桩基础施工新技术专题讲座(二十二)上

随着我国经济建设的高速发展，高层建筑、大型厂房、港口码头、水库坝基、公路桥梁及高速铁路等工程嵌岩灌注桩数量大幅度增加，这些灌注桩孔直径一般都较大，嵌岩深度较深，多数要求嵌入新鲜基岩面一定深度，以确保基桩的承载力和抵御自然灾害的能力。

大连海上瞄链桩

大直径嵌岩钻进技术现状

大直径嵌岩钻进技术难点分析

单位体积岩石的破碎力和单次破碎岩石所需要的临界破碎力均随岩石强度的增加而增大。因此，若要有效地破碎基岩，必须对其施加足够的破碎力(强大的钻压与扭矩及冲击力等)。碎岩断面和碎岩量随桩孔直径增大而急剧增加，从而导致嵌岩钻进破碎岩石的循环次数增多，钻进效率降低。恶劣的孔底清渣条件将导致重复破碎，结果造成钻进效率低下。

常用大直径嵌岩钻进方法分类

按碎岩方式划分   ①回转式钻进方法包括滚轮(牙轮/滚刀)钻进法、双腰带翼状钻头钻进法及钢粒环状钻进法等。②冲击式钻进方法包括纯冲击无循环钻进法和冲击反循环钻进法等。③冲击回转式钻进方法包括气动/液动潜孔锤钻进法以及可旋转式钢绳冲击钻斗钻进法等。

按成孔方式和孔形  可划分为分级扩孔法、梅花孔法、扩底法及空心桩法等。

附表为常用于硬岩基桩孔的钻进方法。

嵌岩灌注桩施工的特点及要求

钻孔浅、直径大

使用硬质合金钻头回转钻进时，现有钻孔设备对单位面积上轴压力很难达到要求，最佳的钻进方法是将静压回转切割破碎岩石改为动载冲击。

钻孔地层复杂

在一个深度十余米或数十米的钻孔内，地层变化往往很大，包括一般土层(如人工填土、淤泥、黏性土及砂类土等)和硬层(如砂砾石层及软质与硬质基岩等)。在一般土层中较容易钻进，进尺工作量大，但往往孔壁稳定性差，经常出现缩颈、塌方及超径等现象；硬层钻进量在钻孔中通常只占总进尺的10%～30%，但钻进时间要占总钻进时间的一半以上。由此可见，提高硬层的钻进效率是当前嵌岩桩钻进亟待解决的关键问题。

排粉能力强

由于钻孔直径大，孔底全面破碎，单位时间产生的岩粉量大，为保持孔底干净，免于重复破碎或埋钻，要求钻进方法应具有强有力的排粉能力。

高速度

为了使建设资金充分发挥作用，建设单位往往需要用高标价来要求缩短施工工期，而城市高层建筑往往场地狭窄钻孔密集间距小，不可能过多地增加钻机，这就要求钻进方法必须实现高速度。

气动潜孔锤反循环钻进基本原理及发展概况

基本原理

潜孔锤反循环钻进，是将潜孔锤碎岩钻进与流体介质反循环相融合，利用双壁或三通道钻具使流体介质沿中心通道构成反循环，有效保护孔壁，彻底排除孔内岩渣屑，钻进中实现反循环连续取心并有效解决孔口粉尘污染。20世纪90年代原长春地质学院殷琨教授和蒋荣庆教授在国内首先研制出大直径反循环潜孔锤钻具系统，为大直径基础工程嵌岩孔施工提供了一种高效钻进方法。

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