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旋挖钻机在岩石地层施工中的应用

摘要：本文通过旋挖钻机在中风化砾岩地层施工的工程实例，详细介绍了施
工过程中旋挖钻机钻具的配置、应注意的事项。希望能对旋挖钻机在同类地层施
工提供参考借鉴。

关键词：旋挖钻机牙轮岩芯筒钻机锁钻杆截齿钻头

1概述

1.1工程概况

九江某发电厂江西省九江市东郊，庐山北麓，北临长江，西靠九江长江
大桥和京九铁路，水源充足，交通便利，地理环境十分优越。该电厂烟囱区天然
地基承载力无法满足要求，因此在该部位采用桩基，共布置88根、桩径800mm
钻孔灌注桩，要求桩端进入中风化砂砾岩不小于1m。

1.2地层情况

烟囱地段根据钻孔揭露的地层情况为（详见剖面图
FA00881S-G0101-009～010和FA00881S-G0101-023）：

第（1-1）层杂填土：松散-稍密，承载力特征值fak=75kPa；厚度1.8-4.5
米，平均厚度3.27米。不适宜作为建筑物天然地基持力层，需清除或进行地基
处理。

第（5）层粘土：棕红色、棕黄色网纹状，硬塑，承载力特征值fak=300kPa，
压缩模量Es=12.0MPa；厚度8.7-11.8米，平均厚度10.29米。可作为建筑物的天
然地基。

第（8-1）粉质粘土混角砾层：棕黄色，粉质粘土呈可塑-硬塑状，碎石、
角砾粒径0.5-5.0cm，碎石最大粒径达10cm，呈稍密-中密状，圆锥重型动力触
探试验统计值N63.5=8.8击，承载力特征值fak=300kPa；压缩模量Es=14.0MPa，
厚度4.65-9.30米，平均厚度6.56米。可作为建筑物的天然地基，但该层埋深较
大，难于采用。

第（8-2）粉质粘土混角砾层：红褐色，粉质粘土呈可塑-软塑状，角砾
粒径0.5-2.0cm，呈稍密-松散状，圆锥重型动力触探试验统计值N63.5=4.1击，
承载力特征值fak=175kPa；压缩模量Es=10.0MPa，该层在局部冲沟地段28米以
下由于含水量的增加而呈软塑状，具高压缩性。厚度4.0-12.10米，平均厚度7.81
米。不可作为建筑物的天然地基。

第（10）强风化泥质粉砂岩、砾岩交互层：分布普遍，该地段钻探深度

内仅见砾岩，未出现泥质粉砂岩、砾岩交互层的情况，厚度较薄，具低压缩性，
综合确定其承载力特征值fak＝600kPa，厚度0.5-1.30米，平均厚度0.76米。因
其厚度较薄，不宜作为建筑物的桩基持力层。

第（11）中等风化泥质粉砂岩、砾岩交互层：分布普遍，该地段钻探深
度内仅见砾岩，未出现泥质粉砂岩、砾岩交互层的情况，该层未钻穿，具低压缩
性，基岩面起伏大。砾岩饱和单轴抗压强度在20.4-47.7MPa，平均为29.6MPa。
综合确定其承载力特征值fak＝1200kPa，可作为建筑物的桩基持力层，桩基参数
以试桩报告结论为准。

拟建烟囱地段填土较薄，（5）层粘土埋藏较浅且物理力学性质好，承载
力高，但本阶段勘探查明在烟囱下伏地层中（8-2）层粉质粘土混角砾为可塑-软
塑状，且基岩面上部该层由于含水量的增加状态为软塑状，具高压缩性；设计时
应考虑其对沉降的影响，如经验算能满足设计对沉降的要求时，可采用天然地基，
建议以（5）层粘土做天然地基持力层；倘若不满足设计对沉降的要求，则建议
采用桩基，桩基型式可选择钻孔灌注桩或PHC管桩，分别以(11)层中风化砾岩层
和（10）层强风化砾岩作为桩基持力层。勘探查明烟囱局部地段发现有1.5米深
的洞，见钻孔柱状图ZK4314，在地面以下26.7-28.2米为溶蚀性洞，充填有软塑
状粉质粘土混角砾，设计时要考虑其影响，建议钻孔灌注桩穿过该层达到稳定层
做桩基持力层。

2钻机及钻具的配置

2.1投入的钻挖钻机

针对本工程地层的实际情况和建设单位的工期要求，结合我单位的施工
经验，投入1台南车时代TR220D旋挖钻机、1台三一SR220C旋挖钻机。

投入钻机的性能参数

2.2钻杆配置

由于本工程设计要求桩端进入中风化砾岩不小于1m，该层岩石单轴饱和
抗压强度值在20.4~47.7Mpa之间，平均值达29.6Mpa，在进入砾岩层后采用传
统的摩阻钻杆无法对钻头进行有效加压钻进，因此本工程考虑使用具有强行加压
功能的机锁式钻杆。机锁式钻杆（见图1）不但可用于软地层，也可用于较硬地
层施工。机锁式钻杆可钻进淤泥层、泥土、（泥）砂层、卵（漂）石层和强风化
岩层。机锁式钻杆一般制成4节，1～3节杆每节钢管长13米。钻孔深度可达50

米左右。

图1固定点分段加压式机锁式钻杆

1、扁头2、一杆挡环3、第一节钻杆4、第二节钻杆5、第三节钻杆6、第
四节钻杆7、减振器总成8、一杆外键9、一杆内键10、弹簧座（托盘）11、钻
杆弹簧12、方头13、销轴