呂攀

摘 要：以成都地鐵4號(hào)線二期工程某車站為例，對(duì)富水砂卵石大漂石地層旋挖樁施工技術(shù)進(jìn)行了研究。解決了在富水砂卵石大漂石地層中旋挖鉆機(jī)成孔難、孔斜不易控制，砂卵石地層級(jí)配不連續(xù)，大漂石含量較多，地層架空現(xiàn)象嚴(yán)重，易漏漿塌孔等問(wèn)題，對(duì)類似工程尤其是成都市富水砂卵石大漂石地層中地鐵圍護(hù)樁工程施工有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：大漂石;旋挖樁;鉆頭改進(jìn);施工技術(shù)

中圖分類號(hào)： TU32.3 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ?文章編號(hào)： 1673-1069（2016）30-61-3

1 ?工程概況

成都地鐵4號(hào)線二期工程光華公園站位于成都市溫江區(qū)，旋挖樁穿越地層主要為砂土、砂卵石土，卵石粒徑一般為40～200mm，漂石含量約5%～20%，平均漂石含量20.9%，局部地段富集，漂石粒徑集中在200～400mm。

2 ?旋挖鉆機(jī)選型

由于地層中漂卵石粒徑大，石質(zhì)堅(jiān)硬程度分類均為堅(jiān)硬巖，孔斜不易控制，對(duì)鉆機(jī)功率、扭矩及鉆壓等相關(guān)性能參數(shù)要求較高，需達(dá)到中型旋挖鉆機(jī)要求。

現(xiàn)場(chǎng)比選的旋挖樁施工鉆機(jī)有三種，分別是中冶京誠(chéng)的R258C型旋挖鉆機(jī)，徐工的XR2200型旋挖鉆機(jī)，中聯(lián)重科的ZR250B型旋挖鉆機(jī)，均為中型旋挖鉆機(jī)。通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)對(duì)三種鉆機(jī)地鉆進(jìn)功效進(jìn)行收集比選，得出了各鉆機(jī)在本地層條件下的實(shí)際鉆孔功效。（見(jiàn)表1）

經(jīng)比選，投入R258C型旋挖鉆機(jī)進(jìn)行圍護(hù)樁施工。該鉆機(jī)最大輸出扭矩達(dá)到250kN.m，最大加壓力為180kN，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為261kW，自重75t。在施工研究過(guò)程中，該鉆機(jī)的性能、成孔速度及質(zhì)量完全滿足要求。

3 ?旋挖鉆頭改良施工技術(shù)

3.1 旋挖鉆頭選取

旋挖鉆進(jìn)施工鉆孔灌注樁選用合適的鉆頭對(duì)減少鉆頭本身的消耗、節(jié)約能源、提高成孔的速度和質(zhì)量以及整個(gè)施工效率的提高起著至關(guān)重要的作用。鉆頭選用不合適會(huì)導(dǎo)致鉆頭本身消耗增加，浪費(fèi)設(shè)備動(dòng)力能源，還可能會(huì)因成孔速度慢而導(dǎo)致孔內(nèi)事故。

旋挖鉆頭的選用必須以鉆遇地層為前提，根據(jù)鉆遇地層選用合適的鉆頭不僅僅是技術(shù)問(wèn)題，更加是經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。科學(xué)地選擇鉆頭及合理的使用鉆頭，在一定程度上能豐富旋挖鉆機(jī)的施工工藝，拓寬旋挖鉆機(jī)的施工領(lǐng)域，提高施工工效、降低成本、縮短工期，而且在環(huán)保、能源消耗、孔內(nèi)事故等等方面能收到很好的效果。

旋挖截齒鉆頭和開(kāi)體鉆頭都是旋挖鉆機(jī)施工中應(yīng)用最為廣泛的鉆頭，適用于砂卵石地層，在生產(chǎn)性試驗(yàn)階段，采用這兩種鉆頭進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

施工中發(fā)現(xiàn)，由于開(kāi)體鉆頭開(kāi)口過(guò)大，而本地層膠結(jié)性較差，當(dāng)鉆渣裝滿鉆斗后再提渣過(guò)程中容易造成大量鉆渣掉落，從而降低了鉆孔功效，而雙層底的旋挖鉆頭主要適用于砂土、膠結(jié)較差粒徑較小的卵石層，濕孔鉆進(jìn)條件下使用雙層底旋挖鉆斗也可有利于孔底的清孔施工。雙開(kāi)門孔底雙面吃土，鉆具穩(wěn)定性好，不易偏，切削齒為截齒，適合于砂卵石地層。

因此，本工程選用雙底雙開(kāi)門截齒鉆頭。

3.2 旋挖鉆頭改進(jìn)

雖然雙底雙開(kāi)門截齒鉆頭在本地層中的施工功效要優(yōu)于開(kāi)體鉆頭，但針對(duì)本工程大漂石砂卵石地層條件，尤其是卵石土地層卵石粒徑>25cm較多的情況，也存在鉆頭截齒磨損大、施工成本高、鉆進(jìn)速度慢進(jìn)而導(dǎo)致塌孔等情況。普通鉆頭底面開(kāi)口僅能吃進(jìn)粒徑<25cm的漂卵石，對(duì)于粒徑>25cm的漂卵石，需鉆機(jī)對(duì)其施加壓力，利用截齒將其切削磨碎后裝入鉆斗中進(jìn)行吃土鉆進(jìn)。這樣就存在截齒磨損大，增加了施工成本，加大了對(duì)地層的擾動(dòng)，增加了塌孔的可能性，不利于孔斜的控制，影響鉆進(jìn)速度的問(wèn)題。（見(jiàn)圖1）

圖1 ?新截齒與廢截齒磨損對(duì)比

根據(jù)上述普通鉆頭在本地層中遇到的問(wèn)題，對(duì)鉆頭采取了有針對(duì)性的技術(shù)改良，即對(duì)底面開(kāi)口部位進(jìn)行切削，增大其開(kāi)口尺寸，在旋挖鉆進(jìn)時(shí)能吃進(jìn)粒徑>30cm的漂卵石，從而加快鉆進(jìn)速度，降低施工成本。（見(jiàn)圖2、圖3）

普通雙底雙開(kāi)門截齒鉆頭經(jīng)過(guò)上述改造后，加快了旋挖鉆進(jìn)速度，減少了截齒用量，成孔質(zhì)量滿足要求，改良效果明顯。（見(jiàn)表2）

4 ?護(hù)壁化學(xué)泥漿的應(yīng)用

在試樁階段，按照試樁方案，采用的是常規(guī)的膨潤(rùn)土泥漿護(hù)壁。本工程范圍內(nèi)卵石土層滲透系數(shù)k取18～35m/d，為強(qiáng)透水層，且場(chǎng)地地下水位埋深為5～8m，地下水位高，存在護(hù)壁泥漿流失現(xiàn)象，造成泥漿浪費(fèi)，配合比不易控制，進(jìn)而導(dǎo)致無(wú)法形成護(hù)壁泥膜或形成泥皮黏附力差，易于脫落，導(dǎo)致孔壁穩(wěn)定性差，易塌孔。膨潤(rùn)土泥漿鉆渣沉淀速度慢，清孔時(shí)鉆渣很難同時(shí)沉淀下來(lái)，往往在首次清孔后，下完鋼筋籠，二次清孔前沉渣厚度均超過(guò)1m，需要進(jìn)行二次清孔，水下混凝土澆筑過(guò)程中，仍有大量鉆渣沉淀，影響樁身質(zhì)量。另外，地鐵施工的環(huán)保要求很高，而采用膨潤(rùn)土泥漿需在場(chǎng)地內(nèi)新建造漿及輸將臨建設(shè)施，廢棄泥漿需采取措施進(jìn)行外運(yùn)，不但增加了施工成本，也不利于文明環(huán)保施工。

在本工程中水文地質(zhì)條件下，需要較大黏度的泥漿達(dá)到穩(wěn)定的護(hù)壁效果，徹底解決鉆孔過(guò)程中的塌孔問(wèn)題，同時(shí)，要求鉆渣沉淀速度快，確保樁身質(zhì)量。經(jīng)過(guò)反復(fù)對(duì)比研究，決定采用化學(xué)聚合物泥漿。本工程中采用聚丙烯酰胺（PAM）化學(xué)聚合物泥漿并摻加氫氧化鈉改善性能。

化學(xué)聚合物泥漿主要由高分子聚合物水解后形成。由于泥漿聚合物分子量高達(dá)1800萬(wàn)以上，水解后分子璉擴(kuò)散并會(huì)與其他分子璉重新連接，故會(huì)形成較為黏稠的近似糊狀的泥漿，能夠最大限度地粘住并沉淀鉆屑。該泥漿體系能對(duì)孔壁提供壓力，防止在不穩(wěn)定地層中鉆孔的坍塌;同時(shí)最大化旋挖鉆的裝載能力，提高掘進(jìn)速度。（見(jiàn)表3）

由于化學(xué)聚合物泥漿本身的快速沉淀鉆屑性能，在成孔時(shí)孔內(nèi)懸浮鉆屑就已經(jīng)非常少了，所以在鋼筋籠后測(cè)量沉渣厚度均不超過(guò)10cm，根據(jù)實(shí)際情況可不進(jìn)行二次清孔，有效提高了成孔效率和成樁質(zhì)量，體現(xiàn)了較膨潤(rùn)土泥漿的優(yōu)越性。泥漿總是保持清澈透明，鉆具鉆桿表面干凈，在孔內(nèi)由于鉆具連續(xù)運(yùn)動(dòng)，聚合物泥漿和水混合的越均勻黏度就越強(qiáng)，凝聚力也就越快，泥漿在孔內(nèi)內(nèi)也沒(méi)一點(diǎn)雜質(zhì)沉淀。無(wú)毒無(wú)污染，廢漿易于降解處理，有利于文明環(huán)保施工。

5 ?結(jié)語(yǔ)

在富水砂卵石大漂石地層進(jìn)行旋挖樁施工，適宜采用中型旋挖鉆機(jī)，并通過(guò)試驗(yàn)比選出可靠的鉆機(jī)品牌及型號(hào)，從設(shè)備選型方面保證成孔速度及質(zhì)量。

雙底雙開(kāi)門截齒鉆頭是適合在富水砂卵石大漂石地層中旋挖成孔施工中采用，并對(duì)普通鉆頭進(jìn)行改造后，加大底部開(kāi)口尺寸，從而加快了旋挖鉆進(jìn)速度，減少了截齒用量，成孔質(zhì)量滿足要求，改進(jìn)效果明顯。

通過(guò)實(shí)踐對(duì)比出了在富水砂卵石大漂石地層中旋挖成孔中采用化學(xué)泥漿的優(yōu)越性，以及通過(guò)試驗(yàn)得出了適合本地層施工的配合比。

參 考 文 獻(xiàn)

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