2024年3月14日发(作者：)

施工技术

硬质岩层中大型旋挖钻机微扰动施工技术研究

钱　峰/

成都建工第九建筑工程有限公司　四川成都　610036

摘　要：旋挖钻机是用于机械成孔桩的相对先进的建筑施工机械，并且在钻孔桩领域中显示出明显的优势。大型旋挖钻机为钻探坚硬岩层，特

别是超深桥梁桩基础提供了新方法，对周边建筑特别是铁路线路扰动小，与传统旋挖钻机相比具有许多优势。本文根据项目概况和施工准备，

重点介绍了四川省达州市秦巴物流园区“一纵三横”道路工程黄家湾中桥施工项目的实际情况，给出了大型旋挖钻井技术和工程建设的思路，

提供基本技术的详细分析。

关键词：硬质岩层；大型旋挖钻机；微扰动；施工技术

1工程概况

四川达州市秦巴物流园区“一纵三横”道路工程黄家湾中桥，上跨黄家湾路隧道，按照中国铁路成都局集团

有限公司施工办关于桥梁上跨襄渝铁路隧道工程施工组织设计的审查意见，工程需要采用大型旋挖钻机开挖桥

梁桩基，该桥共有50根桩基，桩径1.5m，桩基长度达37m，桩端均位于硬质岩层中（中风化砂岩），岩石单

轴抗压强度39.5MPa。在影响范围K593+016～K593+176（160m）内均匀安装了32个激光测距仪和16表面

应变计，每个断面2个激光测距仪和1个表面应变计，共16个断面；仪器调试完毕于2018年5月21日，正

式监测始于2018年5月22日，详细布设情况参考如下。

1.1激光测距仪编号及布设图，每个侧点2个。

图1　激光测距仪布设图（每个测点分为：拱顶、水平）图2　激光测距仪现场图

1.2表面应变计布设图：

图3　表面应变计布设图图4　表面应变计现场设图

2施工准备环节

工程地质分析：在施工之前要首先对地质与水文领域内的环境进行研究，并结合项目中所提出的地质勘察研

究报告，对地质环境及工程技术等进行综合性分析。针对地质低于5MPa时，可在对应土壤环境及其性质的研究

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中，分析水文地质的结构性参数，并依据岩性工程地质的性质和需求，对岩石的起源、类型及颗粒的大小等，

进行结构性质的分析，对裂缝的发展、胶结的形式等进行可行性的研究。

施工机械的设备配置分析：微扰动施工控制是基于现场监测的信息化动态反馈施工技术的应用，其原理和方

法与地下工程信息化施工具有一定的相似之处。本次工程施工，根据项目的各种地质条件，选择和优化建筑机

械和设备，如钻杆、钻具、斗齿、套管、钻孔和旋挖钻机的清洁工具。对于埋设在坚硬基岩下的桩的施工，大

型旋转钻机必须配备至少一定规格和数量的钻头及斗齿型结构体系，并依据软土、硬岩的钻探结构，对本研究

中所使用的相关监测仪器及设备等进行垂直方向上的监测，一般使用LeicaNA2型号的水准仪，当用于对应剖面

的沉降监测系列时，可对应水平测斜仪，实现测量范围在±30°，分辨率为2.9’’。

相关技术参数设计：首先应优化和设计相关地质条件下的钻井勘察的参数，并严格的控制相关质量要求，并

对土壤进行切割、岩石钻削及加压等方式，试下控制指标符合要求。根据桩基设计参数确定钻机类型。同时，

考虑到现场复杂的地质条件，有必要确定合适的开挖参数，以尽可能确保桩基施工过程中孔壁的稳定性，减少

或避免干扰。

场地布置：在开始施工之前，清除工程山区施工现场的碎屑，平整施工现场，确保潜孔钻机和旋挖钻机的底

座场地平整、夯实，防止钻机在此过程中掉落，减少对周边线路的扰动。

钢护筒埋设：根据设计图纸，现场测量放样定出钻孔桩位置。在确定桩位置之后，使用横向线释放桩的四个

控制位置，并且基于四个控制桩隐藏保护管。套管柱的直径比桩基的直径大100-150mm，长度为2m，套管的

高度至少比地面高300mm。挖掘套管柱时，对齐坑底部，找到套管柱的中心，使用十字准线设置套管柱的顶部

或者底部结构，并选择使用移动性的护筒结构，对准钻孔的中心位置，并利用水平尺或者锤球等，以保证护筒

结构的垂直度符合设计的要求。

3大型旋挖钻机施工

大型旋挖钻施工工艺流程：基于微扰动控制机理，采用区域分控掘进法，开发微扰动施工成套工法及相关措

施，具体工艺流程如下：当使用大型旋转钻机进行成孔时，必须根据以下程序安排施工：在钻孔过程中，主升

降机首先被削弱，然后钻杆翻转并解锁，钻杆钻入钻孔底部并形成钻杆。向前旋转，钻杆被阻挡。钻出钻头，

下面的岩石被破坏，钻出的岩石进入钻头。钻杆反方向解锁，驱动头和主绞盘启动，伸缩钻杆和钻头连续上升

到钻孔，通过对机身的旋转来向外卸土，实现进尺。

结语

本项目在实施的过程中，借助大型旋挖钻机机械设备，可保证施工质量前提下，能够提高钻孔成型速度，提

高钻孔成型的效率，并对整个施工过程适应性强，方便移动等，对周边线路扰动小的优势，各种桩基施工满足

要求并具有优良的施工质量。大型旋挖钻机单输入成本高，但适应性强，综合经济效益指标远大于其他钻机施工，

是一种理想的施工工艺。同时，通过本次实践，可以得出以下结论：

（1）在各种地层钻大型旋挖钻机时，必须根据每个岩层的特点选择钻机、钻井过程和钻井速度。

（2）泥浆比重和泥浆水头的控制是钻孔桩施工的重要过程，大型旋挖钻机高速钻孔，必须严格控制泥浆的

比重，本项目岩石中钻井泥浆的比例应为1.15-1.25g/cm

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之间。

（3）对于岩石深度较大的坚硬岩石，应使用筒钻、短螺旋钻和捞砂钻斗配合使用。首先，使用带有小直径管（无

芯）的钻头，然后将岩石倒入岩石中，使用嵌岩短螺旋钻斗，可将对应的构造放入到岩石结构中，并将破碎的

岩芯结构的孔底自由面进行设置，并不可使用大直径的钻芯管进行岩石的削弱，同时可将嵌岩旋挖钻斗结构钻

进取渣。不要用大直径钻芯管进一步削弱岩石，最后用嵌岩旋挖钻斗钻进取渣。

参考文献