摘 要 针对徐州轨道交通3号线大庆路站石灰岩与砂质页岩互层现象严重，且岩溶发育的问题，对大庆路站的地层条件以及钻孔桩施工方法进行了系统分析与试验，探讨了大功率旋挖钻机在复杂硬岩地层中的应用。实践表明在复杂硬岩地层，大功率旋挖钻成孔在施工速度、成孔质量等方面具有显著优势，对类似地质区钻孔桩成孔具有很好的参考价值。

关键词 大功率;旋挖钻;硬岩地层;应用

1工程概况及钻孔桩设计

大庆路站位于老城区大庆路与二环北路路口南侧250m处，沿大庆路南北布置，车站为地下两层岛式车站，主体结构外包长度为196.6m。有效站台中心里程处基坑开挖深度约16.64m，车站采用半盖挖法施工，车站顶板覆土厚度约为2.44-3.59m。车站起点分界里程为右DK7+503.200，有效站台中心里程为DK7+623.400，车站终点分界里程为右DK7+699.000。车站施工场地狭小（半盖挖车站、需分期分段施工）、工期短（业主要求钻孔桩总工期90天）、文明施工要求高。

大庆路站主体结构采用钻孔灌注桩围护，钻孔灌注桩直径1m，水平间距1.3m，分为A、B、C、D、E、F共計6种桩型，总计345根，桩长13～22m，抗拔桩采用直径1.2m钻孔灌注桩，共计24根，桩长23m，各桩桩底入完整中风化石灰岩深度不小于6m，入完整中风化砂质页岩深度不小于8m。

2工程地质

大庆路站场地覆盖层厚度较小（为3-5m），以填土与可-硬塑黏土为主，下伏基岩以寒武系灰岩及砂质页岩为主。地面标高35.38-36.71m，整体呈北低南高走势。主要地质结构分别有[1]：1-1层松散杂填土、2-3a-4层硬塑黏土及充填可-硬塑黏土溶洞、12-6a-1层全风化砂质页岩、12-6a-2层强风化砂质页岩、12-6a-3层中风化砂质页岩、12-6-3层中风化石灰岩，其中地表以下0-6m为强风化地层，6m以下为中风化页岩及灰岩地层，中风化石灰岩的抗压强度为30-124Mpa。本工程主要不良地质作用为岩溶，钻孔见洞率29.2%。岩溶发育形态以沿石灰岩与砂质页岩之间层面岩溶裂隙发育特征为主，局部石灰岩区浅部基岩面附近有岩溶分布，层面裂隙连通性较好，裂隙内水量丰富，岩溶综合判定为中等发育。

3施工工艺

3.1 设备选型

根据以往工程经验和认识，认为旋挖钻更适合软弱地层，在强度30Mpa以上的硬岩地层中钻进效率较低，而冲击钻能进行硬岩成孔。

试桩时，我们选用了Q-20型钻机，平均钻进速度在0.2m/h，中风化灰岩钻进速度在0.08m/h，且经常发生偏孔现象，坍孔现象也偶有发生，无法满足工程进度及质量要求[2]。

后选择三一重工的SR360Ⅲ型旋挖钻，通过合理的钻头选择和工艺搭配，平均钻进速度在3m/h，中风化灰岩钻进速度在1m/h，满足进度和文明施工要求。

3.2 施工工艺及钻头选择

根据现场情况，采用无泥浆护壁干成孔工艺，特制4m长钢护筒，护筒埋设至黏土层下方50cm，防止孔口渗漏以及周围环境振动对钻孔桩的影响[3]。干成孔工艺减少了泥浆制备工作，节约了场地，且避免了泥浆污染。

施工时采用截齿旋挖斗钻至中风化基岩面（约6m），进入中风化基岩时更换截齿取芯筒钻，单次进尺到0.6m左右提钻，若岩芯断裂，直接提出孔外，若岩芯完整，更换螺旋钻头加压钻进，岩芯崩裂后，再用截齿筒钻取芯钻进，最后由截齿旋挖斗清孔[4]。

4工艺分析与比较

4.1 冲击钻工艺分析

本工程共有20根围护桩采用了冲击钻工艺施工，为便于对比分析，现将各桩在不同地层的钻进情况进行总体统计，得出平均钻进效率，详见表1。

4.2 旋挖钻工艺分析

本工程共有325根围护桩及24根抗拔桩采用了旋挖钻工艺施工，为便于对比分析，现将各桩在不同地层的钻进情况进行总体统计，得出平均钻进效率，详见表2、表3。

4.3 工艺对比分析

与冲击钻相比，本工程采用旋挖钻干成孔钻进工艺具有如下优点[5]：①无须制备泥浆，占用场地小，节约了水资源，且避免了泥浆对周边环境的破坏，文明施工条件好;②黏土层采用钢护筒成孔，护壁效果好，避免了坍孔现象;③超方量小，节约了混凝土;④钻进速度快，旋挖钻成孔速度平均为3h/根，是冲击钻效率的10倍以上;⑤钻机对位准确，不会发生偏孔现象;⑥孔底沉渣少，桩基质量有保障。两种工艺的对比分析详见表4。

4.4 社会经济效益分析

通过测算采用旋挖钻增加的成本与节约的混凝土、清水、膨润土、泥浆外运等费用进行对比，发现相比于冲击钻，采用旋挖钻后施工总成本略有下降。而采用旋挖钻施工按期完成了业主下达的工期任务要求，且施工质量和现场文明施工水平显著提高，社会效益明显。

5结束语

通过在大庆路站复杂硬岩地层的实际应用表明，在岩溶发育等复杂硬岩地层，采用大功率旋挖钻对比传统冲击钻施工工艺将取得更好的社会经济效益，具有推广价值。

参考文献

[1] 宋刚.硬岩地层旋挖钻进组合工艺的研究与应用[J].施工技术，2011，40（2）：72-74.

[2] 姜卫文，霍宗武.旋挖钻进技术在广东硬-坚硬岩地区中的应用与创新[J].中国水运（下半月），2008，（1）：72-74.

[3] 吴志卿.浅谈旋挖钻与回旋钻及冲击钻施工工艺[J].江西建材，2014，（23）：98，101.

[4] 王龙飞.硬质地层中应用旋挖钻施工深孔桩基探索研究[A].《中国公路学会养护与管理分会第六届学术年会论文集（下卷）》[C]，2016.

[5] 许首贤.谈钻孔桩（旋挖钻）施工方法[J].山西建筑，2013，39（8）：53-55.

作者简介

唐福源（1988-），男;毕业院校：同济大学，专业：土木工程，工程师，现就职单位：中建隧道建设有限公司，研究方向：从事岩土工程施工工作。