本文結合孤峰河特大橋鑽孔灌注樁施工，介紹了鋼護筒埋設、泥漿配製等施工技術,指出旋挖鑽機在不同地層中的鑽進工藝及控制要點,特別對旋挖鑽機在硬質岩層鑽進工藝進行了研究,為旋挖鑽機在硬質岩層鑽進提供了一種新的施工方案,對同類工程施工具有指導意義。
1工程概況
該地段存在的地層為粉質黏土，容許承載力σ0=120~180kpa；礫砂土、容許承載力σ0=180kpa；細圓礫土，容許承載力σ0=200kpa；粉砂岩，灰色、灰黃色，岩芯呈砂狀、碎屑狀、短柱狀、碎塊狀，層厚1.2~39.5m，容許承載力σ0=200~500kpa。
2、樁基施工中遇到問題
按照設計地質狀況，結合當地環保要求和工期要求以及施工條件，在鑽機選型上，專案部本著經濟、合理、環保的原則，選用旋挖鑽可以滿足施工生產要求。根據施工組織安排，施工現場配備了4臺sr280旋挖鑽機，根據不同地質情況，每台旋挖鑽機配置了不同規格和型別的鑽具和鬥齒，以適應不同地層的鑽進。
在進行11#墩樁基施工時，距離樁底10m左右，進度緩慢，工效較低，機械裝置損耗較大，平均進尺2m/天，並造成鑽桿劈裂事故。後經取樣分析，設計地質發生變化，特別是距離樁底設計標高5~10m範圍內岩性堅硬，經設計及試驗確定，該地層為弱風化粉砂岩，地質取芯強度達到40~50mpa,該特大橋11#~29#、34#~38#墩均為此地層。一般情況下，旋挖鑽可以鑽進一些強風化的、抗壓強度在30 mpa以下的岩層，但也不能鑽進膠結緻密的卵礫石層和抗壓強度較高的岩層，如果強行鑽進很容易發生機械事故。
因此，該地層地質狀況已經超過一般旋挖鑽適應地層範圍。
3、對問題的分析及處理措施
經過分析討論，該岩層強度高，埋置深，鑽進相對困難，採用旋挖鑽施工，選擇合適的鑽斗及鑽進工藝至關重要。
最後決定採用短螺旋鑽鬥和雙底撈砂鑽鬥交替配合鑽進，採用短螺旋鑽頭以低速、低扭矩、先浮動後加壓的方式鑽進，同時更換為耐磨的合金鋼鬥齒，在鑽進中及時檢查鬥齒，發現破損及時焊接修補或更換。短螺旋鑽頭鑽進後及時換雙底撈砂鑽鬥撈取孔底沉渣，防止鑽頭打滑，影響鑽進效果。
4具體施工工藝
4.1鋼護筒的製作及埋設
護筒有固定樁位，保護孔口不坍塌，隔離地面水和保護孔內水位高出施工水位以維護孔壁及鑽孔導向等作用。因此，護筒在鑽孔灌注樁的施工中不容忽視。質量要求堅實、不漏水。
採用挖埋法埋設護筒，護筒一般為2m長鋼護筒，頂部開設溢漿口，內徑比樁徑大20～40cm，護筒頂高出地面0.5m。護筒周圍採用粘土對稱、均勻回填，並分層夯實，保證埋設好的護筒穩固，夯填時要防止護筒偏斜。
護筒偏差：護筒中心豎直線應與樁中心線重合，頂面位置偏差≤50mm，豎直線傾斜不大於1%。
4.2泥漿的配製及技術要求
旋挖鑽機成孔一般為清水施工工藝，無需泥漿護壁；若有地下水分布，且孔壁不穩定，需製作護壁泥漿或穩定液進行護壁。
根據現場實際情況，本橋採用優質泥漿護壁，採用泥漿攪拌機製漿。泥漿造漿材料選用優質粘土，必要時再摻入適量cmc羧基纖維素或na2co3純鹼等外加劑，保證泥漿自始至終達到效能穩定、沉澱少、護壁效果好和成孔質量高的要求。
各項指標如下表所示：
4.3旋挖鑽在不同地層中的施工
4.3.1 鑽具選擇與安裝
鑽具應有一定的剛度，在鑽進中或其他操作時，不產生移動和搖晃，鑽具的安裝應符合生產廠家的標準。施工時根據不同地質條件可配用短螺旋鑽頭、迴轉鬥，岩心鑽頭，岩心迴轉鑽頭等各種規格的鑽頭。一般情況下：
短螺旋鑽具，適用於地下水位以上的粘性土、粉土、填土、中等密實以上的砂土、風化岩層。岩心螺旋鑽頭，適用於碎石土、中等硬度的岩石及風化岩層。岩心迴轉鬥，適用於風化岩層及有裂紋的岩石。
鑽機就位時，要事先檢查鑽機的效能狀態是否良好。保證鑽機工作正常。
根據孤峰河特大橋實際地質情況，採用sr280r旋挖鑽機施工。sr280r入巖旋挖鑽機的加壓系統採用動滑輪原理，可為鑽機提供更大加壓力，使鑽機鑽進普通鑽機無法鑽進的岩層，先進的加壓系統使鑽機鑽進時桅杆的穩定性大大提高，岩層對鑽機的反作用力大部分會被加壓系統內部吸收。
現場配備了短螺旋鑽鬥和雙底撈砂鑽鬥。該鑽機具有如下效能，如下圖表所示。
sr280r入巖旋挖鑽機技術引數
短螺旋鑽鬥雙底撈沙鬥
4.3.2 不同地層的施工
（1）粉質粘土層粉質粘土層在孤峰河特大橋區域廣泛存在，也是旋挖鑽機最適合的地質之一，旋挖鑽機鑽進時側阻力較小，速率快，且對泥漿的要求小，區域性地方採用清水甚至幹孔鑽進，鑽頭採用雙底撈砂鑽鬥。粉質粘土層的施工較易控制，成孔***，鑽進速度快，充分發揮了旋挖鑽機的優勢。
（2）圓礫層礫石含量60~70%，呈次圓狀~次稜角狀，成分主要為砂岩。分選性較差，膠結較差。圓礫層由於地基承載力低，可用雙底撈砂鑽鬥直接鑽進，但圓礫層由於存在空隙，易出現跑漿現象，且在鑽鬥取土後易引起塌孔，因此，在鑽進時泥漿比重需加大，泥漿液面適當加高，在空隙大的圓礫層中可適當回填部分黃土，慢速旋轉鑽鬥，形成一定厚度的泥皮，以保證成孔質量。
（3）粉砂岩層該地層岩性堅硬，旋挖鑽在入岩時，需採用短螺旋鑽鬥、牙輪鑽鬥和嵌巖筒鑽等鑽鬥。入巖旋挖鑽機所用鑽鬥，通過合理布齒，使齒間相互為對方創造自由面，為高效入巖創造條件。從岩石破碎理論可知，自由面有利於岩石破碎，而自由面又要根據岩石硬度、脆性、分形維度和表面能綜合考慮。
對於相同地層使用同一鑽進扭矩，採用不同的鬥齒刃前角度，其鑽進效率也是不同的。因此，選用合適的刃前角，才能提高進尺效率。鬆軟的地層鬥齒刃前角應稍大些，選取45°~65°；鑽比較硬的地層時，鬥齒刃前角稍小些，選取25°~45°。
基於岩石破碎機理，在鑽進過程中，先採用小直徑嵌巖筒鑽（不取芯）鑽進，對孔內巖芯圓周進行鬆動，增加岩層自由面，以降低其應力水平，使之有利於大直徑筒鑽進一步鑽進，提高其工作效率。換用嵌巖短螺旋鑽鬥入巖，破碎岩芯以構造孔底自由面。換用大直徑不取芯筒鑽以進一步鬆動岩面，最後用嵌巖旋挖鑽鬥鑽進取渣。
重複上述步驟，旋挖鑽進至設計標高。
4.4 成孔檢查及清孔
鑽孔深度達到設計標高後，對孔深、孔徑進行檢查，符合要求後及時進行清孔，以免間隔時間過長，造成清孔困難或坍孔。
清孔先用撈砂鑽鬥清理孔底沉渣，然後停30分鐘左右，待泥漿中懸浮物沉澱後，再用鑽鬥撈出，清孔力求徹底，不能使用加深鑽孔深度代替清孔。孔底沉渣厚度要滿足設計要求，一般柱樁不應大於50mm，摩擦樁不應大於200mm。
4.5 灌注水下混凝土
灌注水下混凝土採用導管法，導管採用280mm螺牙式鋼導管，導管使用前須進行水密性試驗及接頭抗拉試驗，接頭抗拉強度不低於母材強度，水密性試驗水壓不小於1.5mpa。導管下放前檢查每根導管是否乾淨、暢通以及止水密封圈的完好性。
安放導管應使導管處於樁孔中心,調節導管的沉入孔內深度,使導管底部距孔底約40cm，在導管頂部安裝料斗，確保混凝土灌注後導管首次埋深不小於1.2m。混凝土首灌時開啟漏斗閥門，放下封底砼，首批砼灌入孔底後，立即探測孔內砼面高度，計算出導管內埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。
如發現導管內大量進水，表明出現灌注事故。在灌注過程中，始終把導管的埋置深度控制在2.0～6.
0m，並經常探測混凝土面的高度，及時提公升或拆除導管。在提公升導管過程中，始終使導管處於樁孔中心，嚴防導管卡住鋼筋籠，而影響混凝土灌注的正常施工。拆除導管時間嚴格控制在15min內。
5結語採用此鑽進工藝，約10~18h左右即可成孔，每天成孔1~2個，大大提高了旋挖鑽機的工效，成功的解決了以上難題。旋挖鑽在孤峰河特大橋的施工，進一步證明了其施工質量可靠、成孔***、速度快、操作方便、節能環保的特點，很好的滿足了不同地層樁基施工的要求。但是如何根據實際地質情況，確定合理的鑽進方式、鑽進引數及鑽具對於提高旋挖鑽機的工效，降低鑽具損耗有著重要意義。
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