实例分析     

四川嘉陵江北岸某房建项目，高层主楼设计为框剪混凝土结构，楼高33层，主楼基础采用1000mm及1200mm钻孔灌注桩；地库基础采用800mm钻孔灌注桩。该工程所有桩基基础均按端承桩进行设计。

根据地质勘探，工程地层从上到下依次为：
①人工填土(以粘性土及泥岩块为主，局部大粒径泥岩块较多，为新近回填土，揭露厚度5m)；
②粉质粘土（局部裂隙发育，夹个别卵石，最大揭露厚度2m左右)；
③粉土（局部混杂细砂，最大揭露厚度3.5m）；
④卵石(卵石成分主要为岩浆岩、变质岩，卵石粒径多为2cm～12cm，夹个别漂石。卵石磨圆度较好，多呈亚圆形，呈强风化～微风化状态。卵石骨架间充填大量粘性土及少量砂，卵石含量约为50%～85%。，粒径大的卵石层漏浆严重，由南向北厚度逐渐变大，揭露厚度30～42m)；
⑤泥岩(分⑤-1全风化泥岩，⑤-2强风化泥岩及⑤-3中等风化泥岩三个亚层，该层未揭穿)。

钻头的选择与应用

在工程中厚卵石地层施工时多采用捞砂钻和开岩钻（牙轮钻、筒钻）。

捞砂钻头的特点：首先，钻头底部有防止钻渣脱落的挡板，保证了有效钻进效率；其次，钻头斗齿角度比粘土钻头角度要小，一般小于 35°，这样可以保证有足够的强度扰动卵石。当遇到卵石密集且坚硬的地质情况时，采用开岩钻（牙轮钻、筒钻）扰动破坏地层结构，然后用挖砂钻头捞出渣物。

施工操作注意事项

1、孔内安全

注意检查护筒内泥浆液、周围地形变化情况，发现护筒周围出现异常要停止钻进，查明原因防止发生事故。卵石层施工时，钻头提升、放下都要缓慢，以防止由于钻头提升速度过快，形成局部真空造成塌孔事故，卵石层施工时进尺速度不宜过快。要采用合适的泥浆有效地形成护壁：钻孔泥浆应根据地层情况来选择泥浆性能指标参数，泥浆性能指标参数太高或过低，皆不利于顺利成孔。在实践中，泥浆性能指标主要有密度、粘度、含砂率。在3个泥浆性能指标中，密度的参数可以通过理论计算获得，要求泥浆压力≥主动土压力+地下水压力。计算时可采用水土合算和水土分算的计算方法，计算公式可参考《建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012》3.4.2。

搅拌泥浆时可向泥浆中加入锯末、纸浆、棉籽屑，最好是在冲击成孔的泥浆中加入以上物质，形成高粘度泥浆，使用这种粘度高的泥浆，水头高度高于地下水位1.5m以上。如果没有层厚的粉砂和粉土，泥浆比重也要较高，达到1.3/ml以上。钻进中要注意观察护筒周围是否发生松动或塌陷，护筒是否处在原位。同时注意泥浆上表面气泡的情况。

要记清楚每一次钻头提升前的进尺深度，与再次下钻后深度相比较，这样可以及时发现到孔内变化情况，有效的预防孔内事故。

2、操作安全

使用机锁钻杆加压时，要注意钻机压力变化，不要超过液压系统设计承受能力。提升钻杆必须完全解锁才能提钻。司钻人员在施工时经常检查钻机钢丝绳、提引器，发现钢丝绳磨损超过说明书时要及时更换。

3、保证桅杆垂直度

卵石属于机械松散地层，具有孔隙大、透水性强、压缩性低、抗剪强度大等特点，进尺通过钻齿旋转切入卵石缝隙将石块挤推进入钻斗。卵石层排列无规则、压缩性低，钻进中齿具受力不均匀、整机振动剧烈、钻杆跳跃和钻杆偏摆，这对钻杆和钻具的伤害很大。需要操作手摸清地层分布规律，同时根据负载和振动的变化以及钻杆的偏摆，判定卵石的密集程度、漂石的数量和位置。

        结论        

因此，在地质较复杂的情况下疏密不均的厚卵石层中采用旋挖钻机施工，需要在施工过程中逐步积累经验，同时还应全面了解旋挖钻机的机械性能以及构造特征，掌握旋挖钻机的操作要点，从地质条件、设备因素、操作要素等各个方面进行系统的分析，制定具有针对性的预防措施，以减少质量安全事故的发生，确保桩基施工质量。

上面讲到在卵石地层中使用旋挖机进行施工要注意的几个问题，这次我们讲一讲在遇到（松散）回填土等易塌地层中旋挖施工的应对情况。

于紧临山地的城市而言，由于土地资源有限，只能在紧临山地的区域修建建（构）筑物。而紧临山地的场地在地形、地貌上常表现为高低不平、高差起伏大。于是，对于洼地、冲沟等就需要用土对场地进行边回填边压实，然后用钻机穿越填土层成孔、沉放钢筋笼、灌注混凝土成桩，此桩作为建（构）筑物下部结构的组成部分。

由于场地高低不平、高差起伏大，造成填土层厚度超过10m，甚至达到了30m以上。在填土过程中，尽管采取了分层碾压的措施，但由于施工进度要求、人为因素等原因，常常造成填土层的压实系数达不到设计要求，即填土层或局部填土层仍呈松散状态的。

紧临山地的场地和周边地区，在地形、地貌上常表现为三面高地，一面低洼，类似于冲沟，而有建（构）筑物的场地位于冲沟的沟口。由于施工建（构）筑物的场地位于低洼处，周边的降水或地下水向场地汇集，然后流向场地外地势更低洼的地方。于是，导致松散填土层中发育流动的地下水。

用钻机在松散填土层成孔时，因为填土层的压实系数达不到设计要求，钻机的钻头对孔壁扰动大，流动的地下水压力，造成钻机穿越松散填土层成孔时，即使采用泥浆护壁，也常发生孔壁坍塌，耽误工期；混凝土充盈系数过大，造成混凝土浪费；影响桩身质量。

回填土地层在我国广为分布，回填年限从新进回填，或几月到十几年不等。回填物种类繁多，性质相差很悬殊，主要为素填土和杂填土，素填土主要由粘性土、砂或碎石组成，夹有少量碎砖、瓦片等杂物；杂填土主要为建筑垃圾，生活垃圾或工业废料等。下面我们从回填土的几个关注点，探讨一下有关的注意问题。

新近堆积的回填土，一般表现为松散，层级明显且未固结状态

由于该类地层多分布于地表浅层，如未处理直接进行钻孔，极容易出现塌孔，随塌方量逐渐增大，钻孔周围地面将出现塌陷，经常造成护筒下沉。严重时还会对钻孔设备、作业人员等构成威胁。当遇到此类情况，特别是施工中发现孔口护筒已经悬空或下沉时，不应心存侥幸继续钻孔，而就尽快回填钻孔，重新固定孔口护筒后再钻井。一种处理办法是使用长护筒方案穿越回填土层，一定程度上可隔绝钻具钻进过程中对回填土地层的扰动，减少塌孔的发生（长护筒内容可参见本系列上篇推文）每台旋挖钻机视钻孔难易程度配置3个左右钢护筒、1台振动锤和1台足够起拔力的吊车；钢护筒长度就能够下放到松散回填土层底部。另外有条件可以通过分层强夯、碾压方式进一步实现土层密实。

附：

强夯的影响深度和水平影响距离与单击能密切相关,一般随单击能的增加而增加。单击能1000kN.m的影响深度约3.0-5.0m,水平影响距离2-3m,单击能3000kN.m的影响深度约6.0-8.0m,水平影响距离3-4m，可有效地增强回填土的密实度。强夯加固深度计算公式Z= KWH/anγs。

其中

【Z---------加固深度 (m)；K---------能量利用系数 (K≈0.3)饱和软黏土，接近弹性体；W--------锤重力 (kN)； H---------落距 (m)； S---------锤底面积(m²)； a---------夯坑深度 (m)； n--------应力传递系数 (n=0.15)；γ------地基土的重度 (kN/m³)。】

另外，如塌孔比较严重的情况，可通过在塌孔内回填湿黏土压实或C20低标号混凝土达到一定强度后再进行钻进。（混凝土凝结时间及强度增长情况通过试验确定，过早开钻护壁效果差，太迟则难以钻进。）

掺杂大粒径石块（岩块）、混凝土块、废砖块的回填土

如果回填土中参杂大石块、较大建筑废弃物，回填土本身松散，在软中有硬的情况下，旋挖钻机的扭矩及加压力无处施展，而大粒径石块等在钻斗的作用下及其容易破坏孔壁造成超方或塌孔，因此在承接工地前应考察工程，首先了解石块等粒径。对于浅层的较大石块等通过宜用挖机将块石挖除后回填黏土，并将孔口护筒下放到大石层底，再行钻进；对于较深位置的较大石块，可通过更换钻具如短双螺旋钻头、筒钻，低转速小扭矩，点浮动轻加压操控方式，将石块带出孔外；若岩块、砼块等体积较大，且大部分埋于孔周地层中形成探头石，则不应强行钻进（易造成偏孔等）。应利用筒钻慢慢将探头石切断并取出后，方可下正常钻进。

地下水位较高的回填土层

若地下水位较高，旋挖钻机挖取土后，即使钻孔是在泥浆护壁的情况下，孔壁也很难保持稳定，极易造成塌孔或缩颈。对于此类情况一是考虑采用长护筒方案，另外可以考虑采用注浆法处理后在进行钻进。（注浆法参考前几期淤泥地层旋挖钻进）   

回填土地层的工程地质条件极为复杂，人工回填和岩石广泛分布，回填物种类繁多，性质相差很悬殊。在采用旋挖钻机成孔时需要根据回填土的种类和地层的性质配置钻机和采用相应的施工工法。

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知识点：厚卵石地层，旋挖机施工的注意问题