速度可達16cm/h左右，在粘土含較多姜石或礫卵石（粒徑8cn）的狀況下每小時進尺1m左右。 （圖1）門路式四翼刮刀鉆頭 （圖2）三翼鉆頭 15 鉆孔效果 從實際成孔檢測及現(xiàn)場混凝土灌注來看，采用潛水鉆機成孔孔壁規(guī)章，成孔垂直度高（不垂直度5），沉渣厚度均可滿意要求，一般不用回鉆處理。與轉(zhuǎn)盤鉆機相比，混凝土澆注量少5左右，具有顯然的節(jié)省材料的

5、效果。 2、溫州甌江二橋 21 工程概況 溫州甌江二橋主橋為雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，橋?qū)?7m，主孔跨徑270m。北引橋橋墩跨度35m，其基礎(chǔ)為直徑1.8m、深57m的混凝土灌注樁。主橋墩處主要地質(zhì)為淤泥質(zhì)粘土、淤泥、淤泥含粉砂、淤泥質(zhì)粘土、礫卵石含少量粘土、粘土層、卵石含粘土。本工程的施工難度為厚約2.5m、礫石含量高達5070的礫卵石層，礫石粒徑有的達到42cm，且漏漿嚴(yán)峻。卵石層中卵石含量在70以上，漏漿嚴(yán)峻。 22 施工機具 采用KQ2500潛水鉆機2臺，1450型沖抓機2臺，16t吊車一部。 施工機具的抉擇經(jīng)受了較長的實驗階段，開頭僅用潛水鉆機鉆孔，當(dāng)鉆到礫石層時，因礫石粒徑大

6、、含量高，造成嚴(yán)峻堵管而不能進尺；改用潛水振動抓抓取礫石，因振動抓的振動力小、趕緊力小，未能將礫石抓出；后采用沖擊鉆進的方法成孔，因礫石層較厚，不能沖擊穿過該層，且用掏渣筒取渣效率極低，沖擊法成孔穿過礫石層的方案也被否定。最后改用沖抓機抓取礫石成孔方法，首先抓成一個直徑15m的孔，順當(dāng)穿過該層，并始終抓到卵石層，然后用鉆機掃孔到孔底終孔。從開鉆到交檢孔完畢共用了40天。 23施工閱歷總結(jié) 2號鉆機施工第2和第4個孔時發(fā)生繼續(xù)塌孔事故。經(jīng)仔細(xì)分析，以為有以下幾種緣由：（1）護筒埋設(shè)時未用粘土境實，護筒底部榻孔；（2）鉆孔時過分夸大采用稀泥漿迅速鉆進，忽略了礫石層存在泥漿題目，造成沖抓礫石層時消失

7、泥漿嚴(yán)峻漏失現(xiàn)象； （3）原自然地基承載力不高，鉆機自身分量大，造成護筒下沉以至護筒下部塌孔。通過總結(jié)閱歷教訓(xùn)，我們實行了以下措施：（1）嚴(yán)格按要求埋設(shè)護筒，用粘土夯填密實；（2）嚴(yán)格控制泥漿密度及粘度，上部土層鉆進時泥漿密度控制在1113gcm3，粘度1720s，臨近礫石層時保持泥漿密度在1314g/cm3，粘度1822s；（3）護筒周圍用長枕木展設(shè)，并使鉆機接地比壓小于o8MPa；（4）采用鉆機鉆上部土層并松動部分礫石層后用沖抓機抓取礫石，鉆機再掃孔并鉆過粘土層到卵石層，使卵石松動后用沖抓機抓取卵石終孔。卵石層鉆進以及沖抓成孔時泥漿密度控制在125135gcm3；（5）針對礫石層鉆進時泥漿

8、易變稀薄而發(fā)生嚴(yán)峻漏漿現(xiàn)象，預(yù)備一些中粗砂作為堵漏材料備用。 24 鉆頭型式 開頭鉆進時采用了門路式四翼鉆頭（圖1）和圖3所示三翼鉆頭，實際應(yīng)用發(fā)覺四翼鉆頭糊鉆較嚴(yán)峻，對進尺不利。而圖3所示三翼鉆頭是在圖2所示結(jié)構(gòu)上增強了一塊與鉆頭國內(nèi)徑留有較小環(huán)形間隙的圓形板，其本意是使泥漿從周邊沖洗孔底以利于中心抽渣，但因孔徑大，環(huán)形間隙內(nèi)的泥漿流速小，不足以沖洗孔底周邊鉆渣，且極易在粘土層糊鉆，故有用中仍采用圖2所示結(jié)構(gòu)，施工實踐表明，比較有用。 3、鉆機改進方案 通過工程考核，針對KQ2500A潛水鉆機存在輔助時光長、工效低等一些題目，對機具主要舉行了如下改進： （1）鉆桿接頭：原為法蘭螺栓銜接方式，接換鉆桿工效低?，F(xiàn)改為六方接頭加抗拉套結(jié)構(gòu)，輔助時光縮短為本來的14左右。 （2）提升系統(tǒng)：將原5t慢速卷揚機改為3t迅速卷場機，并將原鉆桿提升速度15m/min長進為5m/min，提升時光縮短為本來的30。 （3）鉆頭型式：以圖2所示三翼鉆頭為基本型式，也可按照地質(zhì)條件另行設(shè)計。 （4）增強正反循環(huán)排渣系統(tǒng)切換裝置，削減了輔助時光，減輕了工人勞動強度。 （5）門架