漢渝大道三段上跨內(nèi)宜高速橋梁工程樁基在泥巖鉆進(jìn)過程中打滑原因分析

陳 建

（內(nèi)江市川東工程勘察監(jiān)理咨詢有限公司 四川 內(nèi)江 641000）

漢渝大道三段上跨內(nèi)宜高速橋梁工程樁基在泥巖鉆進(jìn)過程中打滑原因分析

陳 建

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一、工程概況

漢渝大道上跨內(nèi)宜高速路橋梁起止樁號(hào)為K1+077.2～K1+164.2，橋梁全長(zhǎng)87米，采用20米+40米+20米簡(jiǎn)支預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土T梁。其中1#-2#墩40m簡(jiǎn)支預(yù)制梁斜交并上跨內(nèi)宜高速，與內(nèi)宜高速斜交80度。橋梁下部橋臺(tái)采用埋置式橋臺(tái)（0#臺(tái)為肋板式橋臺(tái)，3#臺(tái)為樁基接蓋梁式橋臺(tái)），基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。該橋所處地段自上而下分別為第四系全新統(tǒng)素填土層，沖積層，第四系全新統(tǒng)殘坡積層，泥巖。場(chǎng)地地下水主要為第四系松散堆積層中的孔隙潛水，泥巖裂隙水不甚發(fā)育，地下水主要受大氣和地表人工排水的補(bǔ)給，覆蓋層中地下水通過泥巖裂隙滲入巖體形成泥巖裂隙水。

二、泥巖概述

泥巖因含有豐富的氧化物呈紅色、深紅色或褐色，這類沉積巖類的巖石統(tǒng)稱為紅砂巖。泥巖是泥質(zhì)巖類中一種，由粒度≤0.005 mm的陸源碎屑和巖土礦物組成的巖石，屬軟巖類。

三、打滑原因

旋挖鉆機(jī)在鉆進(jìn)泥巖時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，即無阻力也加不壓，無法鉆進(jìn)或鉆進(jìn)困難，從而影響施工進(jìn)度及生產(chǎn)效率。施工過程中，如果干孔鉆進(jìn)泥巖，選用螺旋鉆斗鉆進(jìn)效率較高，如果選用雙底撈砂斗也可鉆進(jìn)，但負(fù)載較大；孔內(nèi)一旦遇水馬上出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，因此打滑與水或泥漿有直接關(guān)系，所以泥巖打滑主要原因由以下幾點(diǎn)組成：

1）泥巖的硬度，2）水或泥漿潤(rùn)滑作用，3）泥巖吸水軟化等。

橋梁樁基采用雙底截齒鉆斗鉆機(jī)，雙底撈砂斗，切削式鉆進(jìn)。但實(shí)際撈砂斗也會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，主要因素是：1、鉆斗上的缺陷；2、撈砂斗的直徑；3、操作。

四、打滑預(yù)防與處理

1、預(yù)防打滑

首先結(jié)合顯示器上的單斗進(jìn)尺深度，在提升鉆進(jìn)阻力時(shí)，動(dòng)力頭上的減速機(jī)的聲音隨阻力變化，通過聽動(dòng)力頭聲音能判斷進(jìn)尺量，當(dāng)鉆進(jìn)阻力上升，動(dòng)力頭的轉(zhuǎn)速也隨之降低，所以通過鉆桿轉(zhuǎn)速也能判斷進(jìn)尺量。如果地質(zhì)變化不大，每斗鉆進(jìn)的時(shí)間及深度應(yīng)保持在一定的范圍內(nèi)，泥層單斗進(jìn)尺深度應(yīng)在0.5～0.6m內(nèi)，在反轉(zhuǎn)關(guān)閉斗底時(shí)，盡量在鉆進(jìn)有負(fù)荷時(shí)，這時(shí)斗底具有一定的阻力，從而防止斗底與鉆筒一起反轉(zhuǎn)。

2、打滑處理

①二次下鉆后，首先通過顯示器上的數(shù)據(jù)來確定掉下渣土的厚度，再看掉下的地質(zhì)的軟硬度，如果掉下的泥土很多，且是硬膠泥，需換個(gè)比樁徑小一些的鉆斗來解決打滑，由于小直徑鉆斗與孔壁之間有較大的間隙，掉下的泥土在鉆桿鉆斗重量和加壓力的作用下，通過鉆斗與孔壁的間隙被擠壓到旁邊，小直徑鉆斗接觸到實(shí)土便能正常鉆進(jìn)，當(dāng)小鉆斗提升后，被擠壓到旁邊的虛土掉入小直徑的孔內(nèi)，沒有掉入小孔內(nèi)的渣土被二次下鉆后的大直徑鉆斗擠壓到小孔內(nèi)，從而大直徑鉆斗可以正常鉆進(jìn)。

②如果掉下的渣土是軟泥，可壓縮性好，那就無須換鉆斗，反復(fù)操縱加壓及動(dòng)力頭反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)，由于動(dòng)力頭與鉆桿之間具有間隙,每節(jié)鉆桿與鉆桿之間也具有間隙,雖然此時(shí)鉆進(jìn)打滑,但鉆桿和鉆斗自身重量是具有阻力的,所以快速地反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)鉆桿，利用間隙便能產(chǎn)生沖擊力，沖擊力遇到鉆桿鉆斗自身的重量便能產(chǎn)生阻力，有了阻力就有反作用力,有了反作用力就具有摩擦，這時(shí)便能把加壓力瞬間傳遞到夾層的虛土上，來壓縮掉下的渣土，讓渣土從鉆斗與孔壁之間的縫隙擠壓上來，以及進(jìn)入鉆斗一部分，直到斗齒接觸到實(shí)土正常鉆進(jìn)為止,一定記住反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)時(shí),加壓在前才能把加壓力瞬間傳遞。

如果是泥巖軟化托底打滑那就反轉(zhuǎn)正傳加壓來克服，如果是泥巖較硬因水降低摩擦系數(shù)打滑，通過上述的處理方式可解決。泥巖因膠結(jié)物質(zhì)和風(fēng)化程度的差異，其強(qiáng)度的變化大。在鉆進(jìn)過程中可加入硬脂酸鋅，又稱為十八酸鋅，主要在塑膠原料中做潤(rùn)滑劑，以及熱穩(wěn)定劑。

五、案例分析

2016年10月，在漢渝大道三段上跨內(nèi)宜高速公路工程的鉆孔作業(yè)中所遇到的作業(yè)對(duì)象就是泥巖地層，采用三一SY250R型入巖鉆機(jī)施工，1#橋墩設(shè)計(jì)樁徑為1.8 m，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)22m,整個(gè)樁身基本上都是在泥巖的范圍內(nèi)，要求穿越泥巖入到砂巖。

鉆齒的磨損現(xiàn)象嚴(yán)重，鉆具進(jìn)尺困難，能否進(jìn)一步提高鉆進(jìn)的速度，并降低鉆齒損耗？

六、問題分析

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)該工地主要存在兩方面原因：

一是鉆具的布齒角度不合理，角度偏小致使鉆齒的齒體和巖層的接觸面積過大，導(dǎo)致在鉆進(jìn)中不利于齒尖吃入作業(yè)的巖面，并會(huì)造成鉆齒的齒體被嚴(yán)重磨損；

二是該機(jī)的操作手雖然為熟練操作員，但其一直操作普通型旋挖鉆機(jī)，對(duì)于入巖鉆機(jī)的操作尚屬首次，缺乏入巖鉆進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)入巖鉆機(jī)的操作方式和作業(yè)地質(zhì)的特點(diǎn)不甚了解。

七、改進(jìn)方案

一）、鉆具 鉆進(jìn)泥巖時(shí)，由于泥巖具有較強(qiáng)的硬度在結(jié)合泥漿潤(rùn)滑作用下，便出現(xiàn)打滑或難以鉆進(jìn)現(xiàn)象，可通過以下幾點(diǎn)來優(yōu)化鉆具：

1、優(yōu)化鉆斗： 鉆斗的阻力主要來源于齒尖和先導(dǎo)尖，可通過齒具的數(shù)量、位置、角度、種類、型號(hào)來降低阻力，先導(dǎo)尖可改變高度寬度，線性和點(diǎn)性接觸方式程度來減低阻力；

2、小直徑鉆斗：由于減小鉆斗直徑，能降低扭矩負(fù)載和增加加壓力的壓強(qiáng)，可以使用二次或三次成孔；

3、技改鉆斗：也可把雙底撈沙齒座切割掉，在鋼板上鑲嵌截齒，改成雙底入巖鉆斗 。

二）、鉆桿

鉆進(jìn)泥巖時(shí)可使用兩種鉆桿，分別為摩阻式和機(jī)鎖式鉆桿。

三）、操作

鉆進(jìn)泥巖時(shí)，由于泥巖的特性，泥漿潤(rùn)滑，在加之樁徑和鉆斗因素，這一切都影響著鉆進(jìn)，隨之也給操作帶來困難 。

1原因：鉆進(jìn)泥巖時(shí)，出現(xiàn)打滑或無法鉆進(jìn)時(shí)，首先要找到原因，是鉆斗的問題，還是地質(zhì)強(qiáng)度問題，要分析清楚。

2加壓方式：

2.1 摩阻桿加壓；2.2機(jī)鎖桿加壓；2.3機(jī)鎖；2.4解鎖；

2.5 振動(dòng)聲音：上提鉆桿時(shí)，每節(jié)鉆桿收回時(shí)會(huì)發(fā)出撞擊振動(dòng)和聲音，通過此現(xiàn)象可判斷鉆桿收回情況，斷定是否存在帶桿情況。

工程鉆進(jìn)總結(jié)：漢渝大道三段上跨內(nèi)宜高速橋梁工程樁基在泥巖鉆進(jìn)過程，當(dāng)鉆進(jìn)泥巖時(shí)可通過了解泥巖強(qiáng)度，水樁干孔樁徑等因素，來應(yīng)用鉆桿鉆具齒具，鉆具優(yōu)化和技改，在結(jié)合操作方式基本可以滿足多數(shù)泥巖鉆進(jìn)并適當(dāng)加以潤(rùn)滑粘土來改善鉆機(jī)循環(huán)以確保鉆機(jī)正常進(jìn)行，但是由于泥巖的特殊的物理力學(xué)性質(zhì)，在旋挖鉆機(jī)作業(yè)時(shí)中若要充分提高鉆進(jìn)效率，則往往需要解決鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)的鉆具打滑、吸鉆、糊鉆等不良工況。而解決這些不良工況的關(guān)鍵在于選用和改制適用的鉆具，并根據(jù)不同的情況切換到合適的操作方式。

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1007-6344（2017）01-0053-02