第四章第四节 钻孔机械和打桩机械
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第四章
桥梁工程机械
第四节 钻孔机械
一、全套管钻机
全套管施工法 ——贝诺特施工法 1.分类 1）按结构形式全套管钻机分为两大类： （1）整机式 （2）分体式 2）按成孔直径分为三种类型： （1）小型机—直径在1.2m以下 （2）中型机—直径在1.2～1.5m之间。
（3）大型机—直径在1.5m以上。
2.特点及适用范围
注意事项： a）循环泥浆对环境和土壤的污染； b）通过部分卵石层时应配合冲击或冲抓方法施工； c）在地层中如果地下水流速很大，在3m/min以上时， 必须采用一定的钢管护壁方式穿过此层的方法进行防护， 以免塌孔 （2）潜水钻机的特点和适用范围如下： ①可以完成1～3m桩的施工。 ②无振动，无噪音。 ③施工经济孔深50m。 ④这种钻机由于钻头和钻压问题仅能在25MPa以内的覆 盖层或风化软岩中钻孔，有较大的局限性。 ⑤一旦塌孔，处理将较为麻烦。
Hale Waihona Puke Baidu
钻机工作时影响其效率的主要环节之一是排渣，排渣 分为正循环和反循环两大类： ①正循环：在钻进过程中，通过钢管或橡胶软管将水通 入孔底，将钻渣漂浮至孔的上部自然排出。 ②反循环：在钻进过程中，向孔内补水，通过排渣管排 渣，排渣的动力有空气反循环、泵吸反循环、泵举反循 环。 2）特点及适用范围 （1）有钻杆旋转钻机的特点和适用范围如下： ①可以完成直径10cm直至几米的孔径； ②对地层的适应性很强，只要变更钻头类型和对 钻杆施加压力的大小，就可以应付各种软的覆盖层直到 极硬的岩石，但对直径大于2/3钻杆内径的松散卵石层 却无能为力； ③具有噪声低和无振动的特点
2.主要结构及工作原理
振动沉拔桩锤的主要结构有以下几个部分：悬挂 装臵、原动机、振动器、夹桩器和加压导向装臵。 1）原动机：电动振动沉拔桩锤多采用鼠笼异步电动 机作为原动机。
三、螺旋钻机、冲击钻机、回转斗转机
长螺旋钻机：将切下来的土沿钻杆上的螺旋叶片 螺旋钻机 上升而排到地面； 短螺旋钻机：将钻具提到地面反转排土
长螺旋钻机
短螺旋钻机
冲击钻机
冲击钻机用 于钻孔灌注 桩施工，尤 其在卵石、 漂石地层条 件下它具有 明显优点。
冲击钻机施工
回转斗转机
回转斗钻孔法主 要用于钻孔桩施 工，除岩层外对 各种土层条件都 适应。它是使用 特制的斗式回转 钻头，在钻头旋 转时切土并进入 土斗，待装满后， 停止旋转并提升 出孔外， 打开 土斗弃土。
回转斗转机施工
第五节 打桩机械
一、振动沉拔桩锤
振动沉拔桩锤是一种适合各种基础工程的沉拔桩施工机械。
1.分类及特点 （1）按动力可分为:电动振动沉拔桩锤——耐振电动机 液压振动沉拔桩锤——柴油发动机 驱动液压泵—马达系统。 （2）按振动器产生的频率可分为：低频（300～700rpm） 中频（700～1500rpm） 高频（2300～2500rpm） 超高频（约6000rpm） （3）按振动偏心块的结构可分为：固定式偏心块 可调式偏心块。
有钻杆钻机总体结构图
1-空压机；2-起重机；3-旋转弯管；4-风管；5-主动钻杆；6-转盘；7-液 压泵；8-泥浆；9-钻杆；10、12-异径连接器；11-压重块；13-钻头；14吸泥管；15-吸浆泵
无钻杆钻机总体结构图
1-泥沙滤网；2-抽水泵；3-起重吊车；4-钢丝绳支架；5-RRC钻头；6-泥浆槽
3.全套管钻机的总体结构及工作原理
（1）.总体结构
1-主机；2-钻机；3-套管；4-锤式抓斗；5-钻架
（2）工作原理
a）用套管工作装臵将套管一面沿圆周方向往复晃动，一面压入 地层中；b）用落锤式抓斗取土；c）接长套管；d）当套管达到 预定标高后，清孔并插入钢筋笼及水下混凝土导管；e）灌注水 下混凝土，灌注的同时拔套管，直到灌注完毕
2. 总体结构及工作原理 1）转盘式钻机结构
SPJ—300型钻机为拼装 式转盘钻机，主要由转 盘、主副卷扬机、柴油 机或电机、钻塔、底架、 泥浆泵和钻具组成
1-柴油机（或电动机）；2-泥浆泵；3、4-主副卷扬机；5-滑轮；6-水龙 头；7-钻塔；8-转盘；9-底架；10-万向轴
SPJ—300型钻机总体结构图
2）全套管设备施工的弱点是： （1）因机重大，在某些施工中不适合； （2）在软土、含地下水砂层中挖掘引起设备移位、歪斜； （3）若地下水以下有厚5m以上细砂层时，有可能导 致套管摇不动，拔不出； ； （4）用落锤式抓斗挖掘时将使桩尖土层松软； （5）拔管时，可能发生钢筋笼上浮 ； （6）全套管施工法还需要专用吊车配合和土方机 械运土，配套费用高
1）全套管设备施工的优点是： （1）适应范围广； （2）由于有套管保护，对坍孔有很好的保护作用； （3）在使用落锤式抓斗取土时，不采用泥浆护壁； （4）扩孔率小，成孔准确，节约混凝土； （5）遇有较大的卵石层，只要抓斗能抓起就可通 过，施工速度较旋转钻机更快一些，并且可以确切搞 清楚持力层的地质情况； （6）全套管施工法还可以做斜桩，用搭接桩法可 以做桩列式连续挡土墙。
GZQ—1250A型潜水钻机主要由 潜水电钻、钻架、钻杆、钻头、 配重块、导向合箱、卷扬机、 电缆卷筒、开关柜、泥浆泵等 组成。
1-底盘；2-3T拉力杆；3-木垫 板；4-开关柜；5-主卷扬机； 6-副卷扬机；7-电缆卷筒；8孔壁支撑；9-左下桅杆；10-左 上桅杆；11-斜撑；12-天梁； 13-天梁斜撑；14-固定滑轮； 15-动滑轮；16-右上桅杆；17弯头；18-钻杆；19-导向合箱； 20-右下桅杆；21-滑道；22-潜 水电钻；23-配重；24-钻头； 25-6in胶管；26-铁门
二、旋转钻机
旋转钻机是采用下沉入孔中的钻头旋转切土的方 式成孔的施工机械 。 1.分类、特点及适用范围 1）分类
旋转钻机按其钻孔装臵可分为： （1）有钻杆钻机：这种钻机通过转盘旋转或悬挂动力 头旋转带动钻杆，并传递动力到钻 具切土，并可通过钻杆对钻具施加 一定的压力，增加钻进能力。 （2）无钻杆钻机（潜水钻机）：通过潜水电机旋转带 动钻具切土，电机跟随钻具工作，潜入孔底，整个钻具以 悬挂方式工作，故成孔垂直度好
桥梁工程机械
第四节 钻孔机械
一、全套管钻机
全套管施工法 ——贝诺特施工法 1.分类 1）按结构形式全套管钻机分为两大类： （1）整机式 （2）分体式 2）按成孔直径分为三种类型： （1）小型机—直径在1.2m以下 （2）中型机—直径在1.2～1.5m之间。
（3）大型机—直径在1.5m以上。
2.特点及适用范围
注意事项： a）循环泥浆对环境和土壤的污染； b）通过部分卵石层时应配合冲击或冲抓方法施工； c）在地层中如果地下水流速很大，在3m/min以上时， 必须采用一定的钢管护壁方式穿过此层的方法进行防护， 以免塌孔 （2）潜水钻机的特点和适用范围如下： ①可以完成1～3m桩的施工。 ②无振动，无噪音。 ③施工经济孔深50m。 ④这种钻机由于钻头和钻压问题仅能在25MPa以内的覆 盖层或风化软岩中钻孔，有较大的局限性。 ⑤一旦塌孔，处理将较为麻烦。
Hale Waihona Puke Baidu
钻机工作时影响其效率的主要环节之一是排渣，排渣 分为正循环和反循环两大类： ①正循环：在钻进过程中，通过钢管或橡胶软管将水通 入孔底，将钻渣漂浮至孔的上部自然排出。 ②反循环：在钻进过程中，向孔内补水，通过排渣管排 渣，排渣的动力有空气反循环、泵吸反循环、泵举反循 环。 2）特点及适用范围 （1）有钻杆旋转钻机的特点和适用范围如下： ①可以完成直径10cm直至几米的孔径； ②对地层的适应性很强，只要变更钻头类型和对 钻杆施加压力的大小，就可以应付各种软的覆盖层直到 极硬的岩石，但对直径大于2/3钻杆内径的松散卵石层 却无能为力； ③具有噪声低和无振动的特点
2.主要结构及工作原理
振动沉拔桩锤的主要结构有以下几个部分：悬挂 装臵、原动机、振动器、夹桩器和加压导向装臵。 1）原动机：电动振动沉拔桩锤多采用鼠笼异步电动 机作为原动机。
三、螺旋钻机、冲击钻机、回转斗转机
长螺旋钻机：将切下来的土沿钻杆上的螺旋叶片 螺旋钻机 上升而排到地面； 短螺旋钻机：将钻具提到地面反转排土
长螺旋钻机
短螺旋钻机
冲击钻机
冲击钻机用 于钻孔灌注 桩施工，尤 其在卵石、 漂石地层条 件下它具有 明显优点。
冲击钻机施工
回转斗转机
回转斗钻孔法主 要用于钻孔桩施 工，除岩层外对 各种土层条件都 适应。它是使用 特制的斗式回转 钻头，在钻头旋 转时切土并进入 土斗，待装满后， 停止旋转并提升 出孔外， 打开 土斗弃土。
回转斗转机施工
第五节 打桩机械
一、振动沉拔桩锤
振动沉拔桩锤是一种适合各种基础工程的沉拔桩施工机械。
1.分类及特点 （1）按动力可分为:电动振动沉拔桩锤——耐振电动机 液压振动沉拔桩锤——柴油发动机 驱动液压泵—马达系统。 （2）按振动器产生的频率可分为：低频（300～700rpm） 中频（700～1500rpm） 高频（2300～2500rpm） 超高频（约6000rpm） （3）按振动偏心块的结构可分为：固定式偏心块 可调式偏心块。
有钻杆钻机总体结构图
1-空压机；2-起重机；3-旋转弯管；4-风管；5-主动钻杆；6-转盘；7-液 压泵；8-泥浆；9-钻杆；10、12-异径连接器；11-压重块；13-钻头；14吸泥管；15-吸浆泵
无钻杆钻机总体结构图
1-泥沙滤网；2-抽水泵；3-起重吊车；4-钢丝绳支架；5-RRC钻头；6-泥浆槽
3.全套管钻机的总体结构及工作原理
（1）.总体结构
1-主机；2-钻机；3-套管；4-锤式抓斗；5-钻架
（2）工作原理
a）用套管工作装臵将套管一面沿圆周方向往复晃动，一面压入 地层中；b）用落锤式抓斗取土；c）接长套管；d）当套管达到 预定标高后，清孔并插入钢筋笼及水下混凝土导管；e）灌注水 下混凝土，灌注的同时拔套管，直到灌注完毕
2. 总体结构及工作原理 1）转盘式钻机结构
SPJ—300型钻机为拼装 式转盘钻机，主要由转 盘、主副卷扬机、柴油 机或电机、钻塔、底架、 泥浆泵和钻具组成
1-柴油机（或电动机）；2-泥浆泵；3、4-主副卷扬机；5-滑轮；6-水龙 头；7-钻塔；8-转盘；9-底架；10-万向轴
SPJ—300型钻机总体结构图
2）全套管设备施工的弱点是： （1）因机重大，在某些施工中不适合； （2）在软土、含地下水砂层中挖掘引起设备移位、歪斜； （3）若地下水以下有厚5m以上细砂层时，有可能导 致套管摇不动，拔不出； ； （4）用落锤式抓斗挖掘时将使桩尖土层松软； （5）拔管时，可能发生钢筋笼上浮 ； （6）全套管施工法还需要专用吊车配合和土方机 械运土，配套费用高
1）全套管设备施工的优点是： （1）适应范围广； （2）由于有套管保护，对坍孔有很好的保护作用； （3）在使用落锤式抓斗取土时，不采用泥浆护壁； （4）扩孔率小，成孔准确，节约混凝土； （5）遇有较大的卵石层，只要抓斗能抓起就可通 过，施工速度较旋转钻机更快一些，并且可以确切搞 清楚持力层的地质情况； （6）全套管施工法还可以做斜桩，用搭接桩法可 以做桩列式连续挡土墙。
GZQ—1250A型潜水钻机主要由 潜水电钻、钻架、钻杆、钻头、 配重块、导向合箱、卷扬机、 电缆卷筒、开关柜、泥浆泵等 组成。
1-底盘；2-3T拉力杆；3-木垫 板；4-开关柜；5-主卷扬机； 6-副卷扬机；7-电缆卷筒；8孔壁支撑；9-左下桅杆；10-左 上桅杆；11-斜撑；12-天梁； 13-天梁斜撑；14-固定滑轮； 15-动滑轮；16-右上桅杆；17弯头；18-钻杆；19-导向合箱； 20-右下桅杆；21-滑道；22-潜 水电钻；23-配重；24-钻头； 25-6in胶管；26-铁门
二、旋转钻机
旋转钻机是采用下沉入孔中的钻头旋转切土的方 式成孔的施工机械 。 1.分类、特点及适用范围 1）分类
旋转钻机按其钻孔装臵可分为： （1）有钻杆钻机：这种钻机通过转盘旋转或悬挂动力 头旋转带动钻杆，并传递动力到钻 具切土，并可通过钻杆对钻具施加 一定的压力，增加钻进能力。 （2）无钻杆钻机（潜水钻机）：通过潜水电机旋转带 动钻具切土，电机跟随钻具工作，潜入孔底，整个钻具以 悬挂方式工作，故成孔垂直度好