簡析建筑工程巖土勘察和施工處理技術(shù)

高書存　曾斌

摘要：隨著國民經(jīng)濟(jì)水平的提升和城市化進(jìn)程的推進(jìn)，我國的城市化建設(shè)也在如火如荼地開展，但是由于不同地區(qū)間的地質(zhì)情況、巖土結(jié)構(gòu)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(zhì)量和安全，必須提前做好建筑區(qū)域巖土的詳細(xì)勘察工作，制定切實(shí)可行的施工處理技術(shù)，降低建筑工程中的事故發(fā)生概率。

關(guān)鍵詞：建筑工程；巖土勘察；施工處理技術(shù)；地質(zhì)情況；巖土結(jié)構(gòu) 文獻(xiàn)標(biāo)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(zhì)基巖中施工大直徑樁基，傳統(tǒng)施工工藝已經(jīng)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(jī)在硬質(zhì)基巖中進(jìn)行超大直徑成孔這一新方法目前還沒有可靠經(jīng)驗(yàn)可循。如何在硬質(zhì)基巖中采用旋挖鉆機(jī)高效入巖施工仍然是超大直徑樁基施工中的難題。本文結(jié)合一個(gè)成功的工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了旋挖鉆機(jī)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(lián)合總部大廈地上52層，地下4層，樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為旋挖灌注樁基礎(chǔ)，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(qiáng)風(fēng)化花崗巖3m。旋挖灌注樁共計(jì)114根，總工期180天（含基坑內(nèi)剩余1.5萬m3土方開挖、樁基檢測）。

1.1 工程地質(zhì)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(nèi)起伏不大，地面時(shí)常為海水淹沒。現(xiàn)場地已經(jīng)人工填海整平為陸地，地面較平整。

1.2 實(shí)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(jī)（SR360、SR420-Ⅱ）。采用鈉基膨潤土人造泥漿護(hù)壁，以不同直徑的截齒筒鉆相互組合搭配鉆進(jìn)入巖。根據(jù)施工統(tǒng)計(jì)，Φ3.0m、巖層埋深32.5m，入中風(fēng)化花崗巖2.3m用時(shí)為7.5h。

2 不同直徑截齒筒鉆組合入巖工藝特點(diǎn)

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(gè)階段：（1）研磨破碎階段；（2）疲勞破碎階段；（3）躍進(jìn)破碎階段。自由面破碎理論認(rèn)為當(dāng)旋轉(zhuǎn)鉆頭附近存在自由面，鉆頭侵入時(shí)巖石會產(chǎn)生側(cè)旁的破碎，有利于提高鉆頭的入巖效率。圖2是Brych設(shè)計(jì)的自由面巖石破碎試驗(yàn)。鉆頭距自由面距離不同，巖石破碎時(shí)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(dāng)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(dá)到極值。

2.2 入巖施工難點(diǎn)及創(chuàng)新工藝思路

本工程的難點(diǎn)在于如何以較快的速度完成中（微）風(fēng)化中1.5m深的鉆進(jìn)。基于巖石破碎理論，提高旋挖鉆機(jī)入巖施工效率可從以下兩個(gè)方面著手：（1）結(jié)合三一SR420-Ⅱ旋挖鉆機(jī)先進(jìn)的動(dòng)靜耦合加載技術(shù)以及截齒筒鉆組合施工實(shí)現(xiàn)巖石躍進(jìn)破碎；（2）不同直徑截齒筒鉆組合施工，前一次鉆進(jìn)為后續(xù)鉆進(jìn)提供孔底自

由面。

2.3 多鉆頭組合施工方法的主要內(nèi)容及施工步驟

本工程具體施工時(shí)，基巖以上地層選擇普通撈砂斗鉆進(jìn)。基巖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(jìn)。成孔步驟如下：（1）用Φ2.8m撈砂斗取土至中風(fēng)化巖面；（2）用Φ3.0m截齒筒鉆擴(kuò)孔至中風(fēng)化巖面標(biāo)高，然后用撈砂斗撈渣；（3）用Φ0.8m截齒筒鉆在鉆孔中心中風(fēng)化巖面取芯；（4）用大一級別鉆頭逐級擴(kuò)孔至設(shè)計(jì)樁徑，直至樁底標(biāo)高，截齒筒鉆鉆進(jìn)與撈砂斗撈渣交替進(jìn)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(zhì)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(shí)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(zhuǎn)的截齒，截齒在鉆頭公轉(zhuǎn)的同時(shí)自轉(zhuǎn)，巖石在截齒滑動(dòng)條件下剪切破壞，同時(shí)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(nèi)（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(jìn)效率相差較大。因此選用合適的截齒前傾、內(nèi)（外）傾角度、截齒間距、布置方式，可大大提高入巖效率。再結(jié)合三一SR420-Ⅱ旋挖鉆機(jī)先進(jìn)的動(dòng)靜耦合加載技術(shù)，即可實(shí)現(xiàn)巖石躍進(jìn)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(jié)合旋挖鉆機(jī)先進(jìn)的動(dòng)靜耦合加載技術(shù)，即可實(shí)現(xiàn)巖石躍進(jìn)破壞，大大提高旋挖鉆機(jī)入巖效率；（2）采用不同直徑截齒筒鉆組合施工，逐級鉆進(jìn)擴(kuò)孔，前一級鉆進(jìn)為后續(xù)鉆進(jìn)提供充足的自由面。

4 結(jié)語

（1）超大直徑旋挖灌注樁在基巖中鉆進(jìn)時(shí)，可以采用小直徑截齒筒鉆取芯、不同直徑截齒筒鉆逐級擴(kuò)孔成型、撈砂斗撈渣等過程成孔方法；（2）本工程實(shí)踐證明，旋挖鉆機(jī)在硬質(zhì)基巖中進(jìn)行超大直徑鉆進(jìn)，采用不同直徑截齒筒鉆“逐級擴(kuò)孔法”施工，再配以旋挖鉆機(jī)先進(jìn)的加載功能，依次逐級擴(kuò)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(nèi)（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。

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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(shù)。

（責(zé)任編輯：小 燕）