擴大頭錨桿擴孔技術在含卵石粘土地層中的適用性研究

高陽 張志偉(中國五冶集團有限公司第一工程分公司，四川 成都610056)

0 引言

隨著大量帶有地下室車庫的高層建筑工程的不斷涌現，基坑相對也越來越深。由于周邊環境復雜性、土層的特殊性及經濟性各方面的要求，傳統的支擋結構已無法滿足較深基坑的支護要求，使得不少深基坑周邊時常出現地面沉降、裂縫、臨近房屋受影響開裂等不良變形現象，甚至出現基坑垮塌、周邊房屋倒塌等安全事故。因此，深基坑中支護體系的新技術、新方法不斷被提出、驗證并應用于實際工程中。其中新型支擋結構體系——排樁+擴大頭錨索結構就以可以較好的發揮錨索的抗拔力，改善常規拉力型預應力錨索在特殊性土層中應用的不足，相比內支撐支護結構體系經濟效益更顯著等特點在膨脹土等特殊土地層中得到較好的應用效果。

含卵石粘土地層，土體自穩性較差，在成孔過程中易出現塌孔現象。除此之外，由于土層中一定量卵石，且卵石粒徑較大，在成孔過程中，易出現卡轉現象，如果刀盤轉速過快，還易損壞刀具。為了解決含卵石粘土地層存在的問題，擬通過擴大頭錨桿技術成孔。為了測試擴大頭錨桿技術在含卵石粘土地層中的適用性，特通過現場試驗進行試驗性鉆孔和擴孔，以驗證其適用性，為擴大頭錨桿技術在含卵石粘土地層中的應用提供依據。

1 工程概況

某工程，場地地層中含有含卵石粘土層，其卵石含量約占總質量的20%～45%，卵石粒徑一般20～80mm，最大粒徑為100mm，呈次圓狀，在整個場地均有分布。根據現場地層情況，擬采用擴大頭錨桿技術進行支護。為保證擴大頭錨桿技術的順利進行，現場在含卵石粘土地層中采用了6種不同的工藝進行試驗性鉆孔和擴孔技術。

2 含卵石粘土地層擴孔工藝

現場采用了6 種不同擴孔工藝在含卵石粘土地層中成孔，現將各擴孔工藝流程及成孔效果分述如下。

2.1 工藝一

2.1.1 工藝流程

先采用90鉆機螺旋鉆桿(未跟管）加水成孔15m深，然后采用旋噴管放入孔內進行清水旋噴擴孔兩次，再進行置入鋼管洗孔。

2.1.2 試驗過程中存在的問題

加水成孔后，若不下套管，含卵石粘土層易出現垮塌和螺旋鉆桿卡鉆現象，高壓旋噴管清水切割完成后，受孔內垮孔影響，無法下鋼管進行吹孔和洗孔。

2.1.3 成孔效果

在置入過程中，由于土層為粘性土，遇水易垮孔，無法繼續進行，成孔效果較差。

2.2 工藝二

2.2.1 工藝流程

先采用90鉆機螺旋鉆桿加三葉鉆頭干成孔12m深（穿過含卵石粘土約6m左右），邊加氣邊成孔。

2.2.2 試驗過程中存在的問題

該工藝成本相對較高，鉆頭磨損也相對較嚴重，加氣成孔不適宜用于土質較軟的地層，易出現氣從地面冒出現象。

2.2.3 成孔效果

成孔效果較好，未出現明顯垮塌，但是由于土層中含有一定量卵石，且卵石粒徑較大，三葉鉆頭遇卵石磨損相對嚴重。

2.3 工藝三

2.3.1 工藝流程

先采用90鉆機螺旋鉆桿加三葉鉆頭干成孔13m深（穿過含卵石粘土約5m 左右），邊加氣邊成孔。成孔至全風化泥巖后，再置入擴孔鉆頭（150mm擴450mm）進行加水進行機械擴孔。

2.3.2 試驗過程中存在的問題

成孔后局部卵石易垮落孔內，90鉆機螺旋鉆桿和擴孔鉆頭在含卵石地層均易出現卡鉆現象，擴孔鉆頭易卡壞。

2.3.3 成孔效果

成孔效果較好，未出現明顯垮塌現場。但由于未跟管，局部出現卡鉆現象。三葉鉆頭磨損相對嚴重，置入擴孔鉆頭中可以感受到孔內局部存在卵石卡鉆現場，最終擴孔鉆頭取出后發現擴孔鉆頭已損壞。

2.4 工藝四

2.4.1 工藝流程

采用90鉆機加146偏心鉆具進行跟管成孔，土層未出現垮孔現象。

2.4.2 試驗過程中存在的問題

該工藝采用146 偏心鉆具跟管鉆進，在土層施工進度較緩慢，且無法正常成孔，偏心鉆具易堵塞泥土。

2.4.3 成孔效果

成孔效果較好，未出現垮孔現場。但是跟管速度較慢，無法正常成孔，成孔約2m所用時間約1.5個小時。

2.5 工藝五

2.5.1 工藝流程

先采用90鉆機螺旋鉆桿加三葉鉆頭干成孔13m深（穿過含卵石粘土約5m 左右），邊加氣邊成孔。孔至全風化泥巖后，下入套管至擴孔起點處，再置入擴孔鉆頭（120mm擴400mm）加水進行擴孔。

2.5.2 試驗過程中存在的問題

該工藝施工進度較緩慢。

2.5.3 成孔效果

成孔效果較好，未出現明顯垮塌，現場擴孔2.5m，所用時間約為1個小時。擴孔地層主要為全風化泥巖，取出鉆頭后，鉆頭完好，未見明顯破壞現場。

2.6 工藝六

2.6.1 工藝流程

先采用90鉆機螺旋鉆桿加三葉鉆頭干成孔7m深至含卵石粘土，邊加氣邊成孔，成孔效果較好，再置入擴孔鉆頭（120mm擴400mm）加水進行擴孔。

2.6.2 試驗過程中存在的問題

該工藝機械擴孔鉆頭無法在卵石層進行擴孔，鉆頭易損壞。

2.6.3 成孔效果

擴孔過程中發現卵石卡鉆較嚴重，擴孔完成后，取出鉆頭，鉆頭已損壞。

3 結語

為了測試擴大頭錨桿技術在含卵石粘土地層中的適用性，現場通過6種不同工藝進行試驗性鉆孔和擴孔，以驗證其適用性。通過對現場含卵石粘土地層中6種不同擴孔工藝的流程、成孔效果及經濟效益進行分析對比，發現：

（1）在含卵石粘土地層中，采用三葉鉆加氣成孔基本可行，采用146偏心鉆具跟管鉆進不可行；

（2）機械擴孔不適宜用于含卵石地層中，易卡鉆和損壞擴孔鉆土。

（3）含卵石粘土地層中若進行擴孔作業，孔內易垮孔，需進行跟管護壁。

結果表明：含卵石粘土地層中若進行擴孔作業，孔內易垮孔，需進行跟管護壁；機械擴孔不適宜用于含卵石地層中，易卡鉆和損壞擴孔鉆土；采用三葉鉆加氣成孔基本可行。