论文部分内容阅读
摘要： 结合浙江北部沿海某电厂工程，进行滨海沉积土中旋挖钻与回旋钻成孔试验，试验表明：保证施工组织合理、施工工艺符合规范的前提下回旋钻成孔时间和旋挖钻成孔时间差别不大；在含水量高、液性指数高的淤泥质粉质粘土层中，旋挖钻成孔桩有明显坍孔和缩径现象，沉渣厚度过厚，影响桩基工程质量，回旋钻成孔桩质量良好。
关键词：旋挖钻；回旋钻；沉渣厚度；孔壁稳定；滨海沉积土
引言
旋挖钻孔施工是利用钻杆和钻斗的旋转，以钻斗自重并加液压作为钻进压力，使土屑装满钻斗后提升钻斗出土。通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置换护壁，反复循环而成孔。具有施工速度快、成孔质量好、环境污染小、操作灵活方便、安全性能高及适用性强等优势。回旋钻成孔灌注桩，又称正反循环成孔灌注桩，是用一般地质钻机在泥浆护壁条件下，慢速钻进，通过泥浆排渣成孔，灌注混凝土成桩，为国内最为常用和应用范围较广的成桩方法。可用于各种地质条件，各种大小孔径（300mm~2000mm）和深度（40m~100m），具有护壁效果好、成孔质量可靠、施工无噪音、无震动、无挤压、机具设备简单、操作方便、费用较低等特点。本文结合浙江北部沿海某电厂工程，对旋挖钻和回旋钻施工φ800mm钻孔灌注桩成孔质量对比研究。
一、工程概况
浙江北部沿海某电厂工程场地东南临近杭州湾，西北为杭嘉湖平原，西南依九龙山低山丘陵，地貌上属于钱塘江河口海岸冲积-滨海沉积平原。场地地基土分布十分复杂，主要由第四系浅海-滨海相-陆相沉积，上部为厚约30m左右的②1流塑-软塑的淤泥质土和松散~稍密的粉土或砂土，具有含水量高、孔隙比大、高压缩性、抗剪强度小、承载力低的特性，一般无法满足电厂主要建构筑物对承载力和变形的要求，需进行地基处理。
二、试验方案
（一）试验设备
试验设备采用JJC-1D型灌注桩孔径检测系统，它由笔记本电脑（打印机）、JJC-1D微机检测仪、JJY-2型（或JJY-5型）井径仪、电动绞车（JC-1B型）和各种必需的配套装备组合而成。该系统在设计中考虑到施工现场的工作环境较差，其最大特点是注重装备的轻便和实用，既保证检测必要的精度，又具有良好的配套性和可操作性。上位机采用笔记本电脑进行上位机检测，通过与下位机进行串行通讯，实现灌注桩成孔检测的数字化，具有操作简便、界面美观、资料存储和处理方便、快捷等特点，配备便携式打印机可现场打印资料，是已被广泛使用的JJC-1A灌注桩孔径检测系统的更新换代产品，可大大提高工程检测工作中的效率和质量。
（二）试验方案
试验采用回旋钻成孔桩3根（桩号分别为A19、A51和A58），旋挖钻成孔桩3根（桩号分别为A34、S1、S2），这两种成孔施工方法的泥浆比重都控制在1.30左右。6根试桩的设计参数见表1。
三、试验结果分析
用来评价成孔质量的两个关键因素是：成孔时间和孔底沉渣厚度。并结合孔径纵向断面图，分析了桩身直径的详细情况。
（一）成孔时间分析
成孔时间是影响施工工期的重要因素。成孔时间越短，成孔质量越好。成孔时间越短，周围土体在成孔后向桩位中心方向回缩的土压力就越大，进而增大摩擦力，提高成孔质量。同时，成孔时间越短，堆积在孔壁的泥皮越薄，从而影响到成孔后桩身与周围土体的摩擦力越大，成孔质量好。成孔时间越长，土压力发生重分布，向桩位中心方向坍塌的回缩的土压力逐渐减小。由于土压力是一个骤减过程，所以成孔时间越短越好。表3为成孔时间对比结果，在保证施工组织合理、施工工藝符合规范的前提下，回旋钻成孔的3根桩成孔用时与旋挖钻成孔的3根桩成孔用时基本一样，对施工总工期的影响不大。
（二）孔底沉渣厚度分析
孔底沉渣厚度一般是指二次清孔时所测得的孔底沉渣值。表4为孔底沉渣厚度对比分析，第一次检测时，旋挖钻和回旋钻成孔桩的沉渣厚度相差不大，第二次成孔后检测发现，旋挖钻成孔桩的沉渣厚度是回旋钻成孔沉渣厚度的80倍左右，沉渣强度低、压缩性高，引起桩沉降过大，沉渣厚度过厚，严重影响单桩竖向承载力。
（三）孔径纵向断面图对比分析
试验发现，旋挖设备施工φ800mm桩功效低，设备损坏严重，损坏后更换维修时间长，不利于施工进度。由于桩孔的体积小，补浆有难度，补足泥浆后泥浆面横溢地面，同时旋挖钻孔取土后需要在孔边临时堆放，部分泥浆同时带出，引起施工场地文明施工形象差。
本工程②1层淤泥质粉质粘土含水量高，液性指数高，粘聚力小，旋挖式取土采用内静态泥浆护壁，圆柱形钻头提升时易使钻头下局部空间产生“真空”，同时钻头上下提动与泥浆相对运动造成对孔壁的过快损坏，很容易造成孔壁坍塌，不利于孔壁稳定。图1和图2分别是六根试桩孔位的成孔质量检测曲线图。
由图看出，回旋转成孔试桩成孔后、成孔后6小时和成孔后12小时三个不同时间段的检测结果较好，孔内孔径、垂直度、桩孔偏心距和孔深检测符合规范要求，孔壁稳定，没有出现明显坍孔或缩进现象。3根旋挖钻成孔试桩成孔后，对孔内直径、垂直度、桩孔偏心距和孔深检测结果还好，但上部扩孔比较大。旋挖钻成孔4个小时后，对孔内垂直度、桩孔偏心距合格，试桩设计桩径800mm，现场实测桩径A34试桩最小只有621mm，S1试桩最小只有630mm，S2试桩最小只有627mm。A34设计孔深63.80m，实测只有61.51m，S1设计孔深63m，实测只有59.1m，S2设计孔深61m，实测只有58.2m，有明显坍孔和缩径现象。
四、结论
通过对浙江北部沿海某电厂工程试桩成孔质量研究表明，可以得到以下结论：
保证施工组织合理、施工工艺符合规范的前提下回旋钻成孔时间和旋挖钻成孔时间差不多，对施工工期影响不大。
在含水量高、液性指数高的淤泥质粉质粘土层中，旋挖钻成孔桩有明显坍孔和缩径现象，回旋钻成孔桩情况良好。
在含水量高、液性指数高的淤泥质粉质粘土层中，旋挖钻成孔桩沉渣厚度过大，不符合规范要求，影响桩基工程质量。回旋钻成孔桩沉渣厚度符合规范要求。
参考文献：
[1]张忠苗. 桩基工程[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2007.
[2]单志和，吴志才，冯双. 旋挖钻机在钻孔桩施工中的应用[J]. 西部探矿工程，2002，(5).
[3]周政. 旋挖钻机在基础工程中的应用[J]. 工程科技，2008，(1).
[4]邵建丽，陈霞. 旋挖钻机在地铁三号线4标钻孔桩施工中的应用[J].隧道建设，2008，(6).
[5]徐志超. 旋挖钻机钻进泥岩及硬塑黄土地层打滑原因分析及处理[J]. 探矿工程，2008，(12).
[6]李少云，周晓霞. 回旋钻机在高密度灌注桩施工中的技术革新[J]. 水利建设与管理，2006，(7).
[7]张立军. 浅谈回旋钻机深孔钻桩成孔[J]. 科学之友，2007，(7).
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：旋挖钻；回旋钻；沉渣厚度；孔壁稳定；滨海沉积土
引言
旋挖钻孔施工是利用钻杆和钻斗的旋转，以钻斗自重并加液压作为钻进压力，使土屑装满钻斗后提升钻斗出土。通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置换护壁，反复循环而成孔。具有施工速度快、成孔质量好、环境污染小、操作灵活方便、安全性能高及适用性强等优势。回旋钻成孔灌注桩，又称正反循环成孔灌注桩，是用一般地质钻机在泥浆护壁条件下，慢速钻进，通过泥浆排渣成孔，灌注混凝土成桩，为国内最为常用和应用范围较广的成桩方法。可用于各种地质条件，各种大小孔径（300mm~2000mm）和深度（40m~100m），具有护壁效果好、成孔质量可靠、施工无噪音、无震动、无挤压、机具设备简单、操作方便、费用较低等特点。本文结合浙江北部沿海某电厂工程，对旋挖钻和回旋钻施工φ800mm钻孔灌注桩成孔质量对比研究。
一、工程概况
浙江北部沿海某电厂工程场地东南临近杭州湾，西北为杭嘉湖平原，西南依九龙山低山丘陵，地貌上属于钱塘江河口海岸冲积-滨海沉积平原。场地地基土分布十分复杂，主要由第四系浅海-滨海相-陆相沉积，上部为厚约30m左右的②1流塑-软塑的淤泥质土和松散~稍密的粉土或砂土，具有含水量高、孔隙比大、高压缩性、抗剪强度小、承载力低的特性，一般无法满足电厂主要建构筑物对承载力和变形的要求，需进行地基处理。
二、试验方案
（一）试验设备
试验设备采用JJC-1D型灌注桩孔径检测系统，它由笔记本电脑（打印机）、JJC-1D微机检测仪、JJY-2型（或JJY-5型）井径仪、电动绞车（JC-1B型）和各种必需的配套装备组合而成。该系统在设计中考虑到施工现场的工作环境较差，其最大特点是注重装备的轻便和实用，既保证检测必要的精度，又具有良好的配套性和可操作性。上位机采用笔记本电脑进行上位机检测，通过与下位机进行串行通讯，实现灌注桩成孔检测的数字化，具有操作简便、界面美观、资料存储和处理方便、快捷等特点，配备便携式打印机可现场打印资料，是已被广泛使用的JJC-1A灌注桩孔径检测系统的更新换代产品，可大大提高工程检测工作中的效率和质量。
（二）试验方案
试验采用回旋钻成孔桩3根（桩号分别为A19、A51和A58），旋挖钻成孔桩3根（桩号分别为A34、S1、S2），这两种成孔施工方法的泥浆比重都控制在1.30左右。6根试桩的设计参数见表1。
三、试验结果分析
用来评价成孔质量的两个关键因素是：成孔时间和孔底沉渣厚度。并结合孔径纵向断面图，分析了桩身直径的详细情况。
（一）成孔时间分析
成孔时间是影响施工工期的重要因素。成孔时间越短，成孔质量越好。成孔时间越短，周围土体在成孔后向桩位中心方向回缩的土压力就越大，进而增大摩擦力，提高成孔质量。同时，成孔时间越短，堆积在孔壁的泥皮越薄，从而影响到成孔后桩身与周围土体的摩擦力越大，成孔质量好。成孔时间越长，土压力发生重分布，向桩位中心方向坍塌的回缩的土压力逐渐减小。由于土压力是一个骤减过程，所以成孔时间越短越好。表3为成孔时间对比结果，在保证施工组织合理、施工工藝符合规范的前提下，回旋钻成孔的3根桩成孔用时与旋挖钻成孔的3根桩成孔用时基本一样，对施工总工期的影响不大。
（二）孔底沉渣厚度分析
孔底沉渣厚度一般是指二次清孔时所测得的孔底沉渣值。表4为孔底沉渣厚度对比分析，第一次检测时，旋挖钻和回旋钻成孔桩的沉渣厚度相差不大，第二次成孔后检测发现，旋挖钻成孔桩的沉渣厚度是回旋钻成孔沉渣厚度的80倍左右，沉渣强度低、压缩性高，引起桩沉降过大，沉渣厚度过厚，严重影响单桩竖向承载力。
（三）孔径纵向断面图对比分析
试验发现，旋挖设备施工φ800mm桩功效低，设备损坏严重，损坏后更换维修时间长，不利于施工进度。由于桩孔的体积小，补浆有难度，补足泥浆后泥浆面横溢地面，同时旋挖钻孔取土后需要在孔边临时堆放，部分泥浆同时带出，引起施工场地文明施工形象差。
本工程②1层淤泥质粉质粘土含水量高，液性指数高，粘聚力小，旋挖式取土采用内静态泥浆护壁，圆柱形钻头提升时易使钻头下局部空间产生“真空”，同时钻头上下提动与泥浆相对运动造成对孔壁的过快损坏，很容易造成孔壁坍塌，不利于孔壁稳定。图1和图2分别是六根试桩孔位的成孔质量检测曲线图。
由图看出，回旋转成孔试桩成孔后、成孔后6小时和成孔后12小时三个不同时间段的检测结果较好，孔内孔径、垂直度、桩孔偏心距和孔深检测符合规范要求，孔壁稳定，没有出现明显坍孔或缩进现象。3根旋挖钻成孔试桩成孔后，对孔内直径、垂直度、桩孔偏心距和孔深检测结果还好，但上部扩孔比较大。旋挖钻成孔4个小时后，对孔内垂直度、桩孔偏心距合格，试桩设计桩径800mm，现场实测桩径A34试桩最小只有621mm，S1试桩最小只有630mm，S2试桩最小只有627mm。A34设计孔深63.80m，实测只有61.51m，S1设计孔深63m，实测只有59.1m，S2设计孔深61m，实测只有58.2m，有明显坍孔和缩径现象。
四、结论
通过对浙江北部沿海某电厂工程试桩成孔质量研究表明，可以得到以下结论：
保证施工组织合理、施工工艺符合规范的前提下回旋钻成孔时间和旋挖钻成孔时间差不多，对施工工期影响不大。
在含水量高、液性指数高的淤泥质粉质粘土层中，旋挖钻成孔桩有明显坍孔和缩径现象，回旋钻成孔桩情况良好。
在含水量高、液性指数高的淤泥质粉质粘土层中，旋挖钻成孔桩沉渣厚度过大，不符合规范要求，影响桩基工程质量。回旋钻成孔桩沉渣厚度符合规范要求。
参考文献：
[1]张忠苗. 桩基工程[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2007.
[2]单志和，吴志才，冯双. 旋挖钻机在钻孔桩施工中的应用[J]. 西部探矿工程，2002，(5).
[3]周政. 旋挖钻机在基础工程中的应用[J]. 工程科技，2008，(1).
[4]邵建丽，陈霞. 旋挖钻机在地铁三号线4标钻孔桩施工中的应用[J].隧道建设，2008，(6).
[5]徐志超. 旋挖钻机钻进泥岩及硬塑黄土地层打滑原因分析及处理[J]. 探矿工程，2008，(12).
[6]李少云，周晓霞. 回旋钻机在高密度灌注桩施工中的技术革新[J]. 水利建设与管理，2006，(7).
[7]张立军. 浅谈回旋钻机深孔钻桩成孔[J]. 科学之友，2007，(7).
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。