卵石和岩石地质条件下的钻孔施工技术
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摘要：吉图珲客运专线天太特大桥桩基处于城市边缘，紧邻居民区，施工场地狭窄，工期短，桩基多，要求我们在卵石层和岩石层施工时打破常规，加快施工速度，尽量减少施工噪音和干扰。
关键词： 卵石 岩石 旋挖钻 钻孔
中图分类号：TU74 文章标识码：A文章编号：
一、工程概况
吉图珲客运专线天太特大桥位于吉林市龙潭区天太村，桥梁全长1005.4m，孔跨布置为6-32m简支箱梁+1-（40+64+40）m连续箱梁+20-32m简支箱梁。
19～22#墩设计桩长为21m，桩径1.0m，墩位处地质情况为粉质黏土，厚度2～4m；卵石层，厚度4～6m；板岩，岩石强度为200～400Kpa，厚度20～24m。
二、钻机选型
天太特大桥位于城市边缘的天太村，紧邻居民区，施工场地狭窄，要求施工噪音小，施工场地整洁，成为钻机选型的主要要求。根据地质情况和钻机选型要求，有两种钻机类型供选择，冲击钻和旋挖钻。
冲击钻需要较大的泥浆池循环沉淀钻渣，钻进时产生较大的噪音和震动，钻进速度慢。
旋挖钻需要泥浆池较小，钻进时产生的噪音较小，钻渣经过处理可以及时运出施工区域，施工场地整洁，钻进速度较快。
经过方案比选，本处桩基施工采用钻岩旋挖钻机施工，型号为三一SR280R。通过试桩工艺，获取一定的施工技术措施，保证钻孔施工成功，并取得护筒埋设和钻机钻进参数。
三、施工工艺流程
平整场地测量放样桩位孔位探测地下管线施工区域管线改迁开挖泥浆池测量放样桩位护筒埋设测量检查护筒钻机就位钻机钻进成孔清孔下放钢筋笼下放导管二次清孔灌注水下混凝土。
四、关键技术问题
天太特大桥钻孔桩旋挖钻施工的关键技术问题：护筒埋设；岩石层旋挖钻钻进情况。
1、旋挖钻机钻孔的泥浆由泥浆池集中供应，由于卵石层埋厚在4～5m，埋深6～8m，埋设护筒要穿越卵石层，才能保证在旋挖钻钻进过程中不塌孔，护筒埋设和拔除也是施工关键技术。
2、通过研究设计提供地质情况，卵石层下是全风化板岩、强风化板岩和弱风化板岩。旋挖钻钻孔要解决岩石层的钻头形式及选择。
五、施工技术措施
1、护筒埋设
根据卵石层深度不同，护筒分为两种类型，6m长护筒，直径1.3m；6m长护筒，直径1.5m，配合9m长护筒，直径1.3m。
⑴ φ1.3m护筒埋设
卵石层小于7m的桩位，根据测量放样好的桩位木桩，并引出护桩，旋挖钻机使用直径1.5m的钻头对准木桩钻进3.0m，吊装φ1.3m的6m长护筒下放，再利用旋挖钻在护筒内继续淘取钻渣，继续钻进，并利用旋挖钻机液压钻盘，向下加压护筒，使护筒跟进，使护筒顶高于地面50cm，达到护筒底至卵石层深度不大于2m，如在钻进过程中发现卵石层厚度与设计不符，要及时跟进护筒，保证孔壁稳定。护筒下放到位后，检查护筒偏差，并及时用黏土回填回填周围，并夯实。
⑵ φ1.5m护筒+φ1.3m护筒埋设
根据测量放样好的桩位，并引出护桩，旋挖钻机使用直径1.8m的钻头对准木桩钻进3.0m，吊装φ1.5m的6m长护筒下放，再利用旋挖钻在护筒内继续淘取钻渣，继续钻进，并利用旋挖钻机液压钻盘，向下加压护筒，使φ1.5m的6m长护筒跟进，使护筒顶高于地面50cm；旋挖钻机更换直径1.5m的钻头，继续向下钻进，并用吊机吊装φ1.3m的9m长护筒下放，利用钻挖钻在护筒内继续淘取钻渣，继续钻进，并利用旋挖钻机液压钻盘，向下加压护筒，使φ1.3m的9m长护筒跟进，使护筒顶与φ1.5m的6m长护筒顶平并高于地面50cm，达到护筒底至卵石层深度不大于2m，如在钻进过程中发现卵石层厚度与设计不符，要及时跟进护筒，保证孔壁稳定。护筒下放到位后，检查护筒偏差，并及时用黏土回填回填周围，并夯实。
2、护筒底至岩石层之间卵石层旋挖钻钻进
护筒下放到位后，要及时往孔内投入2～3m3黏土，用旋挖钻机在孔内空转，黏土和水在钻头的搅拌下，变得均匀，比重变大，钻进进尺要慢，并使泥浆在护筒底至岩石层之间卵石层孔壁上形成护壁，在继续钻进岩石层。
3、岩石层旋挖钻钻进
我们根据钻机功能参数和岩石强度，对旋挖钻在岩石层的钻进选取不同的进尺和钻头类型。
⑴岩石层旋挖钻钻头类型组合
旋挖钻岩钻头类型有短螺旋钻头、桶式钻头等几种。
钻齿分为牙轮钻齿、楔形钻齿、截齿钻齿。
根据岩石强度，我们选择钻头和钻齿进行组合。岩石强度在200Kpa以内的全风化板岩和强风化板岩，钻进时选用桶式钻头配合牙轮钻齿和楔形钻齿；岩石强度在200～400Kpa以内的强风化板岩和弱风化板岩，钻进时选用桶式钻头配合截齿钻齿和楔形钻齿；岩石强度在超过400Kpa的弱风化板岩，钻进时选用短螺旋钻头配合截齿、桶式钻头配合截齿钻齿。
⑵岩石层钻进
根据岩石强度，我们选择不同的钻头和钻齿组合，加快我们钻进速度。
岩石强度在200Kpa以内的全风化板岩和强风化板岩，钻进时选用桶式钻头配合牙轮钻齿和楔形钻齿，钻进时要采用中速钻进，根据进尺情况，及时排放桶式钻头内钻渣，检查钻头钻齿磨损情况，并及时更换磨损钻齿。
岩石强度在200～400Kpa以内的强风化板岩和弱风化板岩，钻进时选用桶式钻头配合截齿钻齿和楔形钻齿，钻进时要采用中、低速钻进，根据进尺情况，及时排放桶式钻头内钻渣，检查钻头钻齿磨损情况，并及时更换磨损钻齿。
岩石强度在超过400Kpa的弱风化板岩，钻进时选用短螺旋钻头配合截齿、桶式钻头配合截齿钻齿，钻进时要采用低速钻进，先用短螺旋配合截齿钻头钻进岩石，再使用桶式配合截齿钻头低速钻进，根据进尺情况，及时排放桶式钻头内钻渣，检查钻头钻齿磨损情况，并及时更换磨损钻齿。
4、护筒拔除
⑴φ1.3m的6m长护筒拔除
桩基水封完成后，在混凝土初凝后的5h内用50T履带吊拔除φ1.3m的6m长护筒，由于桩头已进入护筒内，拔除时要保证护筒垂直，避免破坏桩头。
⑵ φ1.5m的6m长护筒+φ1.3m的9m长护筒拔除
桩基水封完成后，在混凝土初凝后的5h内用50T履带吊拔除φ1.3m的9m长护筒，再拔除拔φ1.5m的6m长护筒，由于桩头已进入护筒内，拔除时要保证护筒垂直，避免破坏桩头。
通过护筒拔除倒用，节省护筒占用时间，提高护筒利用率。通过后来基坑开挖，所有桩头完整情况较好，证明在混凝土初凝后的5h内拔除护筒，对桩头破坏较小。
六、结束语
在吉图珲客运专线天太特大桥的桩基施工中，利用此类方法施工，由开始的24h完成1根桩基钻孔，到6h完成1根桩基钻孔，钻孔速度加快，成孔效率提高，与同类冲击钻成孔速度和质量比较，在卵石层和岩石层旋挖钻钻孔成功，满足了业主快速施工的要求。
参考文献：
《铁路桥涵施工规范》TBJ10203-2002
《铁路桥梁钻孔桩施工指南》TZ322-2010