旋挖钻施工坚硬岩层的应用

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【摘 要】旋挖成孔工艺在20世纪90年代传入我国，因其施工效率高、成孔质量好、机械化程度高、噪音小、对环境污染少等优点，现在已经大规模应用于地基处理中。我根据九江市某电厂实例介绍一下旋挖钻机在硬质岩层的应用。

【关键词】旋挖；硬质岩层

1 工程概况及地质资料

九江市某发电厂位于江西省九江市东郊，庐山北麓，北临长江，西靠九江长江大桥和京九铁路，水源充足，交通便利，地理环境十分优越。

根据《岩土工程勘察报告》，本区地层主要结构为：场地内地层结构相对简单，扩建场地下部岩土对应四期扩建勘探大体可分9层，工程地质深度范围内自上而下可分为：

第（1-1）层：杂填土（Q4ml）：棕红色，

系粉质粘土、建筑垃圾等回填，稍湿～湿，稍密～松散。分布普遍，最薄处为0.30m；最厚处为14.90m；平均厚度为4.52m；层面最高处标高为34.46m；层面最低处标高为16.17m。

第（1-2）层：冲填土（Q4ml）：灰黑色，系粉煤灰冲填，饱和，松散。分布普遍，最薄处为0.50m；最厚处为11.50m；平均厚度为4.69m；层面最高处标高为31.16m；层面最低处标高为17.12m。

第（1-3）层：素填土（Q4ml）：棕红色，系国电九江发电厂一期建设时（上世纪八十年代）的粉质粘土回填，稍湿，稍密。分布普遍，最薄处为0.60m；最厚处为13.90m；平均厚度为4.43m；层面最高处标高为30.23m；层面最低处标高为12.03m。

④粉质粘土（Q4al）：土黄色，可塑，有黑色铁锰质渲染；局部呈可塑～软塑，分布普遍，最薄处为0.50m；最厚处为9.60m；平均厚度为3.61m；层面最高处标高为28.57m；层面最低处标高为5.39m。

⑤粘土（Q2el+dl）：棕红色及棕黄色夹灰白色，呈网纹状，硬塑；分布普遍，最薄处为0.10m；最厚处为17.30m；平均厚度为6.90m；层面最高处标高为32.57m；层面最低处标高为6.97m。

⑧粉质粘土混碎石及角砾（Q2fgl）：棕黄色，稍湿～湿，稍密～中密；粉质粘土为可塑～硬塑，碎石及角砾粒径为0.5～5cm，含量为20～30%，偶混砂卵石；分布普遍，最厚处为14.50m；平均厚度为3.43m；层面最高处标高为19.90m；层面最低处标高为2.89m。

⑨全风化粉砂岩、砾岩交互层（E）：棕红色，全风化粉砂岩呈粉土及粉细砂，全风化砾岩呈粉质粘土混角砾，中密；分布普遍，最薄处为0.25m；最厚处为9.50m；平均厚度为3.09m；层面最高处标高为21.17m；层面最低处标高为0.11m；平均标高为10.62m。

⑩强风化粉砂岩、砾岩交互层（E）：棕红色，泥质胶结，强风化，薄层块状；分布普遍，最薄处为0.40m；最厚处为6.60m；平均厚度为1.36m；层面最高处标高为 18.16m；层面最低处标高为-3.03m；平均标高为7.35m。

（11）中风化粉砂岩、砾岩交互层（E）：棕红色及肉红色，钙质胶结，中风化，厚层块状。未钻穿，层面最高处标高为12.23m；层面最低处标高为-3.83m；平均标高为4.63m，强度达到56.4～62.6MPa。

九江市某电厂地处长江二级阶地，受地形及电厂工业排水等影响，其地下水主要有上层滞水及孔隙潜水二层，地下水位在0.90m至9.0m之间。根据《岩土工程勘察规范》判定地下水和土对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。

2 设备选择

本工程设计采用直径为800mm的砼灌注桩，桩底进入（11）层中风化粉砂岩砾岩互层不小于1米，承载力模式为端承桩。

通过现场实际踏勘，同时为满足工期进度要求，我单位决定采用施工速度快的旋挖钻机进行施工。因（11）层中风化粉砂岩砾岩互层强度较高，达56.4～62.6MPa，参照《建筑地基基础设计规范》单轴抗压强度大于30MPa为硬质岩层，对于旋挖钻机施工具有一定难度，为此我们选配了三一SR-220型旋挖钻机及配套的机锁钻杆、截齿钻头、牙轮筒钻、截齿筒钻等。

3 钻机施工

1.刮削式施工。这种施工工艺是指利用强制加压和钻头旋转，通过钻头斗齿或截齿将原土或软岩从地层中剥离、崩落，然后进入钻头的过程。对于上部粘土层施工难度小，采用切削式施工，利用斗齿泥斗就可完成施工。对于强度强度不大于30MPa的第⑨层全风化粉砂岩、砾岩交互层（E）采用截齿泥斗完成施工。截齿为锥形，顶部受力面积小，应力集中，且均为合金头，可以较轻松对软岩进行破碎。这种施工方法对于粘土和软岩施工速度快，大约3-5分钟进尺1米。

2.碾压破碎施工。对于（11）层中风化粉砂岩砾岩互层的硬质岩层应采用此种施工方法。钻具更换为机锁钻杆、牙轮筒钻钻头。利用机锁钻杆强制加压，钻杆旋转，筒钻底部合金牙轮同时碾压岩面，致使岩面破碎形

图一 岩样实景 图二 岩样实景

4 施工注意事项

1、在使用筒钻碾压破碎时，崩落的岩屑不能及时清理出孔口，钻头在旋转过程中易形成卡钻，每钻进20分钟左右应提出钻头，待岩屑沉入孔底再可以加压钻进。

2、钻头反转取芯时，如果突然遇到阻力加大，然后骤然减小，初步判断岩芯折断。

3、同因岩面坚硬、钻杆压力大、进尺速度慢、钻进时间长致使钻具易发生损坏，所以应经常检查钻头钻具。

4、桩底岩芯不可钻进过深，再进行捞取或破碎。因筒钻高度一般为1.2米左右，当钻进达到1.2米时岩芯顶到钻头方口连接处，极易对钻具造成损坏。

5、采用螺旋钻破碎时，岩屑不易捞取干净，灌注前宜采用气举反循环进行清孔。

5 结束语

我单位已将本工程施工完毕，并通过桩基检测，合格率100%。同时采用此工艺处理硬岩层的施工速度比其他标段采用冲击方式成孔的速度快15倍以上，得到了设计院、业主、监理的认可。