大直徑灌注樁硬巖旋挖導(dǎo)向分級擴(kuò)孔施工技術(shù)

劉 彪

(深圳市工勘巖土集團(tuán)有限公司， 廣東 深圳 518000)

大直徑灌注樁鉆進(jìn)遇中、微風(fēng)化硬巖持力層時，通常采用分級擴(kuò)孔鉆進(jìn)工藝，即以小直徑旋挖鉆頭從樁中心處鉆入，至樁底設(shè)計標(biāo)高后再逐級擴(kuò)大鉆孔直徑，直至鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計樁徑[1]。這種分級擴(kuò)孔工藝將旋挖鉆機(jī)的動力和扭矩最大限度地傳遞至旋挖鉆頭，可實現(xiàn)硬巖的快速鉆進(jìn)，已被廣泛應(yīng)用于旋挖硬巖鉆進(jìn)中。但當(dāng)硬巖地層存在傾斜巖面或巖體完整性差存在發(fā)育裂隙、破碎帶時，采用分級擴(kuò)孔鉆進(jìn)入巖的過程中，小直徑鉆頭在孔內(nèi)無側(cè)向支撐，鉆進(jìn)時極易產(chǎn)生偏斜，鉆孔糾偏難度大、耗時長，導(dǎo)致鉆進(jìn)效率低、增加施工成本，難以保證樁孔質(zhì)量。

1 工程概況

1.1 工程位置及規(guī)模

深汕科技生態(tài)園A區(qū)(2棟、3棟、4棟)施工項目位于深汕特別合作區(qū)鵝埠鎮(zhèn)創(chuàng)文路與同樂路交匯處東北側(cè)，場地東側(cè)為空地，南側(cè)為規(guī)劃居住區(qū)和小學(xué)，西側(cè)紅線外約30 m為深汕合作區(qū)騰訊數(shù)據(jù)中心，北側(cè)為珠東快速。項目總占地面積69 527.27 m2，總建筑面積481 707.07 m2。該工程樁基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級，為鉆孔灌注樁，以中風(fēng)化或微風(fēng)化花崗巖為樁端持力層；樁身采用C45、C40混凝土澆筑，具體工程樁設(shè)計情況見表1。

表1 樁基設(shè)計情況統(tǒng)計

1.2 地質(zhì)條件

根據(jù)鉆探揭露，場地內(nèi)地層自上而下依次為第四系人工填土層(Q4ml)、第四系全新統(tǒng)坡洪積層(Q4dl+pl)、第四系殘積土層(Qel)，下伏基巖為燕山四期(早白堊統(tǒng))花崗巖(γ53(1))，其中燕山四期花崗巖的巖層特性分述如下：

1)全風(fēng)化花崗巖：巖石風(fēng)化劇烈，原巖結(jié)構(gòu)已破壞但尚可辨認(rèn)，除石英外其余大部分已風(fēng)化成砂土狀，遇水易軟化、崩解，合金易鉆進(jìn)。按《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021—2001)巖體基本質(zhì)量等級分類標(biāo)準(zhǔn)(下同)，屬極軟巖，巖體極破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級，巖芯采取率為80%～88%。該層分布于場地內(nèi)大部分地段，揭露厚度1.20～18.70 m，平均厚度5.26 m。

2)強(qiáng)風(fēng)化花崗巖(土狀)：巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，原巖結(jié)構(gòu)大部分破壞，礦物成分變化顯著，巖芯土狀，部分地段底部呈塊狀，泡水易軟化，合金可鉆進(jìn)。為極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級，巖芯采取率約79%～85%。該層分布于整個場地，揭露厚度5.70～52.40 m，平均厚度18.03 m。

3)強(qiáng)風(fēng)化花崗巖(塊狀)：結(jié)構(gòu)大部分破壞，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，巖體破碎，干鉆不易鉆進(jìn)，巖芯呈土夾碎塊狀、半巖半土狀，部分地段含中、微風(fēng)化碎塊。屬極軟巖，巖體破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級，巖芯采取率為73%～79%。該層分布于場地部分地段，揭露厚度0.50～39.50 m，平均厚度為5.20 m。

4)中風(fēng)化花崗巖：粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分石英、長石、云母等，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖芯塊狀為主，少量短柱狀，節(jié)理面附鐵錳質(zhì)浸染薄膜，閉合狀，礦物多風(fēng)化褪色，顏色渾濁，風(fēng)化不均。巖體較破碎-破碎，屬軟巖-較軟巖，基本質(zhì)量等級Ⅳ～Ⅴ級。揭露厚度0.50～9.00 m，平均厚度5.959 m。

5)微風(fēng)化花崗巖：粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分石英、長石、云母等，風(fēng)化裂隙稍發(fā)育，巖芯呈短柱狀，局部呈碎塊狀，節(jié)理面新鮮，閉合狀，巖芯錘擊聲脆，巖體較破碎，屬較堅硬-堅硬巖，基本質(zhì)量等級為Ⅱ～Ⅲ級。該層揭露于場地部分地段，由于鉆孔深度原因，未揭穿該層層底，揭露厚度0.80～5.80 m，平均厚度3.05 m。

1.3 現(xiàn)場施工情況

項目現(xiàn)場采用寶峨BG46旋挖鉆機(jī)進(jìn)行灌注樁施工，入巖擬通過直徑1 600、2 000、2 400 mm鉆頭分三級擴(kuò)孔鉆進(jìn)，實際入巖成孔過程中，受中、微風(fēng)化巖層裂隙發(fā)育、巖體破碎的影響，在采用直徑1 600 mm鉆頭鉆進(jìn)入巖時，由于鉆頭下入直徑2 400 mm的空孔過程中，鉆具無側(cè)向約束，導(dǎo)致入巖鉆進(jìn)時的震動造成鉆孔嚴(yán)重偏斜，而在下一級擴(kuò)孔時由于前期偏孔造成分級鉆進(jìn)巖壁厚度不均，以至于進(jìn)一步擴(kuò)大鉆孔偏差，導(dǎo)致入巖段樁孔垂直度超標(biāo)，無法滿足樁孔質(zhì)量要求。

為了解決大直徑灌注樁硬巖旋挖分級擴(kuò)孔鉆進(jìn)存在的上述問題，項目組在試驗、優(yōu)化的基礎(chǔ)上，研究制作上扶正、下扶正兩款新型鉆頭，形成“大直徑灌注樁硬巖旋挖導(dǎo)向分級擴(kuò)孔施工技術(shù)”。該工藝在首次入巖鉆進(jìn)時采用上扶正鉆頭施工先導(dǎo)孔，上扶正導(dǎo)向段直徑與樁孔設(shè)計直徑相同，為入巖開孔鉆進(jìn)提供有效的側(cè)向支撐，以克服巖體破碎或傾斜巖面出現(xiàn)的偏孔問題；在后續(xù)分級擴(kuò)孔時，采用下扶正旋挖導(dǎo)向鉆頭鉆進(jìn)，下扶正導(dǎo)向段直徑保持與上一級入巖鉆孔直徑相同，下扶正為旋挖鉆頭在巖層中擴(kuò)孔提供導(dǎo)向；在下一級擴(kuò)孔中，持續(xù)采用下扶正擴(kuò)孔鉆頭，直至完成硬巖段逐級擴(kuò)孔。這種旋挖導(dǎo)向分級擴(kuò)孔鉆進(jìn)的施工方法，通過在旋挖鉆頭上的上扶正、下扶正設(shè)置，有效保證了鉆孔垂直度，達(dá)到硬巖鉆進(jìn)效率高、成孔質(zhì)量好的效果。

2 工藝介紹

2.1 適用范圍

1)適用于直徑不小于2 000 mm的旋挖灌注樁。

2)適用于抗壓強(qiáng)度超過60 MPa且裂隙較發(fā)育的硬巖地層灌注樁分級擴(kuò)孔施工。

2.2 工藝原理

以深汕科技生態(tài)園A區(qū)(2棟、3棟、4棟)項目樁基礎(chǔ)工程中φ2 400 mm灌注樁硬巖鉆進(jìn)為例進(jìn)行分析說明。

2.2.1 上扶正鉆頭導(dǎo)向鉆進(jìn)

2.2.1.1 上扶正鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計

上扶正鉆頭主要由上扶正導(dǎo)向和旋挖鉆筒組成，兩者通過鉆桿相連。上扶正導(dǎo)向直徑2 400 mm、長度600 mm，為短圓柱狀對中定位導(dǎo)向裝置。下部旋挖牙輪鉆筒直徑1 600 mm、長度1 500 mm。上扶正導(dǎo)向鉆頭結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 上扶正鉆頭結(jié)構(gòu)

2.2.1.2 上扶正導(dǎo)向鉆進(jìn)原理

采用上扶正鉆頭施工先導(dǎo)孔，上扶正導(dǎo)向直徑與灌注樁設(shè)計直徑2 400 mm相同，鉆進(jìn)牙輪鉆筒直徑1 600 mm；鉆進(jìn)時，將上扶正鉆頭對中樁孔下放至鉆孔內(nèi)巖面處，鉆進(jìn)過程中上扶正導(dǎo)向受到鉆孔四周側(cè)向約束，與土層段樁孔側(cè)壁形成相互支擋，即樁孔土層段內(nèi)壁為入巖開孔鉆進(jìn)提供了有效側(cè)向支撐，從而對下部旋挖硬巖鉆進(jìn)實施精準(zhǔn)定位，有效保證了鉆孔垂直度。

入巖先采用上扶正鉆頭施工先導(dǎo)孔，先導(dǎo)孔深度約1.5 m；先導(dǎo)孔施工完成后，采用直徑1 600 mm牙輪鉆筒將導(dǎo)向孔鉆至設(shè)計樁底標(biāo)高，完成第一級入巖施工。全過程施工原理如圖2所示。

圖2 上扶正鉆頭第一級鉆進(jìn)入巖原理

2.2.2 下扶正鉆頭導(dǎo)向鉆進(jìn)

2.2.2.1 下扶正鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計

1)下扶正鉆頭主要由牙輪鉆筒和下扶正導(dǎo)向組成，兩者通過鉆桿相連。

2)第二級入巖采用的下扶正鉆頭，其上部牙輪鉆筒直徑2 000 mm、長度1 300 mm，下扶正導(dǎo)向直徑1 600 mm、長度700 mm，由截齒鉆筒改造成為短圓柱狀定位導(dǎo)向裝置。第二級下扶正導(dǎo)向鉆頭結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 第二級下扶正鉆頭結(jié)構(gòu)

3)第三級入巖采用的下扶正鉆頭，其上部牙輪鉆筒直徑2 400 mm、長度1 300 mm，下扶正導(dǎo)向直徑2 000 mm、長度700 mm，由截齒鉆筒改造形成為短圓柱狀定位導(dǎo)向裝置。第三級下扶正導(dǎo)向鉆頭結(jié)構(gòu)如圖4所示。第二級、第三級下扶正鉆頭實物如圖5所示。

圖4 第三級下扶正鉆頭結(jié)構(gòu)

圖5 第二級、第三級下扶正鉆頭實物

2.2.2.2 下扶正導(dǎo)向鉆進(jìn)原理

1)第二級下扶正導(dǎo)向鉆頭擴(kuò)孔鉆進(jìn)。完成第一級入巖鉆進(jìn)至設(shè)計樁底標(biāo)高后，在巖層段形成直徑1 600 mm導(dǎo)向鉆孔，下一級入巖擴(kuò)孔鉆進(jìn)采用第二級下扶正鉆頭，其下部的扶正段直徑與第一級入巖鉆孔直徑1 600 mm相同，上部牙輪鉆筒直徑2 000 mm。鉆進(jìn)時，將第二級下扶正導(dǎo)向鉆頭對中樁孔下放至鉆孔內(nèi)巖面處，鉆進(jìn)過程中，鉆孔周邊圍巖對下扶正導(dǎo)向提供了側(cè)向定位支撐，從而實現(xiàn)上部牙輪鉆筒擴(kuò)孔鉆進(jìn)的精準(zhǔn)定位，保證了鉆孔垂直度。采用第二級下扶正鉆頭施工至設(shè)計樁底標(biāo)高后，改用直徑2 000 mm牙輪鉆筒將孔底下扶正鉆頭導(dǎo)向段相應(yīng)部位的巖壁整體削平。全過程施工原理如圖6所示。

圖6 第二級下扶正鉆頭擴(kuò)孔鉆進(jìn)原理

2)第三級下扶正導(dǎo)向鉆頭擴(kuò)孔鉆進(jìn)：完成第二級入巖鉆進(jìn)至設(shè)計樁底標(biāo)高后，在巖層段形成直徑2 000 mm導(dǎo)向鉆孔，下一級入巖擴(kuò)孔鉆進(jìn)換用第三級下扶正鉆頭，其下部的扶正段直徑與第二級入巖鉆孔直徑2 000 mm相同，上部牙輪鉆筒直徑與灌注樁設(shè)計直徑2 400 mm相同。同理，第三級下扶正導(dǎo)向鉆頭對中樁孔下放至鉆孔內(nèi)巖面處，鉆進(jìn)時鉆孔周邊圍巖對下扶正導(dǎo)向提供了側(cè)向定位支撐，可有效實現(xiàn)上部牙輪鉆筒擴(kuò)孔鉆進(jìn)的精準(zhǔn)定位，確保了鉆孔垂直度。采用第三級下扶正鉆頭施工至設(shè)計樁底標(biāo)高后，改用直徑2 400 mm牙輪鉆筒將孔底下扶正鉆頭導(dǎo)向段相應(yīng)部位的巖壁整體削平。全過程施工原理如圖7所示。

圖7 第三級下扶正鉆頭擴(kuò)孔鉆進(jìn)原理

2.3 工藝流程

大直徑灌注樁硬巖旋挖導(dǎo)向分級擴(kuò)孔施工工藝流程如圖8所示。

圖8 施工工藝流程

2.4 操作要點

該技術(shù)施工操作要點以深汕特別合作區(qū)“深汕科技生態(tài)園A區(qū)(2棟、3棟、4棟)施工總承包”工程灌注樁鉆進(jìn)成孔為例說明。

2.4.1 樁位測量放樣

1)施工前利用挖機(jī)對施工場地進(jìn)行整平、壓實。

2)測量工程師根據(jù)樁位平面布置圖進(jìn)行現(xiàn)場放樣，并在地面上使用木樁或焊條等標(biāo)記樁位。

3)施工員根據(jù)放樣樁位張拉十字交叉線，在線端處安放4個控制樁，作為外護(hù)筒的定位參考點。

2.4.2 BG46大扭矩旋挖鉆機(jī)就位

1)由于該工程灌注樁最大設(shè)計直徑φ2 400 mm，需配置大扭矩旋挖鉆機(jī)分二次擴(kuò)孔進(jìn)行土層段鉆進(jìn)施工，現(xiàn)場選用德國寶峨公司生產(chǎn)的BG46多功能旋挖鉆機(jī)，該設(shè)備發(fā)動機(jī)功率570 kW，動力頭最大扭矩460 kN·m，最大鉆孔直徑3.1 m，最大鉆孔深度111.2 m，滿足灌注樁鉆進(jìn)成孔施工需求[2]。

2)在樁孔附近旋挖鉆機(jī)就位處鋪墊多塊長8 000 mm、寬1 300 mm、厚140 mm行車道板(圖9)，移動旋挖鉆機(jī)使其履帶置于板上，以減小鉆機(jī)鉆進(jìn)操作對孔口、孔壁的影響。

3)旋挖鉆機(jī)就位后，調(diào)整鉆頭對準(zhǔn)樁中心，并調(diào)整鉆桿垂直度。

2.4.3 埋設(shè)孔口護(hù)筒

1)根據(jù)該工程灌注樁設(shè)計直徑的大小，選用直徑2.6 m、壁厚1.6 cm、長度6 m護(hù)筒進(jìn)行孔口護(hù)壁，護(hù)筒上部設(shè)有1～2個溢流孔。

圖9 旋挖鉆機(jī)下鋪設(shè)行車道板

2)鉆進(jìn)前，再次復(fù)核校準(zhǔn)樁位，采用鉆埋法置入護(hù)筒[3]。

3)采用旋挖鉆機(jī)預(yù)先鉆出地面以下6 m深孔洞(圖10)，豎直吊放壓入護(hù)筒(圖11)，全程以吊錘法控制下入垂直度，完成吊放后護(hù)筒頂沿高于地面30 cm，并保證護(hù)筒中心與樁位中心偏差不大于50 mm，垂直度不大于1/100[3]。

圖10 旋挖鉆機(jī)預(yù)引孔

圖11 豎直吊放護(hù)筒

2.4.4 土層段分級鉆進(jìn)至巖面

1)選用化學(xué)泥漿進(jìn)行鉆孔護(hù)壁，泥漿由水、鈉基膨潤土、CMC、NaOH等按一定比例配制而成，泥漿配制在專設(shè)的泥漿池中進(jìn)行。

2)由于灌注樁設(shè)計樁徑大，為提高土層鉆進(jìn)效率，先采用直徑1 600 mm旋挖鉆斗鉆進(jìn)至巖面(圖12)，完成直徑1 600 mm成孔至巖面后，換用直徑2 400 mm旋挖鉆斗擴(kuò)孔鉆進(jìn)(圖13)，直至完成土層段整體成孔施工[4]。

圖12 1 600 mm旋挖鉆斗土層段鉆進(jìn)成孔

圖13 2 400 mm旋挖鉆斗土層段擴(kuò)孔鉆進(jìn)

3)鉆進(jìn)時采用優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁，成孔初期應(yīng)慢速鉆速，并注意輕穩(wěn)放斗、提斗，最后采用清渣鉆斗撈渣清孔[4]。

2.4.5 直徑2 400 mm上扶正、直徑1 600 mm導(dǎo)向鉆頭第一級硬巖鉆進(jìn)先導(dǎo)孔

1)采用上扶正導(dǎo)向鉆頭施工先導(dǎo)孔，上扶正鉆頭導(dǎo)向段直徑2 400 mm，下部牙輪鉆筒直徑1 600 mm。

2)將上扶正導(dǎo)向鉆頭對準(zhǔn)樁位緩慢下放入孔(圖14)，在下入至護(hù)筒底部時，鉆頭導(dǎo)向段直徑與土層段鉆孔直徑一致，此時保證兩者嚴(yán)格對中重合才能繼續(xù)下放鉆頭至巖面位置。

3)鉆頭置于巖面位置后，向下鉆進(jìn)成孔以2 400 mm土層段孔壁為導(dǎo)向，可有效保證鉆孔垂直度，實現(xiàn)扶正效果。

4)緩慢下壓轉(zhuǎn)動鉆頭開始先導(dǎo)孔施工，注意鉆進(jìn)過程中控制鉆壓，保證鉆機(jī)平穩(wěn)。

5)先導(dǎo)孔鉆進(jìn)至深度1 500 mm時(與上扶正導(dǎo)向鉆頭下部的牙輪鉆筒長度一致)停止施工，微調(diào)鉆筒位置，將巖芯取出。

2.4.6 直徑1 600 mm牙輪鉆筒沿先導(dǎo)孔鉆進(jìn)至設(shè)計樁底標(biāo)高

1) 完成先導(dǎo)孔施工后，更換為直徑1 600 mm牙輪鉆筒進(jìn)行第一級入巖鉆進(jìn)成孔，如圖15所示。

2)鉆進(jìn)過程中控制鉆壓，保持鉆機(jī)平穩(wěn)，當(dāng)鉆至設(shè)計入巖深度后，微調(diào)鉆筒位置，將破碎巖芯緩慢提出鉆孔，如圖16所示。

3)完成第一級入巖鉆進(jìn)作業(yè)后，若孔內(nèi)殘留較多巖渣，則及時采用撈渣筒清理孔內(nèi)殘渣。

圖15 1 600 mm牙輪鉆筒第一級鉆進(jìn)入巖

圖16 取出破碎中風(fēng)化巖芯

圖17 第二級下扶正鉆頭導(dǎo)向鉆進(jìn)入巖

2.4.7 直徑1 600 mm下扶正、直徑2 000 mm導(dǎo)向鉆頭第二級硬巖擴(kuò)孔鉆進(jìn)

1)采用第二級下扶正鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔鉆進(jìn)入巖施工，第二級下扶正鉆頭導(dǎo)向段直徑1 600 mm，上部牙輪鉆筒直徑2 000 mm。

2)將第二級下扶正導(dǎo)向鉆頭對準(zhǔn)樁位緩慢下放入孔(圖17)，由于導(dǎo)向段直徑與第一級施工形成的巖層段鉆孔直徑一致，保證兩者嚴(yán)格對中重合方可將上部牙輪鉆筒下放至巖面位置。

3)上部牙輪鉆筒下放至巖面位置后，向下鉆進(jìn)成孔以1 600 mm第一級入巖鉆孔為導(dǎo)向，可有效保證鉆孔垂直度，實現(xiàn)扶正效果。

4)鉆進(jìn)過程中控制鉆壓，輕壓慢轉(zhuǎn)，保證鉆機(jī)平穩(wěn)；成孔時配套采用撈渣筒及時清理孔內(nèi)脫落的巖壁殘渣，如圖18所示。

圖18 取出硬巖渣

5)采用下扶正鉆頭鉆進(jìn)成孔至其導(dǎo)向段達(dá)到設(shè)計樁底標(biāo)高后，緩慢提鉆出孔，更換為直徑2 000 mm截齒鉆筒，下放入孔將孔底下扶正鉆頭導(dǎo)向段相應(yīng)部位的巖壁整體削平，最后采用撈渣筒清理孔內(nèi)殘渣。

2.4.8 直徑2 000 mm下扶正、直徑2 400 mm導(dǎo)向鉆頭第三級硬巖擴(kuò)孔鉆進(jìn)

1)采用第三級下扶正鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔鉆進(jìn)入巖施工，第三級下扶正鉆頭導(dǎo)向段直徑2 000 mm，上部牙輪鉆筒直徑2 400 mm。

2)將第三級下扶正導(dǎo)向鉆頭對準(zhǔn)樁位緩慢下放入孔(圖19)，由于導(dǎo)向段直徑與第二級施工形成的巖層段鉆孔直徑一致，保證兩者嚴(yán)格對中重合方可將上部牙輪鉆筒下放至巖面位置。

3)上部牙輪鉆筒下放至巖面位置后，向下鉆進(jìn)成孔以2 000 mm第二級入巖鉆孔為導(dǎo)向，可有效保證鉆孔垂直度，實現(xiàn)扶正效果。

4)鉆進(jìn)過程中控制鉆壓，輕壓慢轉(zhuǎn)，保證鉆機(jī)平穩(wěn)；成孔時配套采用撈渣筒及時清理孔內(nèi)脫落的巖壁殘渣。

5)采用下扶正鉆頭鉆進(jìn)成孔至其導(dǎo)向段達(dá)到設(shè)計樁底標(biāo)高后，緩慢提鉆出孔，更換為直徑2 400 mm截齒鉆筒(圖20)，下放入孔將孔底下扶正鉆頭導(dǎo)向段相應(yīng)部位的巖壁整體削平，最后采用撈渣筒清理孔內(nèi)殘渣。

6)至此，分三級逐級擴(kuò)孔完成φ2 400 mm灌注樁巖層段的鉆進(jìn)成孔施工。

圖19 第三級下扶正鉆頭導(dǎo)向鉆進(jìn)入巖

圖20 2 400 mm截齒鉆筒孔底削平

2.4.9 樁孔終孔驗收

1) 終孔后，采用直徑2 400 mm旋挖鉆斗反復(fù)撈渣，盡可能清除孔內(nèi)沉渣，經(jīng)2～3個回次將巖壁鉆渣及土層沉渣基本撈除干凈[5]，具體如圖21所示。

圖21 2 400 mm旋挖鉆斗整體清孔撈渣

2)使用測繩測量終孔深度，并作為灌注混凝土前二次驗孔依據(jù)。

3)驗收完畢后，進(jìn)行鋼筋籠安放、混凝土導(dǎo)管安裝作業(yè)，并及時灌注樁身混凝土成樁[5]。

3 工藝分析

3.1 常規(guī)方法對比分析

針對大直徑灌注樁鉆進(jìn)入硬巖地層遇存在傾斜巖面或巖體完整性差存在發(fā)育裂隙、破碎帶等情況時，國內(nèi)多采用沖擊成孔和回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)等工藝方法。采用沖擊成孔時，主要依靠十字沖擊錘破碎硬巖，最大成孔直徑可達(dá)3 000 mm，但成孔時也存在明顯缺點，首先沖擊破碎存在重復(fù)破碎，造成沖擊進(jìn)度緩慢，同時，沖擊硬巖易造成偏孔、卡錘等事故，實際應(yīng)用效果不佳。采用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔，目前國內(nèi)可完成直徑3 000 mm及以上的灌注樁施工，其采用泥漿反循環(huán)成孔技術(shù)，在土層成孔效率極高，入巖時，可配合沖擊反循環(huán)鉆進(jìn)，或采用牙輪鉆頭鉆進(jìn)；由于鉆孔斷面大，入巖時效率較低[6]。

國外對于大直徑入硬巖灌注樁施工多采用 RCD反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，成孔直徑可達(dá)到3 500 mm，采用貝諾特工法下入深長鋼護(hù)筒，入巖時滾刀鉆頭破碎、反循環(huán)清渣，由于巖石硬、斷面大，滾刀鉆頭易磨損，鉆進(jìn)耗時長，成本高。

3.2 施工工藝特點

3.2.1 鉆孔垂直度控制好

該技術(shù)針對大直徑灌注樁鉆進(jìn)巖體破碎或具有傾斜巖面的硬巖層，通過在旋挖鉆頭上增加上扶正、下扶正設(shè)置，進(jìn)行導(dǎo)向逐級擴(kuò)孔鉆進(jìn)，使鉆頭整體受到側(cè)向約束，從而對硬巖中鉆進(jìn)的鉆頭進(jìn)行精準(zhǔn)定位，確保了鉆孔垂直度。

3.2.2 硬巖鉆進(jìn)效率高

該技術(shù)采用上、下扶正鉆頭分級鉆進(jìn)，保證了樁孔垂直度，克服巖體破碎或傾斜巖面導(dǎo)致的偏孔問題，避免了反復(fù)對偏斜鉆孔的糾偏處理，大大提升硬巖鉆進(jìn)工效。

3.2.3 有效降低施工成本

采用該技術(shù)進(jìn)行巖層段導(dǎo)向逐級擴(kuò)孔鉆進(jìn)，有效保證了鉆孔垂直度，避免了偏位和斜孔處理的機(jī)械使用、人工投入和鉆具損耗，降低了處理的施工成本，縮短施工工期，綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4 結(jié)語

大直徑灌注樁硬巖旋挖導(dǎo)向分級擴(kuò)孔施工技術(shù)，通過在旋挖鉆頭上增設(shè)上扶正導(dǎo)向結(jié)構(gòu)及下扶正導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，巧妙地設(shè)計扶正鉆頭與各級鉆孔直徑一致，以鉆孔周邊圍巖對導(dǎo)向結(jié)構(gòu)提供側(cè)向定位支撐，完成硬巖逐級擴(kuò)孔鉆進(jìn)，有效保證了鉆孔垂直度，避免了偏位和斜孔處理的機(jī)械使用、人工投入和鉆具損耗，降低問題處理成本。相較于傳統(tǒng)工藝方法，該技術(shù)在施工質(zhì)量把控、鉆進(jìn)效率提升、工程成本控制等多方面都突顯出了顯著的效果，提供了一種創(chuàng)新、實用的工藝技術(shù)，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。