旋挖鉆機(jī)在卵石地層施工中的應(yīng)用

李方方

0 引言

由于轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)和沖擊反循環(huán)樁基施工鉆機(jī)存在效率低，移位繁瑣，對(duì)環(huán)境污染大，鉆孔成本高等缺點(diǎn)。因此，在城市、道路橋梁施工逐漸的被進(jìn)口的旋挖鉆機(jī)取代。旋挖鉆機(jī)機(jī)械化、自動(dòng)化程度高，現(xiàn)場移位靈活方便，成孔效率高、質(zhì)量好，對(duì)環(huán)境污染小，在樁基施工中，有著常規(guī)鉆機(jī)無法比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，因此，越來越受設(shè)計(jì)、施工單位以及業(yè)主的歡迎。

很多施工單位對(duì)旋挖鉆機(jī)在粘土、粉土、砂性土層中施工應(yīng)用比較多，而在卵石地層中的應(yīng)用相對(duì)較少，認(rèn)為旋挖鉆機(jī)不適合在卵石地層施工。本文根據(jù)工程實(shí)踐談幾點(diǎn)關(guān)于旋挖鉆機(jī)在卵石地層施工中應(yīng)注意的技術(shù)問題。

1 鉆機(jī)的選擇

選擇旋挖鉆機(jī)在卵石地層施工時(shí)要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、勘查地質(zhì)資料分析是否適合旋挖鉆機(jī)施工，要考慮卵石的密實(shí)度、粒徑、是否存在漂石、孤石等特殊地層。應(yīng)選擇大一個(gè)型號(hào)的機(jī)械設(shè)備，這是由于卵石地層施工中，鉆機(jī)需要進(jìn)行加壓鉆進(jìn)施工，自重大，有利于提高鉆進(jìn)速度;其次，鉆機(jī)的液壓、動(dòng)力、鉆桿等系統(tǒng)等可以承受較大的反作用力，這樣有利于保護(hù)設(shè)備，并保證施工進(jìn)度。

2 鉆頭的選擇與應(yīng)用

參與過旋挖鉆機(jī)施工的人員都很清楚，旋挖鉆機(jī)的鉆頭主要有三種形式：粘土鉆頭、砂鉆、開巖鉆頭。在卵石地層施工時(shí)多采用砂鉆和開巖鉆。挖砂鉆頭的特點(diǎn)：首先，鉆頭底部有防止鉆渣脫落的擋板，保證了有效鉆進(jìn)效率;其次，鉆頭斗齒角度比粘土鉆頭角度要小，一般為小于35°，這樣可以保證有足夠的強(qiáng)度擾動(dòng)卵石。當(dāng)遇到卵石密集且堅(jiān)硬的地質(zhì)情況時(shí)，采用開巖鉆擾動(dòng)破壞地層結(jié)構(gòu)，然后用挖砂鉆頭撈出渣物。

卵石地層施工時(shí)，要對(duì)挖砂鉆頭進(jìn)行加固加強(qiáng)，對(duì)鉆體輔助護(hù)孔的功能進(jìn)行改造提高。由于卵石地層比較松散，不容易形成良好的孔壁，只有增加鉆體與地層的接觸面積來保證和提高旋挖鉆頭的造壁能力。通過在鉆體的錐形部分添加弧形鋼板，以起到增加接觸面積，提高鉆頭穩(wěn)定造壁能力。

3 泥漿的制備和管理

3.1 泥漿的性能和作用

在各種鉆進(jìn)方法中泥漿起的作用不是完全一樣，因此對(duì)泥漿的要求也就不同。對(duì)沖擊鉆進(jìn)和正反旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)而言，雖二者都須起護(hù)壁和懸浮沉渣的作用，但沖擊鉆先是依靠大比重將沖碎物懸浮于泥漿中，不致很快沉淀，使鉆頭沖擊到新鮮巖土體，鉆渣采用掏渣筒排出孔外。正循環(huán)是通過泥漿上升將鉆渣運(yùn)至孔外，因此正循環(huán)鉆進(jìn)泥漿要有流動(dòng)性和懸浮鉆渣的功能。對(duì)反循環(huán)鉆機(jī)而言，泥漿應(yīng)有良好的造壁性和低失水性，同時(shí)又要求它能將攜帶的鉆渣凝聚團(tuán)?；蛊溲杆俪恋?。旋挖鉆機(jī)在卵石地層成孔施工過程中，泥漿應(yīng)具備良好的造壁性和低失水性，同時(shí)具備鉆渣迅速沉淀的特點(diǎn)。因此，制備優(yōu)良的泥漿是旋挖鉆機(jī)在卵石地層施工質(zhì)量保證的前提條件。

3.2 旋挖鉆機(jī)泥漿制備的摻入物

旋挖鉆機(jī)在卵石地層施工，要求泥漿具有良好的造壁性和低失水性，同時(shí)又要求它能夠?qū)y帶的鉆渣凝聚團(tuán)?；?，使其迅速沉淀，泥漿材料選擇及配合比如下：

1)膨潤土。膨潤土具有密度低、粘度好、含沙量小、失水量少、泥皮薄、穩(wěn)定性強(qiáng)、護(hù)壁能力強(qiáng)、鉆具回轉(zhuǎn)阻力小、造漿性能好等優(yōu)點(diǎn)，摻量為用水量的8%。

2)羧甲基纖維素(CMC)。使地層土體表面形成薄膜而使之強(qiáng)化，從而降低泥漿的失水量，摻量為膨潤土的0.3%。

3)水解聚丙烯酰胺(P·P·P)。對(duì)泥漿中的粘土顆粒進(jìn)行絮凝，以使泥漿維持較低的固相，摻量為泥漿量的30×10－6。

4)碳酸鈉(Na2CO3)其作用是使pH值增大，使粘土顆粒分散，顆粒表面負(fù)電荷增加，為粘土吸收外界的正離子顆粒提供條件，可增加水化膜厚度，提高泥漿的膠體率和穩(wěn)定性。摻量為膨潤土的3%～5%。

在實(shí)際操作中，先按以上各種摻入劑的用量試配，檢測其配合液的用量試配，符合要求后再使用。各種摻入劑易先制成水溶劑，按循環(huán)周期均勻加入，并及時(shí)測定泥漿指標(biāo)，防止摻入過量。

根據(jù)卵石地層施工的經(jīng)驗(yàn)，新制備的泥漿只能維持使用2 d，只有在施工中不斷的檢查泥漿的性能，補(bǔ)充新的優(yōu)質(zhì)泥漿才能保證成孔質(zhì)量。

4 卵石地層施工操作注意事項(xiàng)

1)孔內(nèi)安全。

注意檢查護(hù)筒內(nèi)泥漿液、周圍地形變化情況，發(fā)現(xiàn)護(hù)筒周圍出現(xiàn)異常要停止鉆進(jìn)，查明原因防止發(fā)生事故。卵石層施工時(shí)，鉆頭提升、放下都要緩慢，以防止由于鉆頭運(yùn)動(dòng)速度過快，形成局部真空造成塌孔事故。卵石層施工時(shí)進(jìn)尺速度不宜過快，要采用正反相結(jié)合法有效地形成護(hù)壁。要記清楚每一次鉆頭提升前的進(jìn)尺深度，與再次下鉆后深度相比較，這樣可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)到孔內(nèi)變化情況，有效的預(yù)防孔內(nèi)事故。

2)操作安全。

使用機(jī)鎖鉆桿加壓時(shí)，要注意鉆機(jī)壓力變化，不要超過液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)承受能力。提升鉆桿必須完全解鎖才能提鉆。司鉆人員在施工時(shí)經(jīng)常檢查鉆機(jī)鋼絲繩、提引器，發(fā)現(xiàn)鋼絲繩磨損超過說明書時(shí)要及時(shí)更換。

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