简析建筑工程岩土勘察和施工处理技术

高书存　曾斌

摘要：随着国民经济水平的提升和城市化进程的推进，我国的城市化建设也在如火如荼地开展，但是由于不同地区间的地质情况、岩土结构存在较大差异，由此也给建筑工程的建筑施工带来了一定的困难。为了保证建筑工程的质量和安全，必须提前做好建筑区域岩土的详细勘察工作，制定切实可行的施工处理技术，降低建筑工程中的事故发生概率。

关键词：建筑工程；岩土勘察；施工处理技术；地质情况；岩土结构 文献标识码：A

中图分类号：TU47 文章编号：1009-2374（2016）11-0109-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.11.053

在硬质基岩中施工大直径桩基，传统施工工艺已经有很多成功的范例，形成了一套相对成熟的施工方法，但是对于采用旋挖钻机在硬质基岩中进行超大直径成孔这一新方法目前还没有可靠经验可循。如何在硬质基岩中采用旋挖钻机高效入岩施工仍然是超大直径桩基施工中的难题。本文结合一个成功的工程实例，详细介绍了旋挖钻机高效入岩施工方法，为类似工程提供一些可借鉴的方法。

1 工程概述

深圳高新区联合总部大厦地上52层，地下4层，桩基础设计为旋挖灌注桩基础，塔楼部分为抗压桩，其中Φ3000mm的桩21根，单桩抗压承载力为75000kN；Φ2600mm的桩12根，单桩抗压承载力为56000kN；Φ1600mm的桩10根，桩长为35～65m不等，桩端入中分化花岗岩1.5m。裙楼部分为抗压（抗拔）桩，桩径分为1200mm、1600mm两种，桩长为30～47m不等，桩端入强风化花岗岩3m。旋挖灌注桩共计114根，总工期180天（含基坑内剩余1.5万m3土方开挖、桩基检测）。

1.1 工程地质条件

拟建场地原始地貌主要为沿海滩涂，原始地形在场地内起伏不大，地面时常为海水淹没。现场地已经人工填海整平为陆地，地面较平整。

1.2 实际施工情况

该工程由深圳中铁二局工程有限公司承包，2013年11月3日正式开工，共投入两台三一旋挖钻机（SR360、SR420-Ⅱ）。采用钠基膨润土人造泥浆护壁，以不同直径的截齿筒钻相互组合搭配钻进入岩。根据施工统计，Φ3.0m、岩层埋深32.5m，入中风化花岗岩2.3m用时为7.5h。

2 不同直径截齿筒钻组合入岩工艺特点

2.1 岩石破碎理论

传统岩石破碎理论将岩石随轴压增加而破坏的过程分三个阶段：（1）研磨破碎阶段；（2）疲劳破碎阶段；（3）跃进破碎阶段。自由面破碎理论认为当旋转钻头附近存在自由面，钻头侵入时岩石会产生侧旁的破碎，有利于提高钻头的入岩效率。图2是Brych设计的自由面岩石破碎试验。钻头距自由面距离不同，岩石破碎时所需轴压也不同。随着钻头距自由面距离增加，岩石破碎所需轴压逐渐增加，但当钻头距自由面距离超过一定值后，岩石破碎所需轴压趋于稳定，达到极值。

2.2 入岩施工难点及创新工艺思路

本工程的难点在于如何以较快的速度完成中（微）风化中1.5m深的钻进。基于岩石破碎理论，提高旋挖钻机入岩施工效率可从以下两个方面着手：（1）结合三一SR420-Ⅱ旋挖钻机先进的动静耦合加载技术以及截齿筒钻组合施工实现岩石跃进破碎；（2）不同直径截齿筒钻组合施工，前一次钻进为后续钻进提供孔底自

由面。

2.3 多钻头组合施工方法的主要内容及施工步骤

本工程具体施工时，基岩以上地层选择普通捞砂斗钻进。基岩部分交替采用截齿筒钻及普通捞砂斗相互组合的工艺钻进。成孔步骤如下：（1）用Φ2.8m捞砂斗取土至中风化岩面；（2）用Φ3.0m截齿筒钻扩孔至中风化岩面标高，然后用捞砂斗捞渣；（3）用Φ0.8m截齿筒钻在钻孔中心中风化岩面取芯；（4）用大一级别钻头逐级扩孔至设计桩径，直至桩底标高，截齿筒钻钻进与捞砂斗捞渣交替进行。

3 对以不同直径截齿筒钻组合施工方法的分析

3.1 截齿筒钻破碎硬质基岩优势

截齿前端呈高抛物线型（俗称“子弹头”），破碎岩石时属于典型的球式压入破碎。本工程自制的筒钻在前端焊接可以自转的截齿，截齿在钻头公转的同时自转，岩石在截齿滑动条件下剪切破坏，同时截齿间相互为对方提供自由面，加速了岩石剪切破碎速率。对于同一岩层，在相同的钻压及扭矩条件下，采用不同的截齿前倾角度、内（外）倾角度及不同截齿布置间距和布置方式的截齿筒钻，其钻进效率相差较大。因此选用合适的截齿前倾、内（外）倾角度、截齿间距、布置方式，可大大提高入岩效率。再结合三一SR420-Ⅱ旋挖钻机先进的动静耦合加载技术，即可实现岩石跃进破碎。

3.2 不同直径截齿筒钻组合施工方法优势

（1）基于岩石破碎理论，通过对截齿筒钻截齿布置方式的优化，再结合旋挖钻机先进的动静耦合加载技术，即可实现岩石跃进破坏，大大提高旋挖钻机入岩效率；（2）采用不同直径截齿筒钻组合施工，逐级钻进扩孔，前一级钻进为后续钻进提供充足的自由面。

4 结语

（1）超大直径旋挖灌注桩在基岩中钻进时，可以采用小直径截齿筒钻取芯、不同直径截齿筒钻逐级扩孔成型、捞砂斗捞渣等过程成孔方法；（2）本工程实践证明，旋挖钻机在硬质基岩中进行超大直径钻进，采用不同直径截齿筒钻“逐级扩孔法”施工，再配以旋挖钻机先进的加载功能，依次逐级扩孔法是一种高效的入岩施工工艺；（3）合理地布置截齿筒钻钻头上截齿前倾角度、内（外）倾角度及不同截齿布置间距和布置方式，可显著提高截齿筒钻入岩的效率。

参考文献

[1] 赖海辉，朱成忠，李夕兵，等.机械岩石破碎学

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[2] 徐小荷，余静.岩石破碎学[M].北京：煤炭工业出

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[3] BRYCH J.Rock Mechanics for Underground

Coal Gasification[A].Proceedings of the 12th Annual

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Washington DC：U.S Department of Commerce，1986.

作者简介：董朋（1983-），男，四川成都人，深圳中铁二局工程有限公司中级工程师，研究方向：工程技术。

（责任编辑：小 燕）