中车北京潜孔钻配合旋挖钻机在硬岩层快速成孔施工技术制样

中车北京潜孔钻配合旋挖钻机在硬岩层快速成孔施工技术

近年来，随着我国工程建设的不断发展，基坑支护及桩基础工程越来越多，旋挖钻机是近几年钻孔桩施工中出现的新设备，其成孔速度快，施工方便，文明程度高，已逐步取代传统的回旋钻机及冲孔桩钻。但在岩层强度较高的地层，旋挖钻机施工速度较慢，甚至无法钻进，难以充分发挥其特点。本文结合广州地铁六号线龙洞站~柯木朗站区间竖井围护结构钻孔桩在花岗岩中风化、微风化岩层成孔施工过程中，采用潜孔钻配合，有效解决了旋挖钻机在硬岩层成孔的难题。

一、工程概况

龙洞站～柯木塱站区间硬岩段采用矿山法开挖，矿山法隧道通过施工竖井、横通道进入施工，竖井净空为7m×9m，深度28.738m。竖井采用明挖法施工，土层段井身采用φ800钻孔桩+φ600旋喷桩桩间止水，内设环框梁支护，岩层段井身采用锚喷支护。钻孔桩桩间距为1m，共40根，设计桩长为17.75m，桩底嵌入中风化花岗岩不小于1m。

二、工程地质

初勘地质报告显示：钻孔桩由上至下地层为人工填土层、可塑状残积土层、硬塑状残积土层、全风化花岗岩层、中风化花岗岩层，最大岩石强度约30MPa。

三、施工机械选择

经过对地质条件分析，结合及现场场地、施工工期等方面情况，钻孔桩采用旋挖钻成孔施工。旋挖钻机是近年来钻孔桩施工的新设备，与传统钻机成孔施工相比，有以下优点：

①成孔速度快。与传统的循环钻机相比优势明显，这样就有效地保证了工程的进度，节省了工期，减少了施工投入。

②地层适应能力强。从软弱的淤泥质土到强度超过30Mpa的中风化岩石。

③环保特点突出。传统的处理硬岩方法为冲击钻成孔，需在现场设置泥浆沟捞渣，文明施工差，噪声大。

④桩孔对位方便准确。

四、存在问题

根据初勘地质报告显示，钻孔桩桩底位于中风化花岗岩地层中，最大岩石强度约最大约30MPa，但在旋挖钻成孔过程中发现岩层较硬无法成孔情况。后期对竖井四个角点位置进行补勘，探明竖井8m*10m范围内中风化花岗岩岩面高差4.5m，其中竖井东北角钻孔桩已进入微风化地层，岩石强度达63MPa，这给施工带来了极大困难。

五、解决方案

由于部分钻孔桩需进入中、微风化地层，桩均长入中风化岩层6m，岩石强度达63MPa，旋挖钻机无法钻进成孔。

如采用传统冲孔钻机进行岩层成孔施工，因施工场地小，且机械效率极低，对整个工期影响较大。

经过分析研究，并结合现场岩石强度情况，现场先采用MDL-135D型潜孔钻机对中硬岩进行破碎，再采用旋挖钻机成孔。根据各钻孔桩入岩深度及强度的不同，现场潜孔钻机钻孔的数量及布置方式不同。

其中MDL-135D型潜孔钻机具有垂直度易控制，机械动力大，适用于硬岩钻进施工，不易卡钻，施工效果好，速度快的优点。

六、现场进度指标

硬岩层通过潜孔钻机先行钻孔，将硬岩化整为零，降低岩石的整体强度，再通过旋挖钻机成孔，竖井共40根桩，桩均长入中风化岩层6m，施工总工期为40天，成桩进度指标为1根/天。

如采用传统冲孔钻机成孔，硬岩层冲击进度约1m/天，成桩约1根/6天，考虑现场施工条件，即使采用两台冲孔桩机施工，施工工期也需要120天。

七、总结

旋挖钻机在软土地层中成孔具有施工速度快的优点，已逐渐取代了传统的回转钻机、冲孔钻机，但在入中硬岩地层中旋挖钻机无法施工限制了其更广泛的适用性。

本工程采用潜孔钻提前将硬岩化整为零，再用旋挖钻机钻进，很好地解决了中硬岩成孔困难的问题，且工效高于冲击钻施工，文明施工条件好、噪声小。在以后市政工程中，对于周边环境复杂、文明施工要求高且工期紧的支护桩工程施工时可广泛使用。

但由于潜孔钻机钻进过程中，钻孔位置垂直度难以保证，施工过程中易发生串孔情况，导致后期旋挖钻机成孔过程中桩垂直度难以有效保证，对于桥桩基础及围护结构与主体结构密贴的工程，其适用性有待进一步验证。

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