成果名称: 硬岩旋挖分级扩孔钻进偏孔多牙轮组筒钻修复技术
完成单位: 深圳市工勘岩土集团有限公司,深圳市工勘基础工程有限公司
主要人员: 鲍万伟,陈朝亮,刘会明,雷斌,黄晓凯,莫森升,龙燕,陈文昌,黄东凯,林武波
介绍:

    1、课题来源与背景: 大直径旋挖灌注桩钻进遇中、微风化硬岩持力层时,通常采用旋挖桩分级扩孔钻进工艺,即以小直径旋挖筒式钻头从桩中心处钻入,至桩底设计标高后再逐级扩大钻孔直径,直至钻进达到设计桩径。但当上部中、微风化岩层破碎或裂隙发育,或存在倾斜岩面时,分级扩孔钻进其垂直度控制难度大,扩孔入岩时容易出现偏孔,后继孔底入岩纠偏处理难度大。 近年来,我司承接完成了 “深圳国际会展中心(一期)基坑支护和桩基础工程(三标段)”等项目,对于孔底残留偏斜岩体的处理方法,通常采用与桩径相同的截齿钻头慢速扫孔纠偏,纠偏时钻头的截齿受硬岩体在孔底分布的不均匀性影响,容易发生局部损坏,需反复更换截齿和齿座,造成孔内纠偏难度大、修复耗时长、处理效率低、增加施工成本。

    2、技术原理及性能指标: 本技术纠偏采用小直径截齿捞渣钻斗配合测绳分段查探桩孔,再根据残留的岩体偏斜的分布及尺寸,在旋挖筒钻内侧上安装若干个新的牙轮组,对孔底残留岩体进行清凿钻进至设计孔深。 2.1 孔底残留斜岩体探测 (1)孔内分段探孔位置划分Z625#护筒直径φ2600mm,探点位置是沿护筒外侧按照510mm间距,等分为16段并编号。 (2)护筒分段编号完成后,采用φ1500mm的截齿捞渣钻头沿护筒内侧依次对1#至16#探点进行探孔。探孔方法为沿护筒边钻头下放至孔底(58.6m)不进尺钻动,在未遇到障碍物时在孔底各探点平移钻动试探。试探直至遇到障碍物钻头无法沿护筒边平移(偏9#探点),后钻头沿障碍物边平移直至可以沿护筒边平移(偏16#探点),过程中测绳配合查探,可确定障碍物平面位置。平移完成后在遇到障碍物的位置从孔口相应探点下钻,可确定障碍物竖向位置。在9#至16#点进行探孔时,测得孔深只有57.5m,比终孔深度58.6m少了1.1m。再根据之前φ2500mm的截齿捞渣钻头的断齿和测绳探孔底,可确定残留岩体为宽30cm,高1.1m的月牙形状。 2.2 多牙轮筒钻结构 (1)项目组设计出专用的多牙轮组筒钻装置,在筒钻上新增的三个牙轮组,均布于环状钻头上,牙轮组的数量根据孔底残留岩体的宽度确定。根据以上孔底岩体的探测情况,本孔处理每组牙轮组选定2个牙轮,处理宽度达400mm,将牙轮焊接在“1”字形钢板上,“1”字形钢板焊接在筒钻内侧;为了保证“1”字形钢板和牙轮的稳固,用扇形钢板将“1”字形钢板和筒钻焊接,起到加固作用。 (2)多牙轮组的位置及参数 单个牙轮直径为100mm,第一组中a牙轮距离筒钻内侧50mm,b牙轮距离a牙轮50mm;第二组中c牙轮距离距离筒钻内侧100mm,d牙轮距离c牙轮50mm;第三组中e牙轮距离距离筒钻内侧150mm,f牙轮距离e牙轮50mm。这样的排列方式能够保证钻头内侧40cm范围内的有效凿岩。 2.3 旋挖多牙轮组筒钻对孔底残留岩体纠偏清凿 牙轮焊接好后即可进行孔底纠偏钻进。普通旋挖筒钻钻头一般牙轮凿岩范围为10cm,本技术的新形多牙轮组筒式钻头凿岩范围为40cm,能够精准的对残留岩体进行清凿。由于新形钻头凿岩范围大,多牙轮组增加了钻进凿岩面积,能够快速的对孔底残留岩体进行清凿,确保了成桩质量。

    3、技术的创造性与先进性: 3.1 孔底残留斜岩体探测 通过小直径钻头分段探明孔底残留岩体的分布,并结合测绳多点量测孔底标高位置,从而对残留岩体精准定位,确定残留斜岩体的位置和形状。 3.2 多牙轮筒钻结构 根据探测的残留斜岩体的位置和形状,设计出专用的多牙轮组筒钻装置,在筒钻上新增的三个牙轮组,均布于环状钻头上,牙轮组的数量根据孔底残留岩体的宽度确定。 3.3 旋挖多牙轮组筒钻对孔底残留岩体纠偏清凿 牙轮焊接好后即可进行孔底纠偏钻进。普通旋挖筒钻钻头一般牙轮凿岩范围为10cm,本技术的新形多牙轮组筒式钻头凿岩范围为40cm,能够精准的对残留岩体进行清凿。由于新形钻头凿岩范围大,多牙轮组增加了钻进凿岩面积,能够快速的对孔底残留岩体进行清凿,确保了成桩质量。

    4、技术的成熟程度,适用范围和安全性: 本技术已经在多个项目中得到应用,形成了完善的操作规程,并且制定了一系列质量、安全技术标准,经过实践的检验,证明本工法的具有良好的可操作性,并且施工过程安全、便捷。

     5、应用情况及存在的问题: 通过“深圳国际会展中心(一期)基坑支护和桩基础工程(三标段)”工程等多个项目的实践应用证明,硬岩旋挖分级扩孔钻进偏孔多牙轮组筒钻修复工法在处理速度、施工质量把控、纠偏修复精准度和效率高、工程成本控制等多方面都突显出了独特的优越性,解决了传统旋挖灌注桩入硬岩分级扩孔钻进后易偏孔的问题,为纠偏修复偏孔的施工提供了一种创新、实用的工艺技术,得到建设单位、设计单位和监理单位的一致好评,取得了显著的社会效益。 存在的问题:旋挖分级扩孔后的残留岩体位置及形状都是不同的,需要根据不同的残留岩体进行多牙轮组筒钻的设计及制作,可能会增加相应的成本。 改进意见:根据现场的情况设计出一款通用的多牙轮组筒钻,可以有效的节约成本。

    6、历年获奖情况: 无。

批准登记号:
登记日期: 2023-12-13
研究起止时间: 2020-06-04至2023-05-01
所属行业: 建筑业
所属高新技术类别: 先进制造
评价单位名称: 广东省建筑业协会
评价日期: 2023-05-18