旋挖桩二次成孔技术在露天矿山边坡治理项目的实践

旋挖桩二次成孔技术在露天矿山边坡治理项目的实践

安冬李博

中国水利水电第八工程局有限公司贵州省黔南布依族苗族自治州    550400

【摘要】矿山边坡支护项目处于边坡破碎岩层及黏土层，存在山体滑坡等风险，在雨季来临前完成矿山边坡支护。抗滑排桩孔径2米，采用旋挖桩施工工艺。在桩基施工过程中，采用旋挖钻机一次性成孔施工，成孔质量较差，存在垮孔、塌孔等严重问题，导致施工效率低。论文结合工程实际施工情况，对二次旋挖成孔技术进行了总结，解决了旋挖钻机进行露天矿山边坡治理项目施工时存在的问题，大大降低露天矿山边坡支护，对类似工程施工具有指导意义。

【关键词】露天矿山、边坡治理、特殊地质、大直径、旋挖桩基二次成孔

The practice of secondary drilling technology of rotary pile in open-pit mine slope treatment project

An Dong    Li Bo

China Water Resources and Hydropower Eighth Engineering Bureau Co., Ltd

Guizhou Qiannan Buyi and Miao Autonomous Prefecture    550400

Abstract: The mining slope support project is located in the fractured rock and clay layers of the slope, which poses risks such as landslides. The mining slope support should be completed before the rainy season arrives. The anti slip pile has a diameter of 2 meters and adopts the construction technology of rotary excavation pile. In the process of pile foundation construction, using a rotary drilling rig for one-time drilling construction results in poor drilling quality and serious problems such as collapse and collapse, leading to low construction efficiency. The paper summarizes the secondary rotary drilling technology based on the actual construction situation of the project, solves the problems existing in the construction of open-pit mine slope treatment projects using rotary drilling rigs, greatly reduces the support of open-pit mine slopes, and has guiding significance for similar engineering construction.

Keywords：Open pit mining, slope treatment, special geology, large diameter, secondary drilling of rotary excavation pile foundation

0概述

露天矿山边坡治理项目对于桩径在 2.0m 以上、桩长较长且所处地质环境特殊的钻孔灌注桩施工工程，选用大功率旋挖钻机，会出现施工效率低、成孔时间较长进而导致塌孔的现象，甚至出现钻头脱落等情况。

为解决上述问题，项目成立技术攻关技术小组，采用旋挖桩二次成孔施工工艺，可提高成孔速度、成孔质量，降低项目施工工期，防止露天矿山边坡出现重大滑坡垮塌事故。

1正文

1.1工程概况

瓮福磷矿穿岩洞矿东翼边坡（18+150 勘探线-19+150 勘探线）整体坡向 285~296°、 现状坡度 0~45°，坡顶最高海拔高程 1284.9m、坡脚最低海拔高程 1236.0m，最大高差48.9m。抗滑排桩孔径2.0m，桩长14m。利用二次成孔技术。顺利完成46根抗滑排桩施工任务，经超声波透射法检测合格，其桩身完整性全部满足 I 类桩要求。

1.2工艺原理

本工艺是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机的提升装置，伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，一直打到设计深度。2米径桩孔先用直径1.2米的钻头钻至设计孔深，再用2米直径钻头扩孔钻至设计孔深。利用小孔径形成临空面，二次成孔施工降低切面，大大提高成孔速度、成孔质量。

1.3施工流程

测量放线→埋设小孔径护筒→钻机就位→一次成孔→二次成孔→成孔检查→清孔→钢筋笼安装→混凝土浇筑→桩头破除→桩基试验

1.4测量放样

根据施工设计图纸采用全站仪对桩位精确放样，桩轴线、标高控制点应设在不受施工影响的地方，施工前经复核后妥善保护，施工中应进行复测，桩定位后应同时测量记录原始地面标高。

1.5护筒埋设

根据桩径选用厚度不小于10mm钢板制作不小于钻头直径200mm的钢护筒。护筒顶端应高出地面0.3m，孔内有承压水时，护筒应高出稳定后的承压水为1.5m,护筒的埋置深度应根据地质和地下水位等情况确定，不宜小于2.0m。

护筒就位后，应在四周对称、均匀回填粘土，填土应密实，防止护筒偏移。护筒埋设时，护筒中心位置与桩中心位置的偏差不得大于50mm，护筒倾斜度不得大于1%。

护筒可采用人工先开挖一个井孔或采用比护筒稍大口径的钻头钻至预定位置，提出钻头后，再用钻斗将钢护筒压入到预定深度。施工过程尽量避免撞击护筒。

1.6钻机就位

钻孔机就位时，应对场地整平并反复碾压，钻杆应保持垂直稳固、位置准确，根据测量所放桩孔中心，将钻机中心对准桩孔中心，并保证钻杆中心同桩孔中心在同一铅垂线上。施工中应随时检测调正，钻杆不应发生倾斜、位移。为控制钻孔深度，可在机架上或机管上作出控制的标尺，以便在施工中进行观测、记录。钻机就位误差：中心偏差不大于15mm，护筒倾斜度不得大于1%。

1.7成孔

根据该工程地勘资料，工程选用干成孔施工方法施工，二次钻进成孔，先采用1.2米直径钻头钻进，钻至设计孔深后换用直径2米的钻头钻至设计孔深。

如若在一次成孔时发现岩性较为破碎，则先处理不良岩性问题，可采取泥浆护壁或固结灌浆。

调直机架挺杆，对好桩位（用对位圈），开动机械钻进、出土，对黏结性好的泥土层，可采用干式钻进工艺，无需泥浆护壁。

钻压过高会造成托底、托后角、功率浪费而打滑；钻压过低就无法钻进；钻速(每转钻进深度)＜0.7L，L为钻齿和导板长度；转速（最外齿线速度）V＜0.9m/s。

表1钻斗转速参考值

提放钻操作：对易坍塌土质速度要放慢，以防提钻刮碰塌孔和提钻速度过高塌孔，提放钻操作包括直接提放和旋转提放，施工中除岩层外，应采用旋转提放防止机锁杆自锁和扫孔以减小吸钻和成桩缩径。

表2钻机提放钻速度

施工过程尽量避免撞击护筒，钻进遇有含石块较多的土层，或含水量较大的软塑粘土层时，必须防止钻杆晃动引起孔径扩大，致使孔壁附着扰动土和孔底增加回落土。

1.8质量控制

观察护筒周边回填土是否发生松动，护筒是否在原位，如发生变化要及时处理。

观察机座支撑是否发生塌陷，如发生变化要及时调整水平仪，以保证钻孔不倾斜。

保证钻杆中心、护筒中心在桩心上，否则会造成扩孔（灌注超方）与刮碰塌孔。

软硬互层要选用平头对称刀钻具，操作上要轻压慢转，以免发生钻孔导向倾斜。

1.9成孔检查

成孔检查方法根据孔径的情况来定，干成孔可直接用清孔钻斗将孔内的虚土清除，然后对成孔质量进行检测。经质量检查合格的桩孔应及时灌注混凝土。

成孔达到设计高程后，对孔深、孔径、孔壁、垂直度等进行检查，不合格时采取措施处理。用测绳测量孔深并做记录，钻孔完成后应采用探孔器检测孔径，钻杆垂线法检查倾斜度，用长度符合规定的探孔器上下两次检查孔是否合格，合格后方可清孔。

检测标准：孔深、孔径不小于设计规定，钻孔倾斜度误差不大于1%，沉淀厚度符合设计要求不大于50mm，桩位误差不大于50mm。

表3钻孔桩成孔质量标准

1.10清孔

干作业施工的桩孔钻到预定的深度后，必须在孔底处进行空转清土，然后停止转动提钻杆。孔底的虚土厚度超过质量标准时，要分析原因，采取措施进行处理。进钻过程中散落在地面上的土，必须随时清除运走。

当钻孔测深显示钻深到位后，用双底清渣钻斗将孔底沉渣清理干净，清孔前要先扫孔，以便刮削缩径。清孔后用测绳复测孔深。吊放钢筋笼灌注混凝土前应复测沉渣厚度和成孔直径，若沉渣太厚要进行二次清孔，直到符合灌注要求。成孔待灌注时间一般不超过8小时，但有些土质要到23～25小时，以使缺陷充分显现而不被带入成桩。

2优势分析

表4一次成孔技术与二次成孔技术对比

4结语

钻孔灌注桩二次成孔技术应用于露天矿山边坡治理项目，相比一次成孔技术，大大的提高了成孔质量与成孔速度。对于露天矿山边坡治理而言，降低施工周期既降低边坡坍塌风险。对类似工程施工有一定的指导意义。