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潜孔钻配合旋挖钻机在硬岩层快速成孔施工技术

发布时间:2018/3/26 11:08:51      点击次数:956

中车北京潜孔钻配合旋挖钻机在硬岩层快速成孔施工技术

近年来,随着我国工程建设的不断发展,基坑支护及桩基础工程越来越多,旋挖钻机是近几年钻孔桩施工中出现的新设备,其成孔速度快,施工方便,文明程度高,已逐步取代传统的回旋钻机及冲孔桩钻。但在岩层强度较高的地层,旋挖钻机施工速度较慢,甚至无法钻进,难以充分发挥其特点。本文结合广州地铁六号线龙洞站~柯木朗站区间竖井围护结构钻孔桩在花岗岩中风化、微风化岩层成孔施工过程中,采用潜孔钻配合,有效解决了旋挖钻机在硬岩层成孔的难题。

  一、工程概况

  龙洞站~柯木塱站区间硬岩段采用矿山法开挖,矿山法隧道通过施工竖井、横通道进入施工,竖井净空为7m×9m,深度28.738m。竖井采用明挖法施工,土层段井身采用φ800钻孔桩+φ600旋喷桩桩间止水,内设环框梁支护,岩层段井身采用锚喷支护。钻孔桩桩间距为1m,共40根,设计桩长为17.75m,桩底嵌入中风化花岗岩不小于1m。

  二、工程地质

  初勘地质报告显示:钻孔桩由上至下地层为人工填土层、可塑状残积土层、硬塑状残积土层、全风化花岗岩层、中风化花岗岩层,最大岩石强度约30MPa。

  三、施工机械选择

  经过对地质条件分析,结合及现场场地、施工工期等方面情况,钻孔桩采用旋挖钻成孔施工。旋挖钻机是近年来钻孔桩施工的新设备,与传统钻机成孔施工相比,有以下优点:

  ①成孔速度快。与传统的循环钻机相比优势明显,这样就有效地保证了工程的进度,节省了工期,减少了施工投入。

  ②地层适应能力强。从软弱的淤泥质土到强度超过30Mpa的中风化岩石。

  ③环保特点突出。传统的处理硬岩方法为冲击钻成孔,需在现场设置泥浆沟捞渣,文明施工差,噪声大。

  ④桩孔对位方便准确。

  四、存在问题

  根据初勘地质报告显示,钻孔桩桩底位于中风化花岗岩地层中,最大岩石强度约最大约30MPa,但在旋挖钻成孔过程中发现岩层较硬无法成孔情况。后期对竖井四个角点位置进行补勘,探明竖井8m*10m范围内中风化花岗岩岩面高差4.5m,其中竖井东北角钻孔桩已进入微风化地层,岩石强度达63MPa,这给施工带来了极大困难。

  五、解决方案

  由于部分钻孔桩需进入中、微风化地层,桩均长入中风化岩层6m,岩石强度达63MPa,旋挖钻机无法钻进成孔。

  如采用传统冲孔钻机进行岩层成孔施工,因施工场地小,且机械效率极低,对整个工期影响较大。

  经过分析研究,并结合现场岩石强度情况,现场先采用MDL-135D型潜孔钻机对中硬岩进行破碎,再采用旋挖钻机成孔。根据各钻孔桩入岩深度及强度的不同,现场潜孔钻机钻孔的数量及布置方式不同。

  其中MDL-135D型潜孔钻机具有垂直度易控制,机械动力大,适用于硬岩钻进施工,不易卡钻,施工效果好,速度快的优点。

  六、现场进度指标

  硬岩层通过潜孔钻机先行钻孔,将硬岩化整为零,降低岩石的整体强度,再通过旋挖钻机成孔,竖井共40根桩,桩均长入中风化岩层6m,施工总工期为40天,成桩进度指标为1根/天。

  如采用传统冲孔钻机成孔,硬岩层冲击进度约1m/天,成桩约1根/6天,考虑现场施工条件,即使采用两台冲孔桩机施工,施工工期也需要120天。

  七、总结

  旋挖钻机在软土地层中成孔具有施工速度快的优点,已逐渐取代了传统的回转钻机、冲孔钻机,但在入中硬岩地层中旋挖钻机无法施工限制了其更广泛的适用性。

  本工程采用潜孔钻提前将硬岩化整为零,再用旋挖钻机钻进,很好地解决了中硬岩成孔困难的问题,且工效高于冲击钻施工,文明施工条件好、噪声小。在以后市政工程中,对于周边环境复杂、文明施工要求高且工期紧的支护桩工程施工时可广泛使用。

  但由于潜孔钻机钻进过程中,钻孔位置垂直度难以保证,施工过程中易发生串孔情况,导致后期旋挖钻机成孔过程中桩垂直度难以有效保证,对于桥桩基础及围护结构与主体结构密贴的工程,其适用性有待进一步验证。

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