岩溶地质条件下的钻孔桩施工技术.doc

第 PAGE 13页 岩溶地质条件下的钻孔桩施工技术 开孔顺序的三项基本原则 岩溶地段，溶洞发育，沟槽众多，纵横交错，大小不一，断面奇异。不但一墩 之内孔间相连，且墩与墩之间相通亦是司空见惯。犹如人们描述桂林山水那样“无山不洞，无洞不奇，洞洞皆通”。七星岩内，宝藏繁多，形状各异；卢笛岩最大，可容纳一万余人，柳州的都乐岩洞内还有通天竖洞。故大小溶洞内的形状，皆可与其伦比。虽极具观赏价值，但在这等地段进行钻孔桩施工作业，欲想顺利或比较顺利地完成时，却要颇费一番心思。 因此，需在对开墩、开孔顺序上要十分考究，万不可照在常规地层上那样按部 就班，冒然开孔，以免后患无穷，难以收拾。一般可按以下三个原则进行周密安排：1、由深到浅；2、由多到少；3、由大到小。以此有利于及时封闭溶洞，隔断通道，留住泥浆，护牢孔壁，及时浮渣，进尺顺利。这便需要在详细分析地质资料的基础上，认真地运筹帷幄，多方比较，慎重选择，做出最后的决定后，方可付诸实施。 对主要机具设备和材料的技术要求及工艺要点 冲击钻头的构造 在岩溶地段进行钻孔桩成孔时，大都使用冲击钻施工。在冲击钻成孔过程中，尽 管时常发生这样或那样的故障，但最大的故障应属打烂钻头。因此，钻头的设计合理与否是成败的关键。所以应该根据地层的状况，岩石的强度和孔径，正确取用各个参数对钻头进行精心的设计。其冲击钻钻头的构造，由中柱、翼板、刃脚、刃爪及吊点等五大部分组成，其次还有导向、刃锥、打捞绳孔、钨金套护窗或转向器等部分。（见图1） 以上部分重量的代数和，组成了钻头的重量。重量大时，进尺效果要好，但过重会无味地加大卷扬机的起重吨位。故应根据孔径及岩层的强度合理计算而得。公式为： G=K1(π×D2/4)σ 式中：G——钻头重量 D——钻孔桩设计孔径 σ——岩层中的最高强度 K1——系数 ⑴ 中柱 位于钻头的中心，与翼板连为一体。吊点设在其顶部，底端为刃锥，断面形状有圆形、方形、五边形及六边形，尺寸由钻头的重量和翼板的分配厚度而定。高度H代表了钻头的全高。太高时重心偏上容易失稳，一旦突然倾斜，顶部碰至坚硬孔壁时，极易断颈，太低时则易造成斜孔或弯孔。计算公式为： H= K2D 式中：D——钻孔桩设计孔径 K2——系数 ⑵ 翼板 图1.“十”字钻头 翼板是冲击钻成孔的主要部位。翼板的片数根据孔径的大小及地层的构造、强度而定，一般由四片（俗称“十”字钻头）、五片及六片组成，与中柱连为一体。底端为刃脚，外侧下部为导向，导向下端为刃爪。翼板的厚度有等厚与不等厚两种，一般情况下，厚度B值越大，钻头越牢。但也相应地加大了钻头的重量。计算公式为： B= K3D 式中：D——钻孔桩设计孔径 K3——系数 翼板的片数多时，其覆盖面较广，但在重量G已确定时，增加其数量必相应地减小了厚度B值，反而不牢。因此，在倾斜严重、坚硬的地层及岩溶地区钻进时，应尽量采用四爪——即“十”字钻头。 ⑶ 刃脚 在翼板和中柱的底端连为一体，尖角通常为90°，但根据地层的软弱程度可适当地扩大或减小，即在坚硬岩层中可小于90°。 ⑷ 刃爪、 布于翼板外侧底端，与刃脚垂直，为水平（圆周）导向，是保证孔壁圆顺和平整的一个部位。其长度L值大时效果较好，但过长容易断爪。计算公式为： L= K4D 式中：D——钻孔桩设计孔径 K4——系数 ⑸ 吊点 设于中柱的顶部，由小窗和主绳孔组成。其尺寸根据钨金套的大小和钢丝绳及转向器的直径而定。 ① 钨金套的设计（见图2） Φ外= K7Φs Φ内上= K8Φs Φ内下= K9Φs h= K10Φ外 式中：Φs——主钢丝绳直径 h——钨金套的高度 ② 铁护窗的设计 用钨金套系钻头时，其小窗两侧应设铁护窗，以防钨金套频繁反复出进，容易导致主绳根部因疲劳而过早地大量断丝。护窗可用50角铁与M16螺杆组成。（见图3） 卡环接转向器时，其主绳寿命较用钨金 套时间要长。 ⑹ 导向h2 即翼板外侧的直线段，与刃爪垂直，为竖导 图2.钨金套 向，是保证成孔顺直的部位，它能使钻头在冲击过程中突然遇到不平的坚硬岩层时，不至于顺势倾倒而造成斜孔、卡钻、或断颈等故障。因此，该段越高越好，但同时也加大了钻头的重量或因此减小了翼板的厚度。计算公式为： h2= K5（h1-h3） 式中：h1——翼板高度 h2——导向高度 h3——刃锥高度 K5——遇岩溶地段，取最大值 ⑺ 刃锥h3 即翼板的底边延长至钻头中心与地平面的夹角，通常用高差h3表示。根据地层情况和岩石强度计算公式为