大直径潜孔锤与长螺旋多功能桩机组合凿岩引孔技术

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2.设备组成
桩机
设备
潜孔锤
空压机
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2.1 桩机
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设备组成
设备组成
设备组成：用现有简单设备，解决潜孔 锤引孔造价高，难以推广的难题
山东卓力桩机有限公司60、90、120型桩机；
桩机
直径600mm以内采用自己设计委托加工，造价低；
潜孔锤
直径700mm以上使用香港力骏机械深圳公司产品；
空压机
使用英格索兰1300型大风量空压机；
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2.2 潜孔锤
潜孔锤
2.2 潜孔锤
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2.2 潜孔锤
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2.2 潜孔锤
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研发潜孔锤引孔技术，当时也聚集了施工及机械
领域的几个专家，包括陈晋华、孟宪生、董志豪
等，大家各负其责，共同公关，大亚湾埋入式预
制方桩项目工期也正好比较宽裕，经过几次失败
后，研制成功，其施工速度、效果超出想象，最
后圆满完成施工任务。
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1.4 研究历程
2001-2002年惠州大亚湾中海壳牌石油项目试验成功，并 完成第一期埋入式预制方桩项目施工；
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1.2 潜孔锤引孔技术概述
• 该技术以长螺旋多功能桩机做桩架，以
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
假设一台风机的输出是1275m3/h ，则需要21台空压机。 加了杆衣之后780mm=30.7"
风量计算：
3000×（32.72-30.72）/184= 2067.39 （英尺/min）=3514.57 （m3/h） 假设一台风机的输出是1275m3/h，只需要3台空压机。
旋挖桩机组合引孔
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6万元 每月2.8万元 每小时45升
1.8MPa
12万元 每月4.8万元 每小时66升
高风压和中低风压的潜孔锤价格、空压机型号、空压机耗油量等有 较大区别，高风压的成本大于中低风压。
设备选型建议
• 国内高风压潜孔锤的价格比低风压的大约高一倍，类
似的进口设备相当于国产设备价格的3-5倍以上。 • 直径700mm以上引孔，目前只有进口设备或进口配 件生产的高风压潜孔锤，价格更高。 • 我们期望国内大直径潜孔锤的生产工艺，能有更大的 发展。
2.2 潜孔锤
可带护套管锤头，扩孔翼关闭
可带护套管锤头，扩孔翼打开
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钻杆
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转接头和带杆衣钻杆
钻杆连接头 丝扣加固定卡块连接
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钻杆连接头 内六方加插销连接
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带护套管及杆衣钻杆
• 杆衣主要作用为减小钻杆
与孔壁之间的空隙，有利 于渣土吹出地表，降低能 耗。 • 护套管主要作用为防止复 杂地层孔壁坍塌掉块。 • 护套管与杆衣相对固定，
上端不与动力头相连。
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带管钻头
套管管靴
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油壶的作用
设备组合，可
操作性强；
打击，对周围无
破坏性，只要长 螺旋桩机能进入 的地方都能使用。
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设备选型建议
1、潜孔锤分为高风压（常用压力1.8MPa）和中低风压
（常用压力0.7-0.8MPa） ，引孔直径600mm以内，国 内厂家都能生产。700mm以上需要进口设备。理论上 讲，高风压设备效率会高一些。 3、目前的预制桩埋入式工法，长螺旋嵌岩桩，直径一
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。
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1.2 潜孔锤引孔技术概述
引孔直径600mm以内的潜
孔锤、钻杆等设备，全部自主
创新，设备成本低，造价低， 具有广阔的发展前景。 我们目前最大引孔直径达 到1000mm，700mm以上的引
孔，使用香港力骏机械有限公
司在深圳生产的潜孔锤。
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录像（大约4分钟左右）
深圳观澜河蓄水工程长螺旋嵌岩桩，直径300mm；
大亚湾壳牌一期埋入式预制方桩引孔，直径500mm；
1.2 潜孔锤凿岩引孔技术概述
1.3 研究背景
1.4 研究历程
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1.1 研究人员及公司简介
李慧生，男，1964年出生，成都理工大学毕 业，高级工程师；
1988年-1997年，在海南省建筑设计院工作， 97年后进入广州中煤江南基础工程公司工作； 2003年创立广州市地平线岩土工程有限公司， 现任公司总经理；
2006年完成第二期中海壳牌石油埋入式预应力管桩项目， 此后，该技术在广东省清远、韶关地区开始推广；
2007年在广州地区开始应用，主要领域为埋入式管桩及 长螺旋嵌岩桩，桩径500mm以内；
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1.4 研究历程
2009年开始在海南推广，主要应用为穿透玄武岩夹层、埋 入式管桩、长螺旋嵌岩桩，目前在海南地区已有多家施工 队伍掌握该施工技术。在单空压机情况下（英格索兰1300 型空压机），海南地区桩径应用到600mm，不拆卸钻杆最 大引孔深度达到30m，这也是我们认为单空压机、单孔单 动潜孔锤引孔施工的最大桩径。 2011年，在广州地区，使用多空压机供风，采用单孔单 动潜孔锤引孔试验成功，最大引孔直径扩大到1000mm。
大亚湾壳牌二期埋入式预制管桩引孔，直径500mm；
武广铁路英德段长螺旋CFG桩引孔，直径600mm；
广州花都金碧御水山庄埋入式管桩，直径500mm；
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1.3 研究背景
• 2001年签订惠州大亚湾壳牌石油的一个引孔项目，当时目标是
采用普通钻机引孔，价格也可观，但面对复杂的炸山填海的块 石，既定钻机引孔方案无法实施，面临重大赔偿； • 在长期的工程实践中，我们也经常碰到类似的入岩难题。预制 管桩、长螺旋灌注桩、CFG桩等在桩基础中被广泛采用，但其
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CONTENTS
1.研究背景 2.设备组成 3.技术原理 4.施工特点 5.应用前景及典型案例
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3.技术原理
• 利用履带式长螺旋桩机，其优点在于机型灵活性好，稳定 性好，机体可360度回转，起拔力大，机架高，不用拆换 钻具就能一次性满足深孔作业，行走灵活方便，适应性强。
5.应用前景及典型案例
实例
5.1 管桩埋入式工法
实例
5.2 长螺旋嵌岩桩
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应用前景
• 多年来，我们将潜孔锤引孔技术主要运用于三大领 域，即预制桩的埋入式工法、长螺旋嵌岩桩和大直 径嵌岩灌注桩。 • 预制桩的埋入式工法，其应用对象有以下几种：第 一，地质情况复杂，桩长变化大，直接采用预制管 桩，有效桩长及承载力不能满足设计要求，必须引 孔，增加桩长及承载力，否则，就只能采用冲孔灌 注桩；第二，上部有复杂的填土块石或岩石夹层， 限制了大多数桩型工法的使用，只能使用冲孔桩、 埋入式管桩、长螺旋嵌岩桩等，别无选择。
转速可按以下计算公式计算：
转速(r / min) 1.6 进透率（m / h）
例如：
每小时进透率=40（尺/小时）=13.33（m/h）
理想的进透率是转动每周便能钻掘3/8吋（即9.525mm）： 转速=（8吋／1分钟）×（1转／0.375吋） =21.33r/min
或：转速= 1.6×13.33=21.33r/min
• 针对不同地层采用不同钻杆，可以增强排渣效果，减少卡
钻事故率，增加打击效率； • 空压机的风量、压力，输风管的直径，也是影响施工效率 的主要因素，空压机可以单台，也可以多台并联使用。
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4.施工特点
造价低 与其他大型高价 值设备相比，造 价低； 施工速度快， 与进口设备效 率几乎一样； 充分利用现有 适应性强 大小项目都适宜， 高频率快速单点 设备简便 速度快
该机配备的动力头，回转速度平稳适中，输出扭矩功率大。
• 采用风动潜孔锤，其空气既能冷却钻头又能将破碎的岩屑 吹离孔底并排除孔口，减少了岩屑重复破碎，增加打击效 率，有更高的钻进效率。
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3.技术原理
• 在潜孔锤冲击破碎岩石或卵砾石层的同时，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，大大加快对岩石的破 碎作用，起到多重效果。
若遇上粒径大层位厚的wk.baidu.com砾石层、风化孤石、岩石夹层、填海
块石、基岩等复杂地层，则无法穿过，设计人员通常处理方法 为放弃上述桩型，采用钻冲孔桩等其他方法处理，既增加工程 成本，又为工期增加很多不确定因素。
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1.3 研究背景
• 在上述背景下，公司大亚湾施工项目负责人决定
般都在600mm内，中低风压潜孔锤能够满足大部分需
求，前面录像中看到的施工都是采用中低风压，效率也
是很高的。能使用低风压的，建议使用低风压产品，问
题少，成本低，产品使用寿命长；
国内直径500mm潜孔锤钻具使用成本对比
高风压 常用风压
直径500mm钻具 空压机租金 空压机耗油
中低风压 0.7-0.8MPa
潜孔锤润滑
•正确的润滑程序对于钻掘过程是十分重要，如不适当的处理会导致潜孔
锤的磨损和故障。以下提供不同大小的气动潜孔锤所需润滑剂量： •4吋(101.2mm)——1×10-3m3/h
•6吋(152.4mm)——1.5×10-3m3/h
•8吋(203.2mm)——3.0× 10-3m3/h •10吋(254.0mm)——3.5×10-3m3/h
广州市地平线岩土工程有限公司
大直径潜孔锤与长螺旋 多功能桩机组合凿岩引孔技术
报告人：李慧生
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CONTENTS
1.研究背景 2.设备组成 3.技术原理 4.施工特点 5.应用前景及典型案例
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1.研究背景
1.1 公司及科研人员简介
•12吋(304.8mm)——4.5×10-3m3/h
•18吋(257.2mm)——5.5×10-3m3/h •24吋(609.6mm)——7.0×10-3m3/h
•只有钻石机油应用作润滑剂一它有强大的附着力和稳定的滞度。
•在使用新的钻杆前，应为每一钻杆注下10-3m3的润滑剂。
转速
适宜的转速需根据地质、进透率、钻头种类和重量控制而定。最 理想的进透率应是钻杆每转动一周，便能钻掘9.525mm。
大直径潜孔锤与长螺旋
多功能桩机组合凿岩引孔技术
Large-diameter hole hammer pile driver combination with a long lead screwmulti-hole technology
广州市地平线岩土工程有限公司
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广州市地平线岩土工程有限公司
• 广州市地平线岩土工程公司涉足桩基础及基坑 支护各个领域，尤其在长螺旋桩基的施工与研 究领域，进行了大量探索与尝试，申请有大直 径潜孔锤与长螺旋多功能桩机组合引孔技术、
一体化长螺旋旋喷支盘桩钻具、一体化长螺旋
挤扩支盘桩钻具等专利技术。目前，长螺旋桩 机潜孔锤引孔技术已得到广泛应用。
风量计算，决定风机数量
钻进所需风量=风速×（D2-d2 ）/184 (按英制计算) 建议风速（有足够的排渣速度）:3000呎/min（即15m/min左右）
孔径：32.7英寸=830mm
杆的直径：10英寸= 254mm 风量计算：
3000×（32.72-102）/184=15803.64（英尺/min）= 26866.19（m3/h）