(完整版)旋挖钻机在硬质岩层中的应用

浅谈分级钻进在硬质岩层旋挖钻孔中的应用

浅谈分级钻进在硬质岩层旋挖钻孔中的应用中铁六局集团太原铁路建设有限公司山西省太原市030000论文摘要：旋挖钻机施工速度快，成孔效率高，可以适用于多种地层中成孔，但是在硬岩中的钻进成孔，研究和应用的并不是太充分。

本文以勐绿高速11标土洞新寨3号大桥桩基施工实例为载体，针对大孔径硬岩在利用旋挖钻施工时进尺缓慢的问题，提出了分级扩孔的施工工艺。

并通过在施工过程中，调整不同的取芯直径、扩孔直径、扩孔次数等施工参数，获取综合进尺数据进行对比，确定了采用分级钻进工艺的分级标准和分级级数，找到最快最优的施工工艺。

同时阐述了钻头质量对钻进过程的影响和钻头的消耗问题，从而尽可能的减少钻头的消耗和材料的浪费，达到快速钻进，减少成本，为硬质岩层中大孔径桩基旋挖钻机施工提供有益的参考。

关键词：硬岩桩基；旋挖钻进；分级扩孔施工一、工程实例土洞新寨3号大桥桥梁全长326m,主墩基础采用直径2.5米的钻孔灌注群桩基础，为端承桩，共计36根，桩长均为70m，全部采用旋挖钻机施工。

施工地点位于山谷小溪处，岩层主要以砂岩、硅质岩为主，中风化岩层比例较多，质地坚硬，岩芯较完整，钻进速度缓慢，解决在该部分岩层钻进速度缓慢是本论文研究的主要重点。

在桩基旋挖施工中，前面约10米为强风化岩层，使用旋挖钻机正常施工，一天内基本可以施工完成强风化层。

旋挖至中、若风化层时由于岩质过硬，桩径过大，旋挖进尺过慢，且钻头损耗严重。

二、施工情况本桥原设计桩基长度为70米，初期施工时，开始采用旋挖钻机普通施工，此种施工工艺，更换钻头次数频繁，钻进辅助工时较多,效率较低，且截齿消耗量较大。

在桩基前8米，地层较弱，直接采用φ2.5钻头一天内可一次性到位。

但进入中、若风化岩层后，虽已采用分级施工工艺，但岩层过硬，整体施工效率仍极其低，旋挖施工37天只进尺42米，综合进尺为1.1m/天，尤其在钻进10米之后，每日进尺不足50cm。

本桥主墩桩基原设计长度为70米，按照目前施工情况，完全无法满足本桥施工工期的要求，且钻头损耗率极大，施工成本过高。

旋挖钻机硬岩钻进技术

旋挖钻机硬岩钻进技术1.硬岩工程性质1.1硬岩强度与承载力根据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001中，对岩石坚硬程度分类：表1岩石坚硬程度分类单位(MPa)坚硬程度坚硬岩较硬岩较软岩软岩极软岩饱和单轴抗压强度f r >6060≥f r＞30 30≥f r＞15 15≥f r＞5 f r≦5单轴抗压强度60≥f r＞30 MPa，岩石即属于较硬岩范围，常见岩石如钙质砾岩、泥质砂岩、泥质灰岩、强风化花岗岩、正长岩等。

单轴抗压强度f r>60 MPa，岩石属于坚硬岩范围，常见岩石如钙质砂岩、石灰岩、花岗岩、玄武岩及安山岩等。

岩石的单轴抗压强度是通过勘探钻机取芯在实验室内测定的强度参数，未能全面反映岩石所在地层的工程性质，因此除单轴抗压强度外，判定岩石强度还有其他的指标，其中最重要的是地基承载力特征值(f ak)，指通过原位试验确定该岩石地层可承受上部荷载的能力，绝大多数地质报告提供的岩层强度指标也都是承载力指标。

表2 岩石性质与地基承载力对应表单位(KPa)风化程度强风化中风化微风化硬质岩石700～1500 1500～4000 ≥4000软质岩石600～l000 l000～2000 ≥2000 由于硬质岩石所具备的高强度和高承载力，使得它可以作为建筑物或构筑物基础良好的持力层，因此在桩基础施工领域中，往往要求端承桩（入岩桩）桩端深入中风化岩层≥0.5米或者≥1.5倍桩径距离。

1.2 岩石强度的影响因素影响岩石强度的因素是多方面的：1.矿物成分岩石的矿物成分对岩石的物理力学性质产生直接影响，如石英比例含量高的石英岩强度高于方解石比例含量高的大理岩。

2.结构常见的结构有结晶连接的岩石和胶结物连接的岩石，结晶颗粒大小和胶结联结的形式都对岩石强度有重要影响。

3.构造主要是指矿物成分在岩石中分布的不均匀性和岩石结构的不连续性，如片状构造、板状构造、千枚状构造等。

4.水岩石被水饱和后强度有所降低，岩石孔隙度越大，水的软化性表现的越明显。

旋挖钻机在岩石地层施工中的应用

旋挖钻机在岩石地层施工中的应用摘要：本文通过旋挖钻机在中风化砾岩地层施工的工程实例，详细介绍了施工过程中旋挖钻机钻具的配置、应注意的事项。

希望能对旋挖钻机在同类地层施工提供参考借鉴。

关键词：旋挖钻机牙轮岩芯筒钻机锁钻杆截齿钻头1 概述1.1工程概况九江某发电厂江西省九江市东郊，庐山北麓，北临长江，西靠九江长江大桥和京九铁路，水源充足，交通便利，地理环境十分优越。

该电厂烟囱区天然地基承载力无法满足要求，因此在该部位采用桩基，共布置88根、桩径800mm 钻孔灌注桩，要求桩端进入中风化砂砾岩不小于1m。

1.2地层情况烟囱地段根据钻孔揭露的地层情况为（详见剖面图FA00881S-G0101-009～010和FA00881S-G0101-023）：第（1-1）层杂填土：松散-稍密，承载力特征值fak=75kPa；厚度1.8-4.5米，平均厚度3.27米。

不适宜作为建筑物天然地基持力层，需清除或进行地基处理。

第（5）层粘土：棕红色、棕黄色网纹状，硬塑，承载力特征值fak=300kPa，压缩模量Es=12.0MPa；厚度8.7-11.8米，平均厚度10.29米。

可作为建筑物的天然地基。

第（8-1）粉质粘土混角砾层：棕黄色，粉质粘土呈可塑-硬塑状，碎石、角砾粒径0.5-5.0cm，碎石最大粒径达10cm，呈稍密-中密状，圆锥重型动力触探试验统计值N63.5=8.8击，承载力特征值fak=300kPa；压缩模量Es=14.0MPa，厚度4.65-9.30米，平均厚度6.56米。

可作为建筑物的天然地基，但该层埋深较大，难于采用。

第（8-2）粉质粘土混角砾层：红褐色，粉质粘土呈可塑-软塑状，角砾粒径0.5-2.0cm，呈稍密-松散状，圆锥重型动力触探试验统计值N63.5=4.1击，承载力特征值fak=175kPa；压缩模量Es=10.0MPa，该层在局部冲沟地段28米以下由于含水量的增加而呈软塑状，具高压缩性。

厚度4.0-12.10米，平均厚度7.81米。

硬质岩层旋挖钻扩孔法施工技术

硬质岩层旋挖钻扩孔法施工技术硬质岩层旋挖钻扩孔法施工技术硬质岩层是指岩石硬度较高、抗压能力较强的岩石层。

在土木工程中，遇到硬质岩层的处理常常成为施工方面的难题。

硬质岩层的开凿和钻孔一直是困扰工程施工人员的关键技术，而硬质岩层旋挖钻扩孔法施工技术就是解决这一问题的重要途径之一。

硬质岩层旋挖钻扩孔法施工技术是利用旋挖钻具在硬质岩层进行钻孔并扩孔的施工方法，通过钻探和扩孔的组合操作，达到灵活控制孔径、提高工作效率的目的。

硬质岩层的旋挖钻扩孔法施工技术主要包括以下几个关键技术要点：1. 钻具选择：硬质岩层钻探通常采用钨钢镶嵌合金钻具，其硬度和耐磨性能优于传统的钻具材料。

钻棒的直径和长度要根据岩层的硬度和厚度进行选择，通常直径在50-150mm之间。

2. 钻进方式：硬质岩层的钻进方式主要包括旋挖和冲刷两种方式。

旋挖钻孔适用于较硬的岩层，通过钻具旋转和推进的同时进行岩屑的清理。

冲刷钻孔适用于较软的岩层，通过高压水流冲刷岩屑，提高钻进的速度。

3. 钻进速度控制：硬质岩层的钻进速度一般比较慢，需要根据岩层的硬度和类型进行合理的控制。

钻进速度过快容易导致钻头丢失、钻具损坏等问题，速度过慢又会降低施工效率。

因此，钻进速度的控制需要根据具体情况进行调整。

4. 钻杆的使用和维护：硬质岩层的钻进过程中，钻杆受到的载荷较大，容易出现断裂和折损等问题。

因此，在使用钻杆前需要进行全面的检查和保养，避免存在质量问题的钻杆使用。

同时，在钻进过程中要及时观察钻杆的磨损情况，及时更换或修复损坏的钻杆。

5. 岩屑的清理：硬质岩层的钻探过程中产生的岩屑需要及时清理，防止堵塞孔道，影响钻探效果。

常用的清理方法包括冲击清理、气体清理和机械清理等，可以根据具体情况选择最合适的方法。

6. 钻孔的扩大：在岩层钻进到设计深度后，需要对孔径进行扩大，以满足后续工程施工的需要。

常用的扩孔方法包括全孔径挖掘法和半孔径挖掘法，根据岩层的硬度和厚度选择合适的方法，并通过适当的增加挖掘力度和控制转速等方式进行施工。

旋挖钻机在岩质较硬的石灰岩地层钻孔桩施工工法

旋挖钻机在岩质较硬的石灰岩地层钻孔桩施工工法随我国近年来工业水平发展，旋挖钻机功率和扭矩也在增大，从而能够满足进行岩石钻进的需要，本文重点介绍，大功率旋挖钻在石灰岩地质条件下钻进成孔的施工方法。

从而减少冲击钻及人工钻孔桩爆破的噪声、泥浆等对施工现场环境的影响，增加施工科技含量。

1前言旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械，近年在中国的桥梁施工中，已经成为桩基施工的主力军，旋挖钻机配合不同钻具，适应于干式(短螺旋)、湿式(回转斗)及岩层(岩心钻)的成孔作业，具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活，施工效率高及多功能等特点。

旋挖钻机的额定功率一般为125～450kW，动力输出扭矩为120～400kN·m，最大成孔直径可达1.5～4m，最大成孔深度为60～90m，可以满足各类大型基础施工的要求。

在地质坚硬地区桥梁施工中，常用桩基施工方法为人工挖孔桩法和冲击钻法。

人工挖孔法由于桩基施工周期较长，技术落后，而且由于需要进行爆破作业，危险隐患较大，逐渐被淘汰；采用冲击钻进行施工也存在一定问题，主要体现为在地质较硬的岩层冲击钻成孔速度极慢，甚至出现全天不进尺现象，如果地质溶岩较发育，经常出现卡钻情况，一但出现卡钻情况，一根钻孔桩的施工经常需要1-3个月的时间，甚至更长。

采用旋挖钻机进行桩基施工，不仅施工速度大幅提高，施工成本大幅降低，在施工质量方面也体现出明显的优越性，如哈大高铁沈阳段，中铁九局桩基施工95%以上的工程量是由旋挖钻完成的，在因动迁原因严重制约开工时间的情况下，桥梁主体施工工期提前一年完成。

旋挖钻机与桩基工程及施工工艺结合的非常密切，由于旋挖钻机的大量应用只是在近几年，我国当前尚未有较完善的旋挖钻机施工规范，尤其对地质坚硬的岩层钻孔桩施工，没有开展较系统的工法研究。

本文以由***集团**建设有限公司承建的**市甘南路、棋南线BT工程子项目xxxx及延伸工程为依托，重点介绍旋挖钻机在岩质较硬的中风化、微风化石灰岩（强度在30-50MPa之间）地层钻孔桩施工工法，为同类地层的旋挖钻机钻孔桩施工提供参考。

旋挖钻在岩石中钻进方法

旋挖钻在岩石中钻进方法
旋挖钻是一种常用的钻进岩石的方法，下面是其主要的流程和步骤：
1. 准备工作：确定钻孔位置和路径，清理工作面，安装钻井设备。

2. 钻井井段：先使用重锤或锤夹等工具将岩石表面敲碎，进而利用旋挖钻机的旋转作用和钻杆的推进力将岩石钻进。

钻杆在旋转的同时施以一定的推力，将岩石粉碎，并通过钻杆的螺旋槽将岩石屑带到地面。

3. 除渣作业：钻进一定深度后，钻杆中会堆积大量的岩屑，需要进行除渣作业。

一般采用高压水射流、压缩空气或者循环泥浆等方法进行除渣。

4. 进一步钻进：完成除渣作业后，继续施以旋转和推进力，进一步钻进。

持续进行钻孔和除渣工作，直到达到目标深度。

5. 完成钻进：当达到目标深度后，停止旋挖钻的旋转和推进，将钻杆缓慢拔出，同时进行喷洒冷却液体等工艺，以防止钻杆卡滞或者岩石坍塌。

需要注意的是，在旋挖钻进岩石时，应根据岩石性质和强度合理选择钻头类型、冷却液体和钻进参数，并根据施工现场情况随时调整钻进方法。

旋挖钻机在钻孔灌注桩施工中的应用

旋挖钻机在钻孔灌注桩施工中的应用摘要：本文结合某高速公路高架桥钻孔灌注桩施工，介绍旋挖钻机在不同地层中的应用技术，特别对旋挖钻机在深埋硬质岩层中的钻进工艺进行了详细研究，对同类工程施工具有指导意义。

关键词：旋挖钻机；钻孔灌注桩；硬质岩层；0 引言：随着我国经济的迅速发展，灌注桩基基础已在城市建设、公路建设等重大工程中广泛采用。

桩基的施工中，比较常用和常见的钻机类型为正循环钻机、反循环钻机和潜水钻机，尤其是正循环钻机更为多见一些。

但是近些年来，旋挖钻机以其对各种条件土层的适应性强、无挤压效应、噪声小、无振害、无泥浆、成孔速度快等优点，得到了广泛应用。

但是，根据不同地质情况正确合理地运用钻进工艺，是保证旋挖钻机顺利施工的关键。

本文结合某高速公路高架桥钻孔灌注桩施工，介绍旋挖钻机在不同地层中的应用技术，特别对旋挖钻机在深埋硬质岩层中的钻进工艺进行了详细研究。

1 工程概况某高速公路高架桥里程K51+318~K52+060，全长742m；孔跨布置为：15×30+(39.5+63+39.5)+5×30；上部结构类型为：预应力砼箱梁、连续箱梁，下部采用独柱式桥墩，桩基础。

共有桩基147根直径1.8 m和2.0 m钻孔灌注桩，桩长63～74 m不等。

该地段存在的地层包括：（1）粉土，灰黄色，松散，饱和，厚层状，局部夹粉砂薄层，层厚12～17 m，容许承载力σ0＝110 kPa；（2）淤泥质粉质黏土，灰色，流塑，见云母碎屑，局部夹粉砂质薄层，层厚6～18 m，容许承载力σ0＝70 kPa；（3）粉质黏土，灰褐色，软塑，湿，夹粉土、粉砂薄层，层厚10～15 m，容许承载力σ0＝80～100 kPa；（4）圆砾层，灰色，密实，粒径0.5～2 cm，空隙填充中粗砂，层厚2～5 m，容许承载力σ0＝300～400 kPa；（5）强风化粉砂岩，青灰色，泥质结构，岩芯呈碎块状，层厚3～6 m，容许承载力σ0＝400～600 kPa；（6）中风化粉砂岩，青灰色，块状构造，岩质较硬，层厚15～30 m，容许承载力σ0＝1 300～1 500 kpa。