旋挖钻机——回填土地层施工工法

    回填土地层在我国广为分布，尤其在进行老旧基础改造的市区以及平地空间有限的山区更为常见。山区由于地表崎岖，平地空间有限，所以人工回填洼地较为普遍，其回填土层厚十几米到几十米不等，回填年限也多在几年到十几年不等。回填物种类繁多，性质相差很悬殊，主要为素填土和杂填土，素填土主要由粘性土、砂或碎石组成，夹有少量碎砖、瓦片等杂物；杂填土主要为建筑垃圾，生活垃圾或工业废料等。

    在厚回填土地层，传统的粧基础施工基本采用人工挖孔，回旋钻机和冲击钻机。回旋钻机和冲击钻机价格低廉，施工成本低，但是其污染很大，成孔质量较差，钻进效率较低；人工挖孔施工成本低，但是其安全隐患大，施工效率很低。因此，需要旋挖钻机能成功解决此施工问题，解决用户现有的急切需求。

    由于厚回填土层稳定性很差，所以在旋挖钻机施工中，极易造成孔壁塌落，引起漏浆、塌孔、卡钻和埋钻等事故。另外，由于厚回填土排列无规则、组成很复杂，所以在旋挖钻机钻进时，常常会出现齿具受力不均匀、整机振动剧烈、钻杆跳跃和钻杆偏摆等不良工况，这对钻杆和钻具的伤害都很大。要解决以上不良工况，就要求操作手能够摸清地层分布规律，判定回填土的密集程度，块石的数量和位置。

    案例分析

    重庆丹回路滨江工程工地位于重庆南岸区，在长江河岸500m处。施工地点为削山回填洼地，回填深度达到35m左右，回填土中含有大量的岩块和建筑垃圾(混凝土块、砖块等厂直径为30～60cm，局部可达到100cm。钻孔灌注粧设计粧径为1.3m，粧深为40～45m。现场使用的钻机为280型三一入岩旋挖钻机。

    据用户反映，由于回填土中包含大量的岩块，而且岩块直径较大，常规钻具捞取困难；并且在成孔过程和成孔后都有不同程度的塌方。

解决措施

    （1）旋挖钻进。

钻进中，要求钻齿能快速有效地嵌入碎石土缝隙，同时把碎石土扫进筒内。因此，需要钻齿足够锋利并有较大的强度和耐磨度。大块石、大混凝土块、砖块和瓦片等建筑垃圾，见图2、图3，结构棱角分明，没有任何的磨圆度和分选性，容易和钻具的筒壁建立起一定的摩擦力。

    由于280型入岩旋挖钻机的动力头采用多挡控制，在不同地层、不同的施工工法下可以选用3种操作模式：钻进中如果正转有进尺，要通过点加压尽量保持转速均匀；如果正转不进尺或阻力过大钻不动，要在不加压状态下反转，然后再正转；能转动且有进尺，就钻进，否则继续正反转交替作业。如果长时间不进尺，需要把钻头提升一段，再次下放重新建立钻齿钻进路径，此操作可以帮助进尺和防止塌孔卡钻。在块石含量低的地层，有时负载低、转速快、进尺快，此时要通过换挡降低转速，防止遇到大块石产生剧烈冲击，损坏钻杆钻头。操作时尽量多钻，把钻斗内的回填土以及大块石挤压密实，控制提钻速度，把钻渣带到孔外。

    (2)护壁。

    大块石、大混凝土块、砖块和瓦片等回填物，种类繁多，结构松散，大小不均，稳定性差。因此在钻进过程中孔壁不稳定，极易发生漏浆或者塌孔，见图4。

    常规的护壁方式主要是两种：泥浆护壁和全护筒护壁。泥浆护壁操作较简单，施工成本较低，在大石块不太大并且有粘土充填的情况下，可以使用泥浆护壁；全护筒护壁操作较复杂，施工成本较高，施工效率低，在大石块广泛分布的情况下，全护筒护壁是较为理想和有效的方式。

    泥浆护壁：对泥浆的要求很高，泥浆比重达到1.3以上，粘度需达到30s以上，同时要保证泥浆的水头压。搅拌泥浆时可向泥浆中加入锯末、纸浆、棉籽屑等物质，最好是在冲击钻形成的钻孔液中加入以上物质，用来形成高质量的泥浆。在钻进过程中要注意观察护筒周围是否发生松动或塌陷，以及护筒是否处在原位。同时注意泥浆上表面气泡的情况，用以判断孔内孔壁的稳定情况。

    全护筒护壁：采用预先埋设护筒的方法，即旋挖钻机将护筒先行埋入后，再进行钻进。使用护筒驱动器可以实现此功能，对于厚回填土地层，钻进阻力很大，要一边钻进一边埋设护筒，二者结合进行。

    解决效果

    使用280型入岩旋挖钻机配合直径1.3m的截齿筒钻钻进，具有很高的钻进效率，平均单斗进尺约60cm，单斗平均钻进时间约10min，钻进时间由原先的6h一根粧，缩短为3h一根粧。塌方情况也大为改善，得到了用户的认可。

    工法小结

    回填土地层的工程地质条件极为复杂，人工回填和岩石广泛分布，回填物种类繁多，性质相差很悬殊。在采用旋挖钻机成孔时，需要根据回填土的种类和地层的性质配置钻机和采用相应的施工工法。

    在西安-宝鸡客运专线、兰州-新疆客运专线等粧基础工程施工中，均成功地解决了旋挖钻机在厚回填土层的施工难题，满足了工期的要求，给用户带来了更大的价值。