硬岩钻孔桩旋挖钻环切取芯快速成孔施工技术吴先锋周冬施德摘要：在山区桥梁嵌岩桩施工中，硬质岩成孔存在进尺速度慢的难题，通过采用三一重工SR385RC8型旋挖钻机，桩基入岩施工应用环切取芯钻进工艺。详细阐述了工艺特点、原理、工艺流程及操作要点以及安全、环保措施，大幅提高了工效，实现钻孔桩成孔硬岩快速钻进的突破。关键词：山区桥梁；嵌岩桩；硬质岩；旋挖钻环切取芯；快速成孔：U443.15+4文献标志码：A0引言依据《岩土工程勘察规范》规定的岩石坚硬程度分类标准，饱和单轴抗压强度>60MPa，即为坚硬岩层。钻孔灌注桩钻进时，当遇到坚硬岩层，常规方法有人工开凿、冲击破岩、磨削破岩、剪切入岩，对应成孔方式有人工挖孔、冲击钻成孔，或采用回转钻机、旋挖钻机用小直径钻头施工先导孔，再换用大钻头二次切削。人工挖孔安全风险大，其余成孔方式进尺速度较慢，增加了工期和成本。旋挖钻机性能好、效率高，近年来在基础施工领域已成为市场主力。由于普通旋挖钻机施工以旋转磨削为主，在有限的加压荷载下，无法对岩层形成有效冲击，导致旋挖钻机进行高强度岩层施工时，效率低下。如何在硬岩中发挥出旋挖钻机的优势，是非常值得研究的课题。随着我国机械制造水平的发展，旋挖钻机的性能也在持续改进，功率和输出扭矩不断提高，同时出现了新型高强钻具，研发出了可以环切取芯的旋挖钻机。笔者单位施工的山区桥梁工程，采用三一重工SR385RC8型旋挖钻机，桩基入岩施工应用环切取芯钻进工艺，不用施工先导孔，实现了坚硬岩层快速成孔，加快了施工进度，降低了成本。1工艺特点1.1适用于坚硬岩层旋挖钻机选用机锁式钻杆和牙轮筒式取芯钻头。钻杆上附有锁点，通过机械锁点把每节钻杆锁住，把加压力传递给钻具，其加压荷载的传递效率可达95%以上，在钻具和岩体之间产生较大的剪切力，适用于坚硬岩层。1.2钻进速度快采用筒式取芯钻头钻进切出环槽，然后将岩芯磨断整体取出。将钻齿的线接触改为旋转环形接触，降低钻具作用岩层的接触面积，有效减小钻具旋转时的运行阻力，同时减少了对岩层全面磨削破碎所需作用功，正常情况下无须更换钻具，实现快速钻进，根据岩层强度不同，一般每天可钻进25m～40m。1.3施工安全性高、机动性强规避了人工挖孔法孔内作业的危险；旋挖钻机的履带式底盘移动方便、机动性强，在山区特别是跨河施工时，相对于冲击钻，当遇到洪水等自然灾害时可迅速撤离。1.4适用范围适用于强度范围在40MPa～100MPa的较硬～坚硬岩层、桩长≤40m、桩径≤2.5m的钻孔桩施工。2工艺原理采用大功率旋挖钻机，选用机锁式钻杆和牙轮筒钻，使用牙轮筒式取芯钻头在钻进岩层切出环槽，然后停止加压，通过钻头在孔底位置交替进行正反转操作，利用牙轮将岩芯磨断取出，如此循环钻进，实现快速成孔。3施工工艺流程及操作要点3.1环切取芯成孔工艺流程埋设护筒→施工准备→常规钻进→开始入岩→环切取芯式钻进→切断、取出芯柱→循环钻进→成孔。3.2操作要点3.2.1护筒埋设根据桩位点设置护筒，将其垂直埋入土体中，使护筒中心与桩位中心重合，并在护筒上用红油漆标识测量控制点方向线位置。护筒的内径应大于钻头直径200mm～300mm，护筒中心和桩位中心偏差不得大于50mm，倾斜度的偏差不大于1%，护筒与坑壁之间应用黏土填实。3.2.2施工准备①钻机就位将钻机行驶到施工桩位，使其机体垂直度、钻杆垂直度和桩位钢筋条三线合一，钻机就位应保持平稳，不发生倾斜、位移，钻机就位时与平面最大倾角不超过4°，调整桅杆角度，操作卷扬机，将钻头中心与钻孔中心对准，调整钻机垂直度参数，使钻杆垂直。②泥浆调制根据现场实际情况选择合适位置开挖沉淀池，循环池和沉淀池分开，泥浆循环利用，泥浆主要用来悬浮沉渣和冷却润滑钻头。选择符合要求的黏土制作泥浆，必要时，在泥浆中掺入适量的膨润土和碳酸钠。3.2.3常规钻进进入硬质岩层前和硬质岩芯无法钻进完整取芯时，采用常规截齿钻头磨削式钻进。钻进前和钻进中，要对泥浆性能指标不断测试，泥浆比重为1.15～1.25，含砂率≤4%，黏度≤28S，胶体率≥95%。刚开始要放慢旋挖速度，放斗要稳，提斗要慢，旋挖过程中要注意通过控制盘来监控垂直度，如有偏差...