8510农场甄宇航;朱景滟
【摘 要】为解决风化砂岩地层进行长螺旋钻进可行性及对钻具磨蚀程度问题,通过抗压强度和全岩分析及磨蚀性试验进行综合分析.研究结果表明:该区强风化砂岩为极软岩,岩体整体破碎,单轴抗压强度平均值为2.23 MPa,强风化砂岩成分以石英为主,对长螺旋桩机钻具磨蚀程度轻微 ～ 中等、中等 ～ 很强、很强—极强,随着深度的增加,对钻具的磨损程度逐渐加强,深度在10 m～15 m范围内钻具磨损平均质量约为0 m～5 m深范围内的1.4倍.在项目区域内施工时,浅、中、深部石英含量的不同导致对钻具产生磨蚀强弱不同,在实际施工时应根据不同岩性调整钻具,提高钻进速度和降低施工成本. 【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2018(044)036
【总页数】3页(P89-90,203)
【关键词】砂岩;长螺旋钻孔;钻孔施工;可行性
【作 者】甄宇航;朱景滟
【作者单位】北方工业大学土木工程学院,北京 100141;北方工业大学土木工程学院,北京 100141
【正文语种】中 文
【中图分类】TU458
1 概述
大中型城市(超)高层建筑是趋势。随着桩基的发展，成桩设备越来越多。长螺旋钻机具有效率高、设备成本低、成孔效率高等优点而普遍采用。它有多种施工方法，赵鹏飞[1]研究发现长螺旋钻机在软质地层有很强的优势，但在碎石土、软质岩石和风化岩石中施工有一定的难度，应在施工前通过现场试验确定其适用性。郎需辉[2]研究出强风化泥岩和强风化砾岩中用长螺旋钻机施工CFG桩进行地基加固处理是安全可行的。阮小峰[3]研究出长螺旋钻孔压灌泥浆护壁成孔施工工艺，在纯粘性土层或孔底部有5 m以上的粘土层情况下是可用的，在钻孔底部为粉性、砂性土层，则不成功(含水土层)。曾献文[4]研究指出施工前的
准备工作很重要:检查钻机的水泥用量;拌合混凝土时对水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;在混凝土中埋设水管，通入冷水降温;规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度;施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。以上论文研究了长螺旋钻机在粘性坚硬地层，强风化泥岩等地质条件下的应用，也为此次研究提供了研究思路和借鉴。
2 工程背景
工程地质条件的好坏是对建筑地区，场址选择，建筑总平面布置，以及主要建筑物地基基础工程的设计与施工都有密切关系和影响，必须在工程建筑设计前将该地区的工程地质条件预先查明。一般工程业主在与施工单位签订施工合同前，必须提供一份详细的地勘报告，报告的内容包括：地区气候特点、地貌特征、地质结构、水文资料、各岩层的性质、抗压强度及承载力，勘察钻探资料描述等等，地勘报告的了解对设备的选型和施工工艺的制定非常重要。该工程为长春某项目一期，勘察所揭露的地层上部为杂填土层、粘性土层，下部为风化砂岩层。根据岩土的物理力学性质分为如下4层：第①层杂填土：层厚0.40 吉林工程技术师范学院学报
m～8.50 m，一般厚度2.50 m。第②层粉质粘土：层厚0.50 m～6.80 m，一般厚度1.60 m。第⑥层全风化砂岩，层厚0.70 m～4.00 m，一般厚度2.40 m。第⑦层强风化砂岩，揭露最大厚度7.50 m。
3 砂岩地层可钻性研究
3.1 岩石抗压强度试验
1)试验设备与方法。
该试验采用SZDH-100/20型数字式点荷载仪。试验方法为将具有一定尺寸和形状系数的试件置于点荷载仪的上下2个加荷锥之间，通过机械装置施加集中荷载直至试件破坏，然后根据试件的破坏荷载和加荷点间距，计算试件材料的强度指数。
2)制样。
为快速、便捷本次试验采用不规则块体，要求块体尺寸如下：试件最短边长为3.0 cm；加荷点间距为3.0 cm～10 cm；不规则试块从地层由上至下三个深度范围内各选取3个，共计9个。
3)试验结果与分析。
试验结果如表1所示，根据点荷载试验的研究成果得出：浅部强风化砂岩天然单轴抗压强度平均值为1.67 MPa；中部强风化砂岩天然单轴抗压强度平均值为1.80 MPa；深部强风化砂岩天然单轴抗压强度平均值为3.22 MPa；依据《岩土工程勘察规范》判定此强风化砂岩为极软岩。
3.2 全岩矿物分析
1)试验设备与取样。
本次试验使用便携式X射线衍射仪，从地层由上至下三个深度范围取典型岩样3块，均为紫红全风化砂岩。具体如表1，图1所示。
表1 点荷载试验强度统计表编号压轴距D/cm最短边长cm破坏荷载P/kNISMPaIS(50)MPaRCMPa14.88.13.210.0150.0080.50823.36.17.540.0630.0211.59733.24.17.820.0870.0652.904平均值1.6744.25.915.980.0790.0401.80256.0820.560.0560.0321.94765.57.617.980.0590.0371.679
彭树杰平均值1.8073.04.821.220.2240.1074.74985.18.522.650.0870.0352.31494.77.628.210.1300.0272.596平均值3.22整体平均值2.23
2)试验结果与分析。
通过全岩分析试验可以得出：本区域地层强风化砂岩成分为石英、钾长石、斜长石和黏土矿物。浅部强风化砂岩石英含量为5.3%，中部强风化砂岩石英含量为35.2%，深部强风化砂岩石英含量为55.1%，一般认为岩石中石英含量对岩石磨蚀性影响较大，石英含量越高其岩石的磨蚀性越强，见表2。
表2 全岩分析结果统计表
岩样编号矿物种类和含量/%石英钾长石斜长石方解石白云石黏土矿物15.316.242.9——35.6235.228.534.1——2.2355.118.912.6——13.4
3.3 岩石Cerchar磨蚀试验
是立党为公、执政为民的根本要求
1)试验设备及制样。
此次岩石磨蚀试验设备采用岩石磨蚀伺服试验仪。Cerchar试验标准试样为边长30 mm的立方体，由于原始样品外形尺寸的限制，样品加工只保证测试面平直，并与夹持面保持垂直，两夹持面保持平行，测试面一个方向长度大于30 mm。
2)试验结果与分析。
将4个角度测量的磨蚀值算术平均，为单次试验值，每个样品表面在两个方向上各试验1次，以0.1 mm为基本单位，将测量值转换为岩石CAI磨蚀值，典型试验结果图见图2～图4，统计结果见表3。通过CAI实验结果可以得出：浅部强风化砂岩CAI值在0.68～1.55，对钻具磨蚀程度轻微～中等，中部强风化砂岩CAI值在1.46～2.27，对钻具磨蚀程度中等～很强，深部强风化砂岩CAI值在3.13～4.29，对钻具磨蚀程度很强～极强，因此本区域地层强风化砂岩由浅至深对钻具磨蚀作用逐渐加强，钻进过程中钻具损耗会较为严重，在施工时应采取有效方法进行防治和处理。
海洋环境科学4 齿尖磨损程度(质量)数据表
丝光沸石
为验证钻头实际磨损程度，进行了齿尖磨损质量分析，选取5个相同的标准质量都为3 790
g的齿尖于0 m～5 m深度范围内进行实验，测定每个齿尖的磨损质量以及留存质量，接着分别在5 m～10 m，10 m～15 m深度范围内进行相同的实验分析，记录其数据。
表3 齿尖磨损程度统计表 g齿尖序号标准质量留存质量磨损质量磨损质量平均值1号3 7903 2465442号3 7903 0027883号3 7902 9528384号3 7902 9018895号3 7902 906890789.86号3 7902 7781 0127号3 7902 7761 0148号3 790 2 7761 0149号3 7902 7491 04110号3 7902 7311 0591 02811号3 7902 7221 06812号3 7902 7121 07813号3 7902 6981 09214号3 7902 6931 09715号3 7902 5861 2041 107.8
实验结果分析：从地层由上至下三个同等深度范围内，每5 m为一阶段，各选取5个齿尖，共计15个进行检验以及数据分析。数据见表3，每组磨损质量平均值依次为789.8 g，1 028 g，1 107.8 g，并根据平均值做折线统计图，见图5，经分析，由浅至深对齿尖的磨损程度逐渐加强。其中，10 m～15 m的平均磨损质量是0 m～5 m的1.4倍多，可见长螺旋钻机在地层表面有很强的优势，但在地层深处施工有一定的难度。
5 结语
项目所在区域，为了研究风化砂岩地层长螺旋钻机钻孔可行性，进行了相关实验研究，以及长螺旋桩机钻具齿尖磨蚀程度分析。通过点荷载试验得出，由浅至深天然单轴抗压强度逐渐增大，整体平均值为2.23 MPa，强风化砂岩为极软岩。通过全岩分析试验得出强风化砂岩成分为石英、钾长石、斜长石和黏土矿物。通过Cerchar试验得出，浅部强风化砂岩CAI均值在1.115，对长螺旋桩机钻具磨蚀程度在轻微～中等，中部强风化砂岩CAI均值在1.865，对钻具磨蚀程度中等～很强，深部强风化砂岩CAI均值在3.71，对钻具磨蚀程度很强～极强。通过钻具齿尖磨蚀程度分析得出，随着深度的增加，对齿尖的磨损程度也逐渐加强。因此该区域采用长螺旋桩机钻进过程中钻具损耗会较为严重，在施工时应采取有效方法进行防治和处理。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议