旋挖鉆機在卵石地層施工中的應用

李方方

0 引言

由于轉盤回轉和沖擊反循環樁基施工鉆機存在效率低，移位繁瑣，對環境污染大，鉆孔成本高等缺點。因此，在城市、道路橋梁施工逐漸的被進口的旋挖鉆機取代。旋挖鉆機機械化、自動化程度高，現場移位靈活方便，成孔效率高、質量好，對環境污染小，在樁基施工中，有著常規鉆機無法比擬的技術優勢，因此，越來越受設計、施工單位以及業主的歡迎。

很多施工單位對旋挖鉆機在粘土、粉土、砂性土層中施工應用比較多，而在卵石地層中的應用相對較少，認為旋挖鉆機不適合在卵石地層施工。本文根據工程實踐談幾點關于旋挖鉆機在卵石地層施工中應注意的技術問題。

1 鉆機的選擇

選擇旋挖鉆機在卵石地層施工時要根據設計圖紙、勘查地質資料分析是否適合旋挖鉆機施工，要考慮卵石的密實度、粒徑、是否存在漂石、孤石等特殊地層。應選擇大一個型號的機械設備，這是由于卵石地層施工中，鉆機需要進行加壓鉆進施工，自重大，有利于提高鉆進速度;其次，鉆機的液壓、動力、鉆桿等系統等可以承受較大的反作用力，這樣有利于保護設備，并保證施工進度。

2 鉆頭的選擇與應用

參與過旋挖鉆機施工的人員都很清楚，旋挖鉆機的鉆頭主要有三種形式：粘土鉆頭、砂鉆、開巖鉆頭。在卵石地層施工時多采用砂鉆和開巖鉆。挖砂鉆頭的特點：首先，鉆頭底部有防止鉆渣脫落的擋板，保證了有效鉆進效率;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度擾動卵石。當遇到卵石密集且堅硬的地質情況時，采用開巖鉆擾動破壞地層結構，然后用挖砂鉆頭撈出渣物。

卵石地層施工時，要對挖砂鉆頭進行加固加強，對鉆體輔助護孔的功能進行改造提高。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

在各種鉆進方法中泥漿起的作用不是完全一樣，因此對泥漿的要求也就不同。對沖擊鉆進和正反旋轉鉆進而言，雖二者都須起護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。正循環是通過泥漿上升將鉆渣運至孔外，因此正循環鉆進泥漿要有流動性和懸浮鉆渣的功能。對反循環鉆機而言，泥漿應有良好的造壁性和低失水性，同時又要求它能將攜帶的鉆渣凝聚團粒化，使其迅速沉淀。旋挖鉆機在卵石地層成孔施工過程中，泥漿應具備良好的造壁性和低失水性，同時具備鉆渣迅速沉淀的特點。因此，制備優良的泥漿是旋挖鉆機在卵石地層施工質量保證的前提條件。

3.2 旋挖鉆機泥漿制備的摻入物

旋挖鉆機在卵石地層施工，要求泥漿具有良好的造壁性和低失水性，同時又要求它能夠將攜帶的鉆渣凝聚團粒化，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、穩定性強、護壁能力強、鉆具回轉阻力小、造漿性能好等優點，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)。對泥漿中的粘土顆粒進行絮凝，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定性。摻量為膨潤土的3%～5%。

在實際操作中，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，按循環周期均勻加入，并及時測定泥漿指標，防止摻入過量。

根據卵石地層施工的經驗，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，補充新的優質泥漿才能保證成孔質量。

4 卵石地層施工操作注意事項

1)孔內安全。

注意檢查護筒內泥漿液、周圍地形變化情況，發現護筒周圍出現異常要停止鉆進，查明原因防止發生事故。卵石層施工時，鉆頭提升、放下都要緩慢，以防止由于鉆頭運動速度過快，形成局部真空造成塌孔事故。卵石層施工時進尺速度不宜過快，要采用正反相結合法有效地形成護壁。要記清楚每一次鉆頭提升前的進尺深度，與再次下鉆后深度相比較，這樣可以及時發現到孔內變化情況，有效的預防孔內事故。

2)操作安全。

使用機鎖鉆桿加壓時，要注意鉆機壓力變化，不要超過液壓系統設計承受能力。提升鉆桿必須完全解鎖才能提鉆。司鉆人員在施工時經常檢查鉆機鋼絲繩、提引器，發現鋼絲繩磨損超過說明書時要及時更換。

［1］ 韓金亭.大口徑旋挖鉆機在樁基施工中的技術優勢［J］.探礦工程，2001(4)：38-39.

［2］ 張春來.旋挖鉆機成孔施工需要重視的幾個問題［J］.河北勘察，2003(1)：40-41.

［3］ 王繼宏.旋挖鉆機在風化巖層鉆孔灌注樁施工中的應用［J］.山西建筑，2010，36(22)：126-127.