含粘性土卵石地层转盘式钻机钻进施工工法

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1、含粘性土卵石地层转盘式钻机钻进施工工法1前言近几年来随着城市高层建筑不断涌现，钻孔灌注桩具有满足不同承载力要求的特点，因而得到广泛应用。转盘式钻机是一种传统的钻孔桩施工设备，配备三翼钻头或牙轮钻头，在不同地层中成孔。该钻机配备施工劳动力少，成孔效率高。传统三翼钻头是一种由后三翼钻削部和前三翼钻削部构成的组合钻头，后三翼钻削部和前三翼钻削部均是由排列成棱锥形的三根翼杆及固定于这三根翼杆上的钻刀组成，并且后三翼钻削部的前钻削口径大于前三翼钻削部的后钻削口径，在实际钻削时，前三翼钻削部先将中心土层搅松，接着后三翼钻削部钻削周边土层，促使周边土层剥落，

2、通过注入泥浆使剥落的土渣排出孔外，使桩孔成型。但是钻孔灌注桩在钻孔过程中经常遇到含粘性土卵石地层，此地层往往呈密实状，由于前三翼钻削部的前端面呈锥尖状，而锥尖处的作用力小，且卵石容易打滑，导致钻进困难，施工难度大。为此，我公司开发了含粘性土卵石地层转盘式钻机钻进施工工法，对钻头的结构形式进行改进，将三翼钻头的钻尖部位改装成直径为ø219～ø325mm，长度为250～350mm的筒钻，形成一种新型的组合式钻头。该组合式钻头已获得了国家实用新型专利，专利号：ZL201020158242.0。经浙江省科技信息研究院科技查新，这种新型的组合式钻头属于填

3、补国内空白的新技术。改进后的转盘式钻机在含粘性土卵石地层中施工，达到了很理想的效果，比传统三翼钻头可缩短工期20%左右，在实际工程应用中获得很好的经济效益。2工法特点2.0.1提高成孔速度，缩短工期。组合式钻头的筒钻易将密实状的卵石层搅松，从而提高成孔速度。2.0.2提高成桩质量，发挥桩周土的摩擦力。成孔速度提高，减少了泥浆在孔内的循环时间，减少了孔壁泥皮厚度，从而减少了成桩后泥皮对桩周土摩阻力发挥的影响。162.0.3减少施工成本。成孔时间缩短，则会相应地减少施工过程中的施工用电费用及相应的现场管理费用。2.0.4节能环保。缩短工期，节约施工

4、用电，对周围环境影响将大幅降低，节能减排效益明显。2.0.5改进后的组合式钻头可在现场加工制作，操作简便。（见图2.0.5-1、图2.0.5-2）图2.0.5-1传统的三翼钻头图2.0.5-2改进后的组合式钻头3适用范围本工法适用于含粘性土卵石层、卵石层和一般粘性土层等地层的钻孔灌注桩钻进施工。4工艺原理4.0.1将本组合式钻头的中心杆连接到转盘式钻机上，转动时由转盘式钻机带动中心杆旋转，位于筒钻上的各个钻齿先钻削进入中心土层，各个钻齿的刀刃垂直作用于土层上，形成水平的钻削面，容易钻进含粘性土卵石地层。钻进时使中心土层松动，搅松的钻渣被注入的泥

5、浆悬浮起来而排出孔外，当筒钻部位全部进入该地层后，后钻削部上的三翼钻齿切削周边土层，促使该土层剥落，同样通过泥浆的提携作用将钻渣排出孔外，从而达到局部突破，全面推进的效果。（如图4.0.1所示）16图4.0.1组合钻头在含粘性土卵石地层钻进示意图4.0.2新式灌注桩用组合钻头，是在传统三翼钻头的基础上，将三翼钻头前钻削部改成筒钻，筒钻呈圆筒形，前端焊有合金钻齿，各个钻齿以钻筒的中心为圆心呈圆周排列。本结构一方面使得同一水平面上的钻削力均匀，另一方面可保证各个钻齿形成的钻削面与刀架上的三翼钻头钻齿形成的圆台形钻削面同心，使得成孔的同心度好。4.0

6、.3再在筒钻的内壁和外壁上加焊合金钻齿，本结构可减少钻筒壁面的磨损，还起到辅助搅松土层的作用。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程（如图5.1）16施工准备工作桩位测量定位埋设护筒钻机就位钻进成孔一次清孔吊放钢筋笼安放导管二次清孔灌注水下砼钻机移位泥浆循环系统废浆处理钢筋笼制作自拌或商品砼图5.1工艺流程图165.2操作要点5.2.1施工准备1、根据施工组织设计，合理安排泥浆池、沉淀池的位置与容量，以及各台桩机的施工顺序。2、钻头改造制作根据工程地质及桩径情况，设计制作组合式钻头。组合式钻头中的筒钻部分采用ø219～ø325mm焊接钢管、

7、天王星牌桩机合金钻头等材料制作，其余部分的构造与制作同传统的三翼钻头，（如图5.2.1-1所示）。图5.2.1-1组合式钻头根据桩径的大小，将三翼钻头的钻尖部位改装成不同直径的筒钻，筒钻所选用的焊接钢管为：桩直径为Ø600mm、Ø700mm的钻头用Ø219mm焊接钢管，壁厚为18～20mm，长度为250mm左右；桩直径为Ø800mm、Ø900mm的钻头用Ø245mm焊接钢管，壁厚为20～22mm，长度为280～300mm；桩直径为Ø1000mm、Ø1200mm的钻头用Ø299～Ø325mm焊接钢管，壁厚为22～25mm，长度为320～350mm

8、。筒钻顶端镶嵌合金钻齿（合金钻齿伸出钢管顶端长度及间距根据地质报告中卵石粒径确定）。另外，在距钢管顶端适当位置的钢管内、外壁上均布置合金钻齿，主要起保