工法-风动式潜孔锤快速凿岩引孔施工工法

风动式潜孔锤快速凿岩引孔施工工法

广西建工集团第一建筑工程有限责任公司

中建八局第二建设有限公司

谢鸿卫唐光暹葛智超王治滨邓程来

1、前言

随着社会经济的发展和科技的进步，

我公司通过产学研相结合，从理论分析、城市人口不断增多，工程建设项目随之增多，许多施工项目往往遇到的地质条件都比较复杂，所以嵌岩桩必将成为桩基础的一个重要发展趋势。目前嵌岩桩的施工方法主要有：冲孔桩、牙轮钻头、滚刀钻头、钢粒钻进以及人工挖孔桩。这些常规的冲击或者回转钻进工艺在嵌岩桩施工中钻进效率不高，通常要几天才能完成一根桩。风动潜孔锤技术的提出是在上世纪初，设备最最初出现于上世纪50年代，80年代广为发展的。最先开发的是小直径潜孔锤，主要应用在钻凿爆破孔、水井基岩孔、地质勘探孔以及锚索钻孔等。

在我司进行广西建工大厦1#楼、2#楼工程CFG桩地基处理施工时采用了潜孔锤凿岩引孔施工工艺。使用高风压带动潜孔锤锤击技术，在潜孔锤锤碎岩石的同时，高风压将破碎岩屑吹离孔底并排除孔口。潜孔锤引孔后，仍然采用长螺旋桩机灌注混凝土完成后续成桩。

生产试验、检测统计、资料收集等工作全面研究制定了风动式潜孔锤快速凿岩引孔施工企业级工法，并同步开展QC活动，获得了广西区QC成果一等奖，且得到了广西区质量安全协会的大力推广。本工法经广西壮族自治区科学技术情报研究所查新表示未见国内有编制发布上述风动式潜孔锤快速凿岩引孔施工的国家级或省（部）级工法的公开文献报道。

2、工法特点

2.1 潜孔锤可用直径多样，适用桩型范围广。

2.2 采用常见长螺旋桩机机械，工艺实施简单，技术成熟，安全可靠性高。

2.3 潜孔锤钻进属于慢回转钻进方法，对钻杆损坏低，节约机械使用成本。

2.4 风动式潜孔锤钻头凿岩破碎能力强，破碎入岩速度快，节约施工工期。

2.5 高风压配合螺旋翼片清孔效果好，提高成桩施工质量。

3、适用范围

3.1 本工法适用于干成孔钻孔灌注桩时碰到岩石需要凿岩的引孔施工。

3.2 适用于较厚回填土层、砂层、黏土层、砂砾层、卵石层、块石层、软中硬及硬质岩石层的引孔施工。

3.3 特别适用于要求嵌入中微风化岩或要穿过巨厚的含漂石、块石的砾石层的钻孔灌注桩。

3.4 工程进度要求较快，桩数较多、布置较密的小高层或高层建筑项目。

4、工艺原理

该工艺原理以长螺旋多功能桩机做桩架，采用长螺旋动力头做旋转动力，在特制的钻杆下悬挂风动式潜孔锤，潜孔锤冲击破碎岩石的同时，动力头带动钻杆及潜孔锤进行适度的钻压与回转钻进，既能研磨刻碎岩石，又能使潜孔锤击打位置不停的变化，使潜孔锤底部的合金突出点每次都击打在不同位置，风动潜孔锤的空气既能冷却钻头又能将破碎的岩屑吹离孔底并排出孔口，达到快速破碎岩石的作用。引孔开始时，首先启动外置高风压空压机，在通过集气管的高压气体带动下，潜孔锤向下冲击破碎岩石，同时桩机动力头带动钻杆及潜孔锤进行适度的钻压与回转钻进，并由风动潜孔锤的空气将破碎的岩屑吹离孔底并排出孔口，从而持续钻进直至终孔。

5、工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程

潜孔锤凿岩引孔施工的顺序为：

图5.1 潜孔锤凿岩引孔施工工艺流程

5.2 操作要点

5.2.1施工准备

（1）编制CFG桩专项施工方案；

（2）进场长螺旋潜孔锤引孔钻机、长螺旋桩机、空气压缩机、混凝土输送泵、电焊机、全站仪等机械设备及工具；

（3）平整场地，做好降水、排水设施；其他施工准备均同普通长螺旋桩施工要求；对施工作业人员进行技术交底。

5.2.2钻机就位

（1）要事先检查钻机的性能状态是否良好，保证钻机工作正常。

（2）保证桩位附近平整，把钻机开到桩位旁，钻头的中心正对桩位标注点，钻机停位回转中心距孔位在3～4.5m之间。

（3）在允许的情况下，变幅油缸尽可能将桅杆缩回，以便减小钻机自重和提升下降脉动压力对孔的影响。

（4）检查在回转半径是否有障碍物影响回转。

5.2.3引孔及终孔

（1）钻进多采用减压钻进，即孔底的钻压不超过钻杆、锤头、压块重力之和的80%（扣除浮力），以避免或减少斜孔、弯孔和扩孔现象。不同地层采用不同类型的钻头和

钻压，土层采用普通旋挖钻头，进岩层或孤石后采用凿岩锤头。

（2）在不同的地层采用不同的钻速，一般螺旋杆的转数为12-16/每分钟。当空压机供气时，以适合转数转动螺纹杆，从而开始钻孔，当接触到岩石时，潜孔锤开始工作；在水下钻岩3孔时，在供气正常后逐渐将潜孔锤放下，当它接触到岩石时，潜孔锤开始工作。这时回转的螺旋钻杆将碎石和泥土排出。

（3）潜孔锤和它的螺旋杆停留在孔内时不能终止钻孔，因为土的压力会阻止它们转动，从而可能使钻机被粘留在所钻的孔内（卡钻）；在钻孔时，不准将螺旋杆反转，因为驱动体和顶端体的螺纹连接可能被松开，这会使得钻具和潜孔锤掉落在孔内。

（4）按钻孔深度要求，螺旋钻杆可通过连接加长杆来加长钻孔深度，但用加长杆来接长的螺旋钻杆，不准超越桩架底盘的最大负荷；当潜孔锤浸入水内时，不能将加长杆连接到螺旋钻杆上，如果此时分离螺旋钻杆，水和其他东西会倒流，若要分离螺旋钻杆，应先将潜孔锤提离地面，从螺旋钻杆上清除泥沙和杂物，释放孔内的残余压力，安装定位圈，然后再将加长杆连接到螺旋钻杆上。

（5）钻孔引孔进至甲方要求的深度后，经现场工程师鉴定后确认终孔深度，确认钻孔达到深度后终孔，进行一次清孔，清孔时将钻头提离孔底10～20cm空转，清孔后孔底沉碴厚度小于5cm。

5.2.4成孔灌注

（1）钻孔机就位时应校正，要求保持平整、稳固，使在钻进时不发生倾斜或移动。在钻架上应有控制深度标尺，以便在施工中进行观测、记录。

（2）钻孔时，先调直桩架挺杆，对好桩位；启动钻机钻0.5～1.0m深，检查一切正常后，再继续钻进，土块随螺栓叶片上排出孔口，达到设计深度后停钻，然后边提钻边泵压C25砼直至成桩。