三一旋挖钻机工法课堂第7讲：旋挖钻机在岩溶地貌下的钻进工法

ＲＭＣＭ产品大观Ｐｒｏｄｕｃｔ　Ｏｖｅ　ｒｖｉｅｗ　三一工法研究院　程大丹，熊神，冯建伟　第７讲：旋挖钻机在岩溶地貌下的钻进工法　岩溶地貌又称为喀斯特地貌，是由可溶性岩石在溶　蚀性地下水的长期作用下形成的。该类地貌在我国西南　地区广为分布，其中尤以云南、贵州、四川、江西以及　广西所占面积最广。这些区域拥有大量的碳酸盐岩、硫　酸盐岩和卤化盐岩，这些可溶性岩石在流水的长期侵　蚀、冲刷等作用下，在地表和地下形成了各种复杂的地　质形态。　目前，国内主要采取打眼放炮、人工取渣和人工挖　孔的方式进行喀斯特地貌下的基础施工。这种施工方式　效率极低，安全隐患很大，已很难满足现代施工效率和　安全、环保等方面的要求，急需先进的施工方式取而代　之。旋挖钻机作为公认的高效、环保的桩工设备，自然　被视为解决喀斯特地貌钻进难题的希望之选。但是由于喀斯特地貌形态复杂多变，旋挖钻机在钻进过程中很容　易造成斜孔、卡钻以及漏浆等严重事故，所以目前还鲜有旋挖钻机在喀斯特地貌成功施工的案例出现。　案例介绍　２０１０５￣ｒ－６月，三一ＳＲ２８ＯＲ入岩　旋挖钻机在沪昆高铁江西段的萍乡　桩位含有角砾层，易塌方；含有岩　洞的桩位较多。由于施工时降雨量　大，地下水十分丰富，地表以下１　ｒｒｌ左右可见地下水冒出，这也给施　（３）斜孔。在溶洞顶部的灰　岩层，由于灰岩的岩面变化较大，　大部分桩位的灰岩都可能呈现很大　的斜面，钻进时稍有不慎就会造成　后平乐特大桥工地参与施工。钻孔　工增加了难度。本工程主要有以下　斜孔事故。　直径１．ｏ　ＩＴＩ，孔深ｇ？￣３４　ｍ不等。考　几大施工难点需要解决。　虑到萍乡地区岩溶地质较为常见，　该工程要求旋挖钻机能够在灰岩、　溶洞等地层施工。由于此前国内尚　无旋挖钻机在灰岩、溶洞地层施工　（１）漏浆塌孔。由于溶洞地　层的复杂性，及地下溶洞形态大小　的不可预见性，施工过程中极易出　现漏浆塌孔现象。特别是在地下溶　的先例，客户缺乏相关经验，所以　洞互相贯通的情况下，极易出现漏　请求三一工法研究院派人到现场辅　浆塌孔现象。　助施工。　（２）埋钻、卡钻。溶洞地层　施工过程中，在钻机提钻的时候极　问题分析　岩溶地质的施工难点主要在于　易发生埋钻、卡钻现象。当溶洞中　无填充物时，提升钻具的时候钻具　项板极易和洞顶卡在一起，导致卡　地质条件复杂以及施工中突发事故　钻；当溶洞内有灰岩、碎石及软塑　较多。施工的这一标段上层为粉质　或流塑状粘土等填充物时，施工过　粘土，基层是弱风化灰岩层；有些　程中则容易发生埋钻事故。　岩溶地貌下的典型溶洞　４２萄盛霞圃ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｏａｄｍ－ｃｈｉ￣ａ．ｃｏｒｎ　Ｐｒｏｄｕｃｔ　Ｏｖｅｒｖｉｅｗ产品大观ＲＭＣ：Ｍ　（３）对常规的钻具，加焊导　向装置，防止卡钻事故的发生。　漏浆塌孔事故的预处理　（１）对于无填充物而且较小　尜　Ｌ事故的顾处理　的溶洞，可向溶洞内填入片石、粘　土和水泥，使得填充物高出溶洞　顶板１　ｎｌ。钻机采用不进尺慢钻操　（１）要采取正确合理的钻进　方式。在溶洞项部的灰岩层岩面变　化较大，灰岩呈现斜面的情况下，　作，将填充物挤入溶洞，从而封堵　住可能存在的渗漏，以形成稳定的　孔壁，并防止偏钻。　（２）对于大量漏浆的溶洞，　可以向内泵入混凝土，填充至溶　洞上方１　ｍ处，待混凝土初凝后继　续钻进。　（３）对于相互连通的特大溶　洞，为减少混凝土的灌注量，可以　钻孔至大溶洞时，向孔内抛入块　石，然后用低标号混凝土灌满，待　混凝土有一定强度时再继续钻进。　（４）对于较大的溶洞，可以　采取钢护筒跟进的办法，但是施工　成本较高。　解决漏浆塌孔事故的关键主要　还是在于做好事故预防及处理预　案。首先，事前准备充足的辅料，　如片石与粘土，粘土要打成包备　用；其次，准备加大的泥浆池及充　足水源，并且要确保泥浆具有较好　的粘性及胶体率；再次，接近、进　入溶洞层后要密切注意孔内泥浆位　变化，一旦漏浆则迅速补浆并提钻　向孔内抛填之前准备好的辅料。　埋钻卡钻事故的预处理　（１）对于有填充物的溶洞，　填充物为灰岩、碎石及软塑或流塑　状的粘土，要保持泥浆水位，防止　钻头在钻进底部灰岩石时填充物坍　塌，造成埋钻事故。　（２）对于无填充物的溶洞，　可以采用第一种方法，向溶洞内　添加片石、粘土或者混凝土等填充　物，避免提钻的时候钻斗的顶板与　溶洞的洞顶卡在一起。　在钻进到灰岩溶洞层时需要换为筒　钻，扫孔后下钻，且在起初钻进灰　岩地层时要减压钻进。实际操作时　除了要结合地质报告提前判断溶洞　出现位置的情况外，还需仔细观察　钻渣以及钻机的振动情况以此判断　地层。　（２）选取合适的钻头。钻头　筒体要选用直筒型；在条件允许的　前提下，尽量加大钻筒高度；钻头　要有导向结构。　对于溶洞高度小于筒钻高度的　溶洞底层灰岩的钻进，刚开始同样　要减压钻进，穿过斜顶层后就可以　用常规的钻进方法。当溶洞高度大　于筒钻高度时，由于底层可能遇到　石笋、溶洞侧壁岩石、半边岩半边　土等情况，也可以采取向溶洞内添　加片石、粘土或者混凝土等填充物　高出溶洞顶板（石芽、斜面以上）　ｌ　ｍ，然后采用特制的加长筒钻进　行钻进即可。　通过对现场钻具的改进以及采　用正确的操作方式，该工地溶洞地　层钻进过程中没有出现漏浆塌孔、　埋钻、卡钻以及斜孔等事故，且钻　进效率较高，成功地实现了旋挖钻　机在溶洞地层的钻进，降低了原有　人工挖孔的施工成本，更是极大地　提高了施工效率。以　桩孔为例，　该桩孔深３４．８　ｍ，在２６￣３０．５　ｍ为溶　洞，溶洞横跨约４．７１１１。￣ＬＢ，－Ｊ－间不　到２０　ｈ，灌注超过２０　ｒＩ】３，钢筋笼下　放顺利，孔的竖直度良好。　钻斗钻顶加装导向条　工法小结　由于喀斯特地貌地下溶洞、暗　流、溶芽、斜岩面等复杂的地形特　性，旋挖钻机在此种地层中施工困　难重重，但是如果配合合适的工法　指导，旋挖钻机在喀斯特地貌可以　实现稳定、高效的钻进。需要做好　以下三点：充分的事故预防准备、　合适的钻具配置、正确的操作方　式。做好上述三点，喀斯特地貌　将不再是旋挖钻机施工领域的拦　路虎。　旋挖钻机在喀斯特地貌的成　功施工，不仅能解决客户的急切需　求，而且填补了旋挖钻机在此类地　层施工的空白，扩大了旋挖钻机可　施工地质范围，意义深远。在国内　基础建设的热潮中，随着大型工程　项目的陆续开发，旋挖钻机配合着　不断进步的施工工法，必将对工程　建设起到很好的推动作用。舟峨瑚