复杂岩溶地区多层超大溶洞嵌岩桩基础施工技术.pdf

313 复杂岩溶地区多层超大溶洞嵌岩桩基础施工技术 1 主要技术内容 (1) 旋挖钻分级成孔 龙岩大桥项目采用旋挖钻分级成孔施工工艺，通过逐级扩孔，降低了钻孔过 程中岩石对旋挖钻钻杆的扭矩，提高了钻孔的钻进效率。尤其针对高强度岩层钻 进时，大大降低钻进阻力，在保证钻孔质量的同时，可有效提高钻进效率，缩短 工 期。 (2) 全护筒分级下放 旋挖钻分级钻孔过程中，分级下方钢护筒，可利用钢护筒自身的刚度强度对 溶 洞、溶腔形成封堵，极大地降低了溶洞对钻孔施工过程的影响，提高了成孔效 率和 质量，降低了塌孔等桩基事故的风险，保证安全的同时，提高了成桩质量。 同时专 用工具辅助下放钢护筒，振动锤和搓管机配合施工，提高钢护筒下放效率 和垂直度。 克服了各种溶洞对桩孔的影响，大大提高了工程质量，降低了塌孔等安全、质量风 险。 (3) 多种旋挖钻钻头 针对分级钻孔施工，项目创新研发了多种旋挖钻钻头，适用于不同工况，不 同地质的钻进施工。其中导正钻头，可利用上一级成孔后的桩孔，进行外部扩孔， 进 一步保证桩基础垂直度，提高成桩质量，更为钢护筒下放打下良好基础。同时 项 目研发超大型旋挖钻钻头和自重可调式旋挖钻钻头。 龙岩大桥主桥地质资料显示，桩基础下方二层溶洞平均高度为 14m ，因二层 溶洞处多破碎、可滑动土石，在用小型钻头钻进过程中，易出现孔内松散土石塌 落 造成卡锤埋锤风险。根据现场的实际情况，项目特制直径为 ϕ2.7m 高度 15m 的大型旋挖钻钻头，在钻进过程中，可直接穿越二层溶洞至溶洞底基岩面，避免 埋锤风险。同时该钻头可用于分级钻孔过程中的修孔使用，一定程度上提高孔位 垂 直精度，为钢护筒的顺利下放提供保障。 自重可调式旋挖钻钻头是通过在钻头内增设一水箱结构，通过调节水箱内水 的重量来调节钻头重量，可提高钻头钻进向下力量和降低提钻出孔的重量，提高 钻进效率。更有多种其他类型钻头，相互配合辅助施工。 (4) 气举反循环清空 314 通过气举反循环进行清孔，降低孔底沉渣厚度，保证成桩质量。 图 1 旋挖钻施工 图 2 分级成孔 315 图 3 钢护筒下放 2 技术指标 图 4 旋挖钻钻头 通过一系列措施，提高桩基础工程施工综合进尺效率 20% ，成桩一次合格率 100% ，孔底沉渣厚度不大于 3cm 。 3 经 济 、 环 境 效 果 分 析 (1) 经济效果分析 复杂岩溶地区多层超大溶洞嵌岩桩基础施工技术在龙岩大道高架桥主桥桩 基础施工过程中发挥了巨大作用，有效降低了岩溶地区复杂地质对桩基础施工的 不利影响。以本项目为例，采用传统选挖钻入岩施工进尺效率约为 1m/d ，采用 316 本工艺将桩基础施工进尺效率提高到 1.2m/d ，综合进尺效率提高明显，加快了施 工进度，产生了显著的工期效益。 (2) 环境效果分析 本成果克服了传统桩基础施工时，克服了因溶洞等不良地质而易产生塌孔等 事故发生的可能，提高了施工过程的安全性，保障了成桩质量。同时因采用全护 筒分级跟进，钻孔施工时无需采用泥浆护臂，桩孔为清水孔，减少了泥浆等污染 物， 环境效果明显。 4 知识产权情况 一种用于长钻头安装的辅助装置 ZL2016205647474 一种用于盛放旋挖钻钻孔钻渣的盛放装置 ZL2017218869839 一种自重可调式旋挖钻钻头 ZL2019201583937 5 适用范围 本成果适用于大直径、超深、岩溶裂隙发育等桩基础施工中，对解决复杂岩 溶地区不良地质桩孔施工具有较好效果。 6 已应用工程 龙岩大道高架桥项目