成果名称: 大直径灌注桩多功能钻机接驳深长护筒回转安放施工技术
完成单位: 深圳市工勘岩土集团有限公司,深圳市金刚钻机械工程有限公司
主要人员: 王 刚,李 凯,廖启明,雷斌,林卓楠,董世昌,王通,袁 伟
介绍:

    1.课题来源与背景: 在深厚松散填土、淤泥质土、粗砂等地层中进行灌注桩施工时,容易发生缩颈、塌孔等问题,此时需要采用下入深长护筒,使其末端进入隔水层止水。 传统安放护筒工艺一般采用旋挖钻机预成孔后再吊放护筒,或采用旋挖钻机通过接驳器与护筒连接直接下放护筒,或采用大型振动锤将护筒沉入。采用旋挖钻机通过接驳器安放护筒,由于深长护筒下放过程中阻力大,旋挖钻机受扭矩限制的影响,仅适用护筒直径1200mm及以下的护筒埋设,对于大直径深长护筒往往无法下放至指定深度,采用接驳器安放护筒;而采用振动锤沉放护筒时,剧烈的激振力对周边建(构)筑将产生强烈的振动,容易引起扰民甚至造成安全威胁。 针对大直径长护筒下放过程中存在的问题,如何有效提高大直径深长护筒的埋设效率、确保护筒的安放垂直度,降低对周边地层的影响,急需在现有施工方法中进行改进创新,从施工工艺、技术措施等方面寻找突破口。 近年来,我司承接完成了“罗湖区翠竹街道木头龙小区更新单元项目”、“微众银行大厦桩基础工程”、“深圳国际会展中心(一期)基坑支护和桩基础工程(三标段)”等项目,针对如何解决大直径长护筒下放过程中旋挖预成孔易塌孔、回转安放护筒能力弱、振动锤沉放护筒振动干扰大等技术难题,结合地层条件及灌注桩设计要求,通过现场摸索探究实践,我司项目课题组开展了“大直径灌注桩多功能钻机接驳深长护筒回转安放施工技术”研究,创新地提出利用多功能钻机接驳安放大直径长护筒的施工方法,经过一系列现场试验、工艺完善及研究总结、参数优化,最终形成了系统的施工技术。

    2.技术原理及性能指标.2.1接驳接头结构:采用特制接驳器将钻机动力头与长护筒进行连接,具体通过一对公、母接驳接头来实现(尺寸选择示例:设计桩径2800mm、对应直径3000mm的护筒)。在母接头内壁环向均匀设有四个“L”形接驳凹槽,在公接头外壁相应位置处设有四个凸出卡扣。 2.2连接护筒和钻机动力头的特制接驳器:采用特制的接驳器将钻机动力头与长护筒相连,特制接驳器两端均采用公母接驳接头结构的原理进行连接。 2.3特制长护筒:护筒根据不同桩位所需长度进行工厂订制,一体化成型。护筒顶端加工有凸出卡扣,用于连接上部接驳器凹槽;护筒底端钻头处设有钢制管靴,管靴端部装有合金切削刀头。

    3.技术的创造性与先进性。3.1特制接驳器连接钻机与护筒:采用特制接驳器将钻机动力头、护筒连为一体,具体通过一对公、母接驳接头来实现。公接头外壁相应位置处设有四个凸出卡扣。连接时调整母接头位置,使公接头外壁的卡扣插入母接头内壁的凹槽内,然后母接头旋转,卡扣便卡在凹槽内,接头完成连接。在护筒顶端设置4个公接头凸出卡扣,钻机动力头加工有母接头接驳凹槽,而特制接驳器上端具有尺寸与钻机动力头相匹配的公接头结构,下端加工有与护筒外径相匹配的母接头结构,从而采用上述接驳接头结构的原理进行连接。 3.2长护筒管靴回转切削地层 :护筒根据不同桩位所需长度进行工厂订制,一体化成型。护筒顶端加工有凸出卡扣,用于连接上部接驳器凹槽;护筒底端钻头处设有钢制管靴,管靴端部装有合金切削刀头,其强度高、硬度大,能够在回转下放过程中跟随钻机动力头旋转,对地层进行强力切削;同时,护筒在钻机液压作用下完成钻进安放。 3.3多功能钻机驱动大直径长护筒钻进原理: 选择SHX型多功能钻机进行大直径长护筒的安放施工该钻机采用液压回转钻进,其最大输出扭矩可达520kN·m,成孔最大直径可达3000mm,有效解决了普通旋挖钻机下放大直径深长护筒时扭矩不足的困难。多功能钻机回转下放护筒时,通过接驳器凹槽与护筒顶端的凸出卡扣配合来传递扭矩,通过接驳器与护筒的外环来传递轴向压力,使护筒边切削土层边向下钻进,待护筒下放至预定深度后,将接驳器反转上提,使护筒顶端的凸出卡扣脱离接驳器凹槽,则接驳器与护筒分离,护筒留在桩孔护壁。待钻孔及混凝土桩灌注结束后,利用钻机采用同样方式连接护筒后将其拔出。

    4. 技术的成熟程度、适用范围和安全性 :该技术经过一系列现场试验、工艺完善及研究总结、参数优化,最终形成了系统的施工技术,制定了标准的工艺流程、操作要点和系统的质量、安全标准控制方法,取得了显著成效,实现了方便快捷、高效经济、质量可靠的目标,达到预期效果。 本技术适用于淤泥质土、松散填土、强透水地层的大直径深长护筒安放施工;适用于直径不超过3000mm、深度不超过17m的护筒埋设。经过实践检验,该技术安全性良好。

    5.应用情况及存在的问题 :本技术已应用于“罗湖区翠竹街道木头龙小区更新单元项目”、“微众银行大厦桩基础工程”等工程项目中,相比于旋挖钻机预成孔后下放长护筒的施工工艺,具有精确度高、节约成本、效率提升、绿色文明等方面的优势,缩短了工期,得到了设计单位、监理单位以及业主的一致肯定与好评,取得了显著的社会效益。 多功能钻机占地面积大,组装及移动不便,对场地平整度及压实度要求较高。在施工过程中流水化作业,合理安排工序,尽量减少钻机组装、就位造成的时间浪费。

    6.历年获奖情况: 无。

批准登记号:
登记日期: 2022-10-14
研究起止时间: 2019-02-27至2022-03-24
所属行业: 建筑业
所属高新技术类别: 先进制造
评价单位名称: 广东省土木建筑学会
评价日期: 2022-04-01