簡析建筑工程巖土勘察和施工處理技術

高書存　曾斌

摘要：隨著國民經濟水平的提升和城市化進程的推進，我國的城市化建設也在如火如荼地開展，但是由于不同地區(qū)間的地質情況、巖土結構存在較大差異，由此也給建筑工程的建筑施工帶來了一定的困難。為了保證建筑工程的質量和安全，必須提前做好建筑區(qū)域巖土的詳細勘察工作，制定切實可行的施工處理技術，降低建筑工程中的事故發(fā)生概率。

關鍵詞：建筑工程；巖土勘察；施工處理技術；地質情況；巖土結構 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU47 文章編號：1009-2374（2016）11-0109-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.11.053

在硬質基巖中施工大直徑樁基，傳統(tǒng)施工工藝已經有很多成功的范例，形成了一套相對成熟的施工方法，但是對于采用旋挖鉆機在硬質基巖中進行超大直徑成孔這一新方法目前還沒有可靠經驗可循。如何在硬質基巖中采用旋挖鉆機高效入巖施工仍然是超大直徑樁基施工中的難題。本文結合一個成功的工程實例，詳細介紹了旋挖鉆機高效入巖施工方法，為類似工程提供一些可借鑒的方法。

1 工程概述

深圳高新區(qū)聯合總部大廈地上52層，地下4層，樁基礎設計為旋挖灌注樁基礎，塔樓部分為抗壓樁，其中Φ3000mm的樁21根，單樁抗壓承載力為75000kN；Φ2600mm的樁12根，單樁抗壓承載力為56000kN；Φ1600mm的樁10根，樁長為35～65m不等，樁端入中分化花崗巖1.5m。裙樓部分為抗壓（抗拔）樁，樁徑分為1200mm、1600mm兩種，樁長為30～47m不等，樁端入強風化花崗巖3m。旋挖灌注樁共計114根，總工期180天（含基坑內剩余1.5萬m3土方開挖、樁基檢測）。

1.1 工程地質條件

擬建場地原始地貌主要為沿海灘涂，原始地形在場地內起伏不大，地面時常為海水淹沒?，F場地已經人工填海整平為陸地，地面較平整。

1.2 實際施工情況

該工程由深圳中鐵二局工程有限公司承包，2013年11月3日正式開工，共投入兩臺三一旋挖鉆機（SR360、SR420-Ⅱ）。采用鈉基膨潤土人造泥漿護壁，以不同直徑的截齒筒鉆相互組合搭配鉆進入巖。根據施工統(tǒng)計，Φ3.0m、巖層埋深32.5m，入中風化花崗巖2.3m用時為7.5h。

2 不同直徑截齒筒鉆組合入巖工藝特點

2.1 巖石破碎理論

傳統(tǒng)巖石破碎理論將巖石隨軸壓增加而破壞的過程分三個階段：（1）研磨破碎階段；（2）疲勞破碎階段；（3）躍進破碎階段。自由面破碎理論認為當旋轉鉆頭附近存在自由面，鉆頭侵入時巖石會產生側旁的破碎，有利于提高鉆頭的入巖效率。圖2是Brych設計的自由面巖石破碎試驗。鉆頭距自由面距離不同，巖石破碎時所需軸壓也不同。隨著鉆頭距自由面距離增加，巖石破碎所需軸壓逐漸增加，但當鉆頭距自由面距離超過一定值后，巖石破碎所需軸壓趨于穩(wěn)定，達到極值。

2.2 入巖施工難點及創(chuàng)新工藝思路

本工程的難點在于如何以較快的速度完成中（微）風化中1.5m深的鉆進?；趲r石破碎理論，提高旋挖鉆機入巖施工效率可從以下兩個方面著手：（1）結合三一SR420-Ⅱ旋挖鉆機先進的動靜耦合加載技術以及截齒筒鉆組合施工實現巖石躍進破碎；（2）不同直徑截齒筒鉆組合施工，前一次鉆進為后續(xù)鉆進提供孔底自

由面。

2.3 多鉆頭組合施工方法的主要內容及施工步驟

本工程具體施工時，基巖以上地層選擇普通撈砂斗鉆進?；鶐r部分交替采用截齒筒鉆及普通撈砂斗相互組合的工藝鉆進。成孔步驟如下：（1）用Φ2.8m撈砂斗取土至中風化巖面；（2）用Φ3.0m截齒筒鉆擴孔至中風化巖面標高，然后用撈砂斗撈渣；（3）用Φ0.8m截齒筒鉆在鉆孔中心中風化巖面取芯；（4）用大一級別鉆頭逐級擴孔至設計樁徑，直至樁底標高，截齒筒鉆鉆進與撈砂斗撈渣交替進行。

3 對以不同直徑截齒筒鉆組合施工方法的分析

3.1 截齒筒鉆破碎硬質基巖優(yōu)勢

截齒前端呈高拋物線型（俗稱“子彈頭”），破碎巖石時屬于典型的球式壓入破碎。本工程自制的筒鉆在前端焊接可以自轉的截齒，截齒在鉆頭公轉的同時自轉，巖石在截齒滑動條件下剪切破壞，同時截齒間相互為對方提供自由面，加速了巖石剪切破碎速率。對于同一巖層，在相同的鉆壓及扭矩條件下，采用不同的截齒前傾角度、內（外）傾角度及不同截齒布置間距和布置方式的截齒筒鉆，其鉆進效率相差較大。因此選用合適的截齒前傾、內（外）傾角度、截齒間距、布置方式，可大大提高入巖效率。再結合三一SR420-Ⅱ旋挖鉆機先進的動靜耦合加載技術，即可實現巖石躍進破碎。

3.2 不同直徑截齒筒鉆組合施工方法優(yōu)勢

（1）基于巖石破碎理論，通過對截齒筒鉆截齒布置方式的優(yōu)化，再結合旋挖鉆機先進的動靜耦合加載技術，即可實現巖石躍進破壞，大大提高旋挖鉆機入巖效率；（2）采用不同直徑截齒筒鉆組合施工，逐級鉆進擴孔，前一級鉆進為后續(xù)鉆進提供充足的自由面。

4 結語

（1）超大直徑旋挖灌注樁在基巖中鉆進時，可以采用小直徑截齒筒鉆取芯、不同直徑截齒筒鉆逐級擴孔成型、撈砂斗撈渣等過程成孔方法；（2）本工程實踐證明，旋挖鉆機在硬質基巖中進行超大直徑鉆進，采用不同直徑截齒筒鉆“逐級擴孔法”施工，再配以旋挖鉆機先進的加載功能，依次逐級擴孔法是一種高效的入巖施工工藝；（3）合理地布置截齒筒鉆鉆頭上截齒前傾角度、內（外）傾角度及不同截齒布置間距和布置方式，可顯著提高截齒筒鉆入巖的效率。

參考文獻

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作者簡介：董朋（1983-），男，四川成都人，深圳中鐵二局工程有限公司中級工程師，研究方向：工程技術。

（責任編輯：小 燕）