成果名称: 复杂特殊条件下潜孔锤钻进关键施工技术研究
完成单位: 深圳市工勘岩土集团有限公司
主要人员: 雷斌,尚增弟,李波,童心,黄凯,李洪勋,高子建,李凯
介绍:

    1.课题来源与背景: 随着城市建设的高速发展和地下空间的开发利用,基坑开挖深度及桩基直径、长度逐渐增大,入深厚硬岩情况或其他复杂特殊的地层、施工条件变得愈发普遍。常规采用的冲孔、旋挖钻进等成孔方法,易出现偏孔、钻进难度大、施工效率低、综合成本高等问题,甚至出现无法成孔的情况,对工期造成较大影响;尽管近年来旋挖钻具的适应性越来越强,但对于高强度硬岩地层,旋挖钻机仍然具有钻进速度慢、耗费材料多、综合单价高等不足。同时,冲孔、旋挖钻进过程中需采用泥浆护壁,现场产生大量泥浆,平均每孔置换的泥浆约为灌注混凝土量的2倍,造成施工现场文明施工环境差;随着深圳城市建设进程的不断加快,泥浆车向排水管网偷排泥浆的情况屡见不鲜,用于承担城市排污和泄洪重任的排水管网俨然成为存放建筑泥浆的垃圾场,对深圳整个排水系统造成巨大影响,危害深重。

    2.技术原理及性能指标 :2.1. 限高区作业原理 限高区作业环境高度受限,而全回转钻机机身高度一般为3.2m~3.50m,影响全回转钻机正常作业的因素主要为套管的单节长度,套管的单节长度决定了全回转钻机作业高度。为此,本工法全部采用订制的2m短节套管配置,降低全回转钻进的作业高度,使原本受高度限制较小的全回转钻机更加适合在限高区环境作业。本工法所采用的钻机原桅杆高度为28m,根据限高区施工场地对桅杆高度进行调整,调整后桅杆高度约8m,钻机其余结构保持不变,主要由底盘、桅杆、随动架、动力头、转杆及固定架组成。钻机桅杆高度在一定程度上限制了钻机钻杆的长度,从而影响了钻进深度,不能满足成孔深度要求。本工法放弃了传统旋挖机内嵌键式长钻杆,采用六方接头连接分段短节钻杆,实现钻杆长度有效延伸,达到满足成孔深度要求的施工效果。 2.2. 全回转钻机土层钻进及潜孔锤破岩钻进原理 全套管全回转钻进是利用钻机具有的强大扭矩驱动钢套管钻进,利用套管底部的高强刀头对土体进行切割,并利用全回转钻机下压功能进而将套管下压,同时采用冲抓斗挖掘并将套管内的渣土掏出,并始终保持套管底超出开挖面,这样套管既钻进同时成为钢护筒全过程护壁。咬合桩成孔钻进分两序施工,先施工两侧素混凝土桩(A序桩),完成灌注混凝土后,再对需安装钢筋笼的荤桩(B序桩)进行成孔灌注。

    3. 技术的创造性与先进性: 随着城市现代化的高速发展,地下空间开发将得到更加充分地利用,建 筑物入岩深度越来越大,复杂特殊地层及施工条件作业愈发普遍,通过采用 潜孔锤(及其他工艺相结合的)钻进施工技术,解决现有传统方法中成孔(槽) 速度慢、材料损耗大、综合成本高、现场安全绿色文明水平低等问题,做到 在复杂特殊地层及施工条件下能够安全、经济、便捷高效地钻进作业,满足 施工速度及其他限制条件的要求, 并确定相关的施工操作要点, 规范技术操作实施细则,统一工艺标准,推广、利用本综合研究技术的成果,为城市基 础建设服务。

    4. 技术的成熟程度,适用范围和安全性: 项目组于2020年1月开始进行研发成果总结,将施工中的试验过程、施工情况、数据资料情况、操作规程、安全标准等进行收集、整理、分析、总结,分批提交申请专利,并完成编制各子课题技术研究报告,于2020年12月完成。适用于限高区的基坑支护咬合桩或灌注桩硬岩成孔施工,成孔深度不宜超过40m,经过实践验证,安全性良好。

    5.应用情况及存在的问题: 5.1 应用情况 采用本技术,公司已完成“深圳地铁14号线布吉站支护灌注桩施工项目”、“深圳至中山跨江通道主体工程(S09标)深中通道预制场改造项目”、“深圳市城市轨道交通13号线13101标段(白芒站)项目围护结构工程”、“长沙市轨道交通3号线一期土建工程SG-3标清水路站”等项目施工,在成孔机械的选择过程中,先后对比了旋挖、冲孔、全回转等多种钻进工艺并进行施工工艺试验,通过不断试验、总结、完善,最终选用潜孔锤及其组合钻进工艺,达到了预期效果。 5.2 存在的问题及改进意见如下: 1 、限高区基坑咬合桩硬岩全回转与潜孔锤组合钻进施工技术、灌注桩锥形潜孔锤硬岩钻进施工技术 存在的问题为出现潜孔锤施工易跳动的情况,对如何保证潜孔锤锤头稳 定性, 下一步研究方向考虑在锤头部位设置缓冲装置。 2、填石层灌注桩止水帷幕潜孔锤跟管咬合施工技术 存在的问题为全套管较长, 钻进过程中上部岩渣掉落范围较大, 需设置 较大范围的警戒区,由 此考虑设置可接长套管, 套管标准长度 4m, 有效降低岩渣掉落高度。 3、地下连续墙大直径潜孔锤跟管咬合引孔成槽施工技术 存在的问题为潜孔锤超设计墙宽的引孔成槽会产生额外的混凝土浇筑费用,针对如何节约这部分额外浇筑产生的费用可进行相应的工艺改进。

     6. 历年获奖情况: 无。

批准登记号:
登记日期: 2023-02-14
研究起止时间: 2018-07-25至2021-09-05
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: 广东省建筑业协会
评价日期: 2021-09-06