回转取芯钻技术在人工挖孔桩基岩开挖中应用

1、回转取芯钻技术在人工挖孔桩基岩开挖中应用摘要：以金沙江向家坝水电站库区四川省宜宾市屏 山县锦屏镇迁建新址高切坡治理工程为例，阐述回转取芯钻 技术在人工挖孔桩基岩开挖中的应用，并对在运用该技术过 程中如何根据特殊施工环境、满足设计要求、采取保证施工 质量和安全的各项措施进行总结。关键词：回转取芯基岩开挖应用中图分类号:tu74文献标识码：a文章编号:1007-3973（2013） 009-003-021工程概况1. 1工程地理位置与交通状况四川省宜宾市屏山县锦屏镇迁建新址高切坡治理工程 位于锦屏镇新址区的南西部，为四川省屏山县锦屏镇新址迁 建红线内三地块高切坡和红线外移民过渡安置房高切坡的 滑坡

2、加固治理工程。宜屏公路在场区下通过，交通便利。1.2工程地质概述高切坡区第四系松散堆积物主要为残坡积物（q4edl）, 下伏基岩为侏罗系中统遂宁组（j2sn）地层：q4edl：厚度3.119. 3m,成分复杂，表层0.5m为灰黑 色耕植土；下部为红褐色、棕红色、灰褐色、灰绿色粉质粘 土及粉土夹碎石，碎石含量为5%20%,夹有大块石（孤石 含量3035%） 土体含水性和透水性较好。j2sn：紫红色泥岩、粉砂质泥岩夹少量粉砂岩及细砂岩, 一般含钙质，相对上部覆盖层为相对隔水层。新址区地下水类型主要为第四系孔隙水，部分通过基岩风化卸荷裂隙向下渗入，另一部分则以泉水的形式在坡面排 出。地下水埋深浅，一

3、般为1.402. 60m,地下水动态季节 变化明显。覆盖层与基岩层接触面为地下水活跃带，易形成软弱 带，构成潜在滑移面，在上部土体和水压力作用下，可能沿 岩土分界面滑移。1. 3施工环境概况屏山县锦屏镇迁建新址在施工开挖过程中，红线内三地 块高切坡区发现地表裂缝并有滑移变形趋势：（1） 11#楼（za 型桩侧）东南侧墙脚散水被挤压破坏；（2）路堤墙（za型桩 侧）开裂和位移；（3）路肩墙（zb型桩侧）有4处开裂变形;（4）8幢楼（zc型桩侧）内部发现数条裂缝。红线外过渡安置房高切坡也发现地表裂缝并有滑移变 形：3幢、4幢、12幢后山坡（zd型桩后边坡）出现有拉裂 缝。1.4工程设计概况在红线内

4、三地块高切坡，对高切坡变形体采用抗滑桩结 合坡体深部排水综合治理措施。在11#楼与8幢之间高切坡 设置三排抗滑桩进行加固(从下至上分为za、zb、zc型抗 滑桩)，深部排水孔在原高切坡挡墙位置，并伸入坡体内部。 其中za型抗滑桩9根，设计桩体长度11m； zb型桩25根， 设计桩体长度23m； zc型抗滑桩11根，设计桩体长度28m。 za、zc型桩体截面尺寸为2mx5m, zb型桩截面尺寸为 2m。在红线外过渡安置房高切坡，对高切坡采用桩板式挡土 墙(zd型桩)结合坡体排水系统综合治理措施，桩板式挡墙 布置在滑坡的前缘。zd型抗滑桩27根，设计桩体长度为16m, 型桩截面尺寸为2mg。2人工

5、挖孔桩施工方案选择(1) 覆土层土方开挖。桩孔覆土层人工开挖，其中孤 石开挖采用人工靈凿改小开挖，此处不再赘述。(2) 基岩开挖。基岩开挖分为强风化层开挖和中风化 层开挖。(3) 强风化层基岩开挖。强风化层基岩开挖采用风镐 开挖，此处不再赘述。(4) 中风化基岩开挖。中风化基岩主要为紫红色泥岩、 粉砂质泥岩夹少量粉砂岩及细砂岩，含钙质，故开挖拟采用 以下两种施工方案。方案一：风动凿岩机钻孔爆破开挖。优点：进度快，劳动强度小，成本低，技术成熟。缺点：对孔壁基岩和土体扰动过大，断面尺寸较难控制, 超挖量较大，桩体混凝土工程量增加；周边房屋或挡墙距桩 孔很近，对房屋或挡墙地基有较大影响，可能发生孔体

6、垮塌, 加剧房屋主体或挡墙变形；桩孔深度较大，地下水位较高， 至使装药、塞孔、连接电雷管导线等爆破作业难度增加，加 大施工安全隐患。方案二：回转取芯钻技术开挖。回转取芯钻技术开挖，即采用钻孔取芯机在桩孔周边开 挖线钻孔取芯，使桩孔周围形成空心槽，然后在桩孔中心部 位采用凿岩机打孔，实施松动爆破，然后用卷扬机将石块运 出孔外。或采用风镐将空心槽间岩体破碎改小，利用卷扬机 将石块运出孔外。优点：对基岩和成型土层孔体的扰动小；对房屋地基的 影响几乎为零；开挖断面尺寸较易控制，成孔齐整，超挖量 较小，只增加少量桩体混凝土工程量。缺点：进度较慢，劳动强度大，成本较高。根据以上两种施工方案特点，为最大限度

7、满足设计意 图，并结合本工程实际的施工环境，本工程采用了第二种施 工方案即回转取芯技术进行基岩中风层开挖，采用风镐将空 心槽间岩体破碎改小，利用卷扬机将石块运出孔外。3机具加工和钻具的选择卷扬机架采用50©5钢管，根据卷扬机自重和额定荷 载、桩孔断面形状尺寸等进行核算，在每个桩孔井圈混凝土 强度满足承载要求后进行搭建。为保证施工安全，卷扬机架 为固定式。每2个桩孔(或3个桩孔)配备1台4kw电控卷 扬机、1台三相5. 5kw立式回转取芯钻机和1台风镐，根据 桩孔开挖工艺要求进行两序(或三序)流水作业，以提高施 工进度和机械设备效率。钻机取芯筒直径为108mm,长度为 650mm,有效

8、钻孔深度500mm以上。4施工技术和方法(1) 清理取芯切割基面：桩孔人工开挖至中风化泥岩 后，清理基岩开挖面，不能留有浮確，并校正桩孔轴线和开 挖边线。(2) 安装水管路和安装钻孔取芯机：基面清理完毕后,用卷扬机将钻孔取芯机调入孔内。将钻机取芯筒紧贴钢筋轻 护壁面，调整钻机取芯筒的斜率(约为1/51/6,保证桩孔 开挖断面尺寸，不致缩孔)，以备开挖。在操作过程中需用 水冷却钻机取芯筒、润滑钻牙和排放钻渣。水管采用15cm 胶质软管为宜，由孔外主水管道接入。(3)钻孔：检查管路、电路、机位处于安全位置和状态，保证孔内操作 人员安全防护措施到位，待孔外安全看护人员到位后，开始 钻孔取芯。刚开钻时

9、，操作人员应固定好机位，避免孔位偏 差，以保证成孔截面，此时应保持慢速，待钻入5-10cm后才能加快速度钻进。(4) 取芯：钻孔深度一般为58mm左右，钻进过程中，冷却水适量，过多则孔底排水困难，过少则磨损钻具，若钻 具温度过高，会影响钻进效率。钻孔到位后，用倒顺开关退 出钻具，取出岩芯，进行下一钻孔取芯。(5) 劈裂切割：沿桩孔护壁内沿一周钻孔取芯后，桩 孔中心基岩呈环岛型，四周均有劈裂切割临空面。然后采用 风镐进行人工劈裂，将劈裂石块吊出孔外。(6) 清理下一基面进入下一开挖循环。5施工质量和注意事项(1) 钻进角度的控制。在钻进取芯过程中，钻进角度由操作人员掌握，其角度 与护壁内壁的倾斜

10、度和单循环钻进长度有关，若掌握不好将 出现超挖或欠挖，影响成孔形状和桩芯论浇筑质量。(2) 校正桩孔轴线、清理欠挖。每一开挖循环完成并清理基面后，重新校正桩孔轴线， 划定桩孔最小开挖边线，若发现上一循环存在欠挖的情况及时进行修正。(3)缩短基岩暴露时间,防止岩壁风化。该工程部分桩孔深度近30m,桩身锚固段大于10m,需进行20个开挖循环才能满足设计要求。单孔基岩开挖时间 至少需用15日以上，开挖好的岩壁须刷水灰比为0.5的水 泥浆，防止岩壁风化。为防止桩孔长期被雨水浸泡，雨季施 工需安排专人负责桩孔抽排水。(4)及时浇筑论。成孔后的桩孔应及时进行孔槽验收、安装钢筋笼、浇筑腔，避免桩孔长时间暴露

11、，防止孔壁变形、垮塌和水蚀风化, 以保证桩体承载力。6施工安全(1)岗前教育培训。对准备上岗的操作人员进行安全教育和操作技能培训，明确施工安全要点、安全防护措施、 孔内操作危险源等。(2)廉工变形监测。在桩孔井圈混凝土上设置监测点,每天对每一监测点测量一次，及时采集数据，分析数据，作 到对每一孔的岩层变化情况都心中有数。出现危险情况应及 时撤离施工点。(3) 清理孔口。在进行钻孔取芯时，孔口需派专人看护。并及时清理孔口，距桩孔边缘5m以内不有任何杂物, 理顺管路、线路。(4) 定期检查和维护孔口安全防护架以及吊装机具设 施。(5) 作好施工场地内排水工作，防止雨水倒灌入孔内。7结语本工程桩体基岩锚固段开挖采用