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潜孔钻机在岩溶强发育地层中的应用

2017-11-20 11:09:09      点击:

荆河特大桥岩溶强发育地层采用潜孔钻机预钻孔定位削弱桩基岩石的抵抗力、纠偏修正斜坡岩面斜孔。桩基钻孔进尺加快,斜坡岩面纠偏修正斜孔效果显著。

地质特征

岩溶是由石灰岩等可溶性岩石长期受水的化学溶蚀作用而形成。岩溶地层存在溶洞、溶沟、溶槽、溶隙及溶隙填充,尤其是溶洞顶(底)板犬牙交错,高低相差悬殊,溶洞内填充物不详。石灰岩长期受水的化学溶蚀,岩层存在着软硬不均或半岩半土、半岩半溶和斜坡岩面,钻孔进尺慢、斜坡岩面斜孔纠偏是岩溶桩基钻孔的重点和难点技术。

施工难点

由于岩溶地层的复杂的地质状况,溶沟、溶槽、溶洞等相互连通,有软塑、流塑充填物溶洞,无充填的空溶洞,钻孔会发生频繁漏浆。钻头穿透溶洞会出现泥浆骤然流失,使上部土层、松散砂土层、砂层顺钻孔陷进入空溶洞,造成地面塌陷、塌孔、卡钻、埋钻等事故。

在岩溶强发育复杂地层钻孔桩施工综合起来主要有三大难点:

1.频繁的钻孔漏浆,造成地面塌陷、塌孔、卡钻、埋钻等事故;

2.遇到斜坡岩面发生斜孔,要反复进行斜孔纠偏;

3.石灰岩层硬度大,钻孔进尺十分缓慢,施工周期长;

潜孔钻机预钻孔

就是在桩基钻孔施工前,用潜孔钻机在桩基桩位岩面上钻5~9个,直径210mm的孔洞,在桩位整体、坚硬的岩面(斜坡岩面)上人工制造破碎岩层,通过用潜孔钻机在桩基桩位岩面上钻的多个孔洞,形成“蜂窝”状的孔洞,有效地减小桩基柱状岩石体积,人为制造桩基岩层的“临空面”,能有效地削弱桩基柱状岩石的抵抗力,斜坡岩面上的孔洞能更好地与钻头刃脚形成咬合作用,防止钻头顺斜坡岩面倾斜方向偏转,从而达到纠偏斜孔。经过潜孔钻机在桩基桩位岩层预钻的多个孔洞,削弱桩基岩石的抵抗力,桩基岩层在钻头的巨大冲击能量作用下容易破碎,从而达到加快施工进度和斜坡岩面纠偏斜孔的目的。

钻孔施工

预钻孔采用SL400型潜孔钻机,SL400型潜孔钻机是一种轻型、高效多功能履带式钻机。该钻机可在多种地层上采用压缩空气潜孔钻进,配合美国英格索兰移动式压缩机XHP1017(排气量1017m3/30.3min,压力范围150-375psig),钻孔直径105~305mm,最大钻进深度213m。主要用于钻凿水井、监测井、地源热泵孔,也可用于桥梁桩基础探孔的定位和偏孔的修正、以及桩基预钻孔减小桩基岩石的硬度,从而加快桩基钻孔施工进度。采用钢套管跟进钻采技术,有效地解决覆盖层不易成孔的技术难题,主要原理为:冲击器、钎头将坚硬的岩层打碎,空气压缩机的高压气流将碎石冲出孔外。采用直径200mm钻头、配带对心和偏心扩孔钻具,五点式及多点式预先定位预打孔后,形成孔洞减小桩基岩石的硬度,预钻的多个孔洞有导向作用防止偏孔,桩基钻孔钢护筒跟进冲击钻钻孔,桩基钻孔不偏孔,进尺快,有效地提高了冲击钻机进尺速度,提高了工作效率、加快了施工进度,确保了桩基质量。

结语

岩溶强发育复杂地层钻孔桩基础施工,由于岩溶沟槽、溶洞等隐性不良地质条件的影响,客观上存在着很多不确定施工困难。石灰岩硬度大,钻孔进尺慢,岩溶强发育地层钻孔遇到倾斜岩面发生斜孔、偏孔,目前斜孔纠偏还没有一套行之有效和成熟的施工工艺和技术措施,采用潜孔钻机预钻孔削弱桩基岩石的抵抗力,加快钻孔进尺,岩面上的孔洞能更好地与钻头刃脚形成咬合作用,防止钻头顺斜坡岩面倾斜方向偏转,从而达到纠偏斜孔。潜孔钻机预钻孔在岩溶强发育地层桩基辅助施工技术,相对一些传统的基本处理方法,具有省工时、成本低、斜孔纠偏效果好等特点。(中铁十六局集团 郑先奇)

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