高陽(yáng) 張志偉(中國(guó)五冶集團(tuán)有限公司第一工程分公司,四川 成都610056)
隨著大量帶有地下室車(chē)庫(kù)的高層建筑工程的不斷涌現(xiàn),基坑相對(duì)也越來(lái)越深。由于周邊環(huán)境復(fù)雜性、土層的特殊性及經(jīng)濟(jì)性各方面的要求,傳統(tǒng)的支擋結(jié)構(gòu)已無(wú)法滿足較深基坑的支護(hù)要求,使得不少深基坑周邊時(shí)常出現(xiàn)地面沉降、裂縫、臨近房屋受影響開(kāi)裂等不良變形現(xiàn)象,甚至出現(xiàn)基坑垮塌、周邊房屋倒塌等安全事故。因此,深基坑中支護(hù)體系的新技術(shù)、新方法不斷被提出、驗(yàn)證并應(yīng)用于實(shí)際工程中。其中新型支擋結(jié)構(gòu)體系——排樁+擴(kuò)大頭錨索結(jié)構(gòu)就以可以較好的發(fā)揮錨索的抗拔力,改善常規(guī)拉力型預(yù)應(yīng)力錨索在特殊性土層中應(yīng)用的不足,相比內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)體系經(jīng)濟(jì)效益更顯著等特點(diǎn)在膨脹土等特殊土地層中得到較好的應(yīng)用效果。
含卵石粘土地層,土體自穩(wěn)性較差,在成孔過(guò)程中易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。除此之外,由于土層中一定量卵石,且卵石粒徑較大,在成孔過(guò)程中,易出現(xiàn)卡轉(zhuǎn)現(xiàn)象,如果刀盤(pán)轉(zhuǎn)速過(guò)快,還易損壞刀具。為了解決含卵石粘土地層存在的問(wèn)題,擬通過(guò)擴(kuò)大頭錨桿技術(shù)成孔。為了測(cè)試擴(kuò)大頭錨桿技術(shù)在含卵石粘土地層中的適用性,特通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)性鉆孔和擴(kuò)孔,以驗(yàn)證其適用性,為擴(kuò)大頭錨桿技術(shù)在含卵石粘土地層中的應(yīng)用提供依據(jù)。
某工程,場(chǎng)地地層中含有含卵石粘土層,其卵石含量約占總質(zhì)量的20%~45%,卵石粒徑一般20~80mm,最大粒徑為100mm,呈次圓狀,在整個(gè)場(chǎng)地均有分布。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地層情況,擬采用擴(kuò)大頭錨桿技術(shù)進(jìn)行支護(hù)。為保證擴(kuò)大頭錨桿技術(shù)的順利進(jìn)行,現(xiàn)場(chǎng)在含卵石粘土地層中采用了6種不同的工藝進(jìn)行試驗(yàn)性鉆孔和擴(kuò)孔技術(shù)。
現(xiàn)場(chǎng)采用了6 種不同擴(kuò)孔工藝在含卵石粘土地層中成孔,現(xiàn)將各擴(kuò)孔工藝流程及成孔效果分述如下。
2.1.1 工藝流程
先采用90鉆機(jī)螺旋鉆桿(未跟管)加水成孔15m深,然后采用旋噴管放入孔內(nèi)進(jìn)行清水旋噴擴(kuò)孔兩次,再進(jìn)行置入鋼管洗孔。
2.1.2 試驗(yàn)過(guò)程中存在的問(wèn)題
加水成孔后,若不下套管,含卵石粘土層易出現(xiàn)垮塌和螺旋鉆桿卡鉆現(xiàn)象,高壓旋噴管清水切割完成后,受孔內(nèi)垮孔影響,無(wú)法下鋼管進(jìn)行吹孔和洗孔。
2.1.3 成孔效果
在置入過(guò)程中,由于土層為粘性土,遇水易垮孔,無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行,成孔效果較差。
2.2.1 工藝流程
先采用90鉆機(jī)螺旋鉆桿加三葉鉆頭干成孔12m深(穿過(guò)含卵石粘土約6m左右),邊加氣邊成孔。
2.2.2 試驗(yàn)過(guò)程中存在的問(wèn)題
該工藝成本相對(duì)較高,鉆頭磨損也相對(duì)較嚴(yán)重,加氣成孔不適宜用于土質(zhì)較軟的地層,易出現(xiàn)氣從地面冒出現(xiàn)象。
2.2.3 成孔效果
成孔效果較好,未出現(xiàn)明顯垮塌,但是由于土層中含有一定量卵石,且卵石粒徑較大,三葉鉆頭遇卵石磨損相對(duì)嚴(yán)重。
2.3.1 工藝流程
先采用90鉆機(jī)螺旋鉆桿加三葉鉆頭干成孔13m深(穿過(guò)含卵石粘土約5m 左右),邊加氣邊成孔。成孔至全風(fēng)化泥巖后,再置入擴(kuò)孔鉆頭(150mm擴(kuò)450mm)進(jìn)行加水進(jìn)行機(jī)械擴(kuò)孔。
2.3.2 試驗(yàn)過(guò)程中存在的問(wèn)題
成孔后局部卵石易垮落孔內(nèi),90鉆機(jī)螺旋鉆桿和擴(kuò)孔鉆頭在含卵石地層均易出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象,擴(kuò)孔鉆頭易卡壞。
2.3.3 成孔效果
成孔效果較好,未出現(xiàn)明顯垮塌現(xiàn)場(chǎng)。但由于未跟管,局部出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象。三葉鉆頭磨損相對(duì)嚴(yán)重,置入擴(kuò)孔鉆頭中可以感受到孔內(nèi)局部存在卵石卡鉆現(xiàn)場(chǎng),最終擴(kuò)孔鉆頭取出后發(fā)現(xiàn)擴(kuò)孔鉆頭已損壞。
2.4.1 工藝流程
采用90鉆機(jī)加146偏心鉆具進(jìn)行跟管成孔,土層未出現(xiàn)垮孔現(xiàn)象。
2.4.2 試驗(yàn)過(guò)程中存在的問(wèn)題
該工藝采用146 偏心鉆具跟管鉆進(jìn),在土層施工進(jìn)度較緩慢,且無(wú)法正常成孔,偏心鉆具易堵塞泥土。
2.4.3 成孔效果
成孔效果較好,未出現(xiàn)垮孔現(xiàn)場(chǎng)。但是跟管速度較慢,無(wú)法正常成孔,成孔約2m所用時(shí)間約1.5個(gè)小時(shí)。
2.5.1 工藝流程
先采用90鉆機(jī)螺旋鉆桿加三葉鉆頭干成孔13m深(穿過(guò)含卵石粘土約5m 左右),邊加氣邊成孔。孔至全風(fēng)化泥巖后,下入套管至擴(kuò)孔起點(diǎn)處,再置入擴(kuò)孔鉆頭(120mm擴(kuò)400mm)加水進(jìn)行擴(kuò)孔。
2.5.2 試驗(yàn)過(guò)程中存在的問(wèn)題
該工藝施工進(jìn)度較緩慢。
2.5.3 成孔效果
成孔效果較好,未出現(xiàn)明顯垮塌,現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)孔2.5m,所用時(shí)間約為1個(gè)小時(shí)。擴(kuò)孔地層主要為全風(fēng)化泥巖,取出鉆頭后,鉆頭完好,未見(jiàn)明顯破壞現(xiàn)場(chǎng)。
2.6.1 工藝流程
先采用90鉆機(jī)螺旋鉆桿加三葉鉆頭干成孔7m深至含卵石粘土,邊加氣邊成孔,成孔效果較好,再置入擴(kuò)孔鉆頭(120mm擴(kuò)400mm)加水進(jìn)行擴(kuò)孔。
2.6.2 試驗(yàn)過(guò)程中存在的問(wèn)題
該工藝機(jī)械擴(kuò)孔鉆頭無(wú)法在卵石層進(jìn)行擴(kuò)孔,鉆頭易損壞。
2.6.3 成孔效果
擴(kuò)孔過(guò)程中發(fā)現(xiàn)卵石卡鉆較嚴(yán)重,擴(kuò)孔完成后,取出鉆頭,鉆頭已損壞。
為了測(cè)試擴(kuò)大頭錨桿技術(shù)在含卵石粘土地層中的適用性,現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)6種不同工藝進(jìn)行試驗(yàn)性鉆孔和擴(kuò)孔,以驗(yàn)證其適用性。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)含卵石粘土地層中6種不同擴(kuò)孔工藝的流程、成孔效果及經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析對(duì)比,發(fā)現(xiàn):
(1)在含卵石粘土地層中,采用三葉鉆加氣成孔基本可行,采用146偏心鉆具跟管鉆進(jìn)不可行;
(2)機(jī)械擴(kuò)孔不適宜用于含卵石地層中,易卡鉆和損壞擴(kuò)孔鉆土。
(3)含卵石粘土地層中若進(jìn)行擴(kuò)孔作業(yè),孔內(nèi)易垮孔,需進(jìn)行跟管護(hù)壁。
結(jié)果表明:含卵石粘土地層中若進(jìn)行擴(kuò)孔作業(yè),孔內(nèi)易垮孔,需進(jìn)行跟管護(hù)壁;機(jī)械擴(kuò)孔不適宜用于含卵石地層中,易卡鉆和損壞擴(kuò)孔鉆土;采用三葉鉆加氣成孔基本可行。