成果名称: 深厚填石层旋喷桩钻喷一体化成桩施工技术
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: 雷斌,李凯,许建瑞,廖启明,周明佳,尚增弟,肖杨兵,袁伟,王文文,袁东,田发宪,郑孝智
介绍:

    1.课题来源与背景: 在深厚填石地层中进行高压旋喷地基处理加固,通常采用潜孔锤对填石层预先引孔,并下入护壁套管,然后再进行下部地层的钻进和高压喷射注浆。因整体施工增加引孔和下入护筒工序,导致施工效率低;同时,场地填石间的缝隙空间大,旋喷时浆液极易从填石通道流失,难以控制注浆范围,成桩质量差。另外,在填石层采用潜孔锤引孔钻进时,高风压携带钻渣从孔口喷出产生大量的粉尘,采用人工孔口洒水降尘效果差,造成现场施工文明条件恶劣。因此,项目组对深厚填石层中如何既不污染环境、又能保证地基加固质量的高压旋喷技术进行研究。

    2.技术原理及性能指标:(1)钻机一体化 本技术对传统旋喷钻机进行改进,在潜孔锤钻进引孔的基础上加入二重管高压旋喷功能,利用线路集成设计和钻杆集成设计,通过专门设计的气浆输送接头,将旋喷喷嘴、潜孔锤与高压注浆系统、空压机进行有机连接,实现潜孔锤引孔钻进和高压旋喷一体化施工,钻喷一体化施工设备见图2-1。机架与钻机平台一体机改造,钻杆一次性安装就位,机架高度26m,满足本项目的钻深要求,并实现移动安全可靠。 (2)钻杆一体化 钻杆一体化集成设计包括钻杆杆身、旋喷喷嘴、潜孔锤冲击器以及潜孔锤钻头。其中,钻杆长度满足设计最大钻深要求,钻杆下部设置旋喷喷嘴,喷嘴下端连接潜孔锤冲击器以及潜孔锤锤头。通过钻杆一体化设计,将潜孔锤与旋喷喷嘴集于一杆,可一次性成孔成桩,工序减少一半,功效提高一倍以上。 (3)管路一体化(钻杆内部) 采用管路一体化集成设计,将浆气输送管路集成于钻杆内部,实现气浆的同步输送,即在钻杆内设潜孔锤气管、旋喷气管、旋喷浆管三条独立管道。管路集成系统中,潜孔锤气管(φ30mm)通向潜孔锤,提供钻进用的动力压缩空气;旋喷气管(φ15mm)和旋喷浆管(φ15mm)通向喷嘴,提供高压旋喷用的高压浆气。

     3. 技术的创造性与先进性:(1)将传统旋喷钻机进行改进,在潜孔锤钻进引孔的基础上加入二重管高压旋喷功能,利用线路集成设计和钻杆集成设计,通过专门设计的气浆输送接头,将旋喷喷嘴、潜孔锤与高压注浆系统、空压机进行有机连接,实现潜孔锤钻进和高压旋喷一体化施工,可有效防止填石层钻进易塌孔的问题。 (2)空压机通过一体机线路与钻杆所组成的潜孔锤气管,将压缩空气传递至潜孔锤引孔钻进至桩底设计标高;引孔钻进的同时,预先对填石层进行引孔喷浆,使填石层空隙得到填充,减少后续高压旋喷浆体的扩散流失,保证后续注浆成桩质量;另外,通过喷射水泥浆液捕获潜孔锤沿钻孔通道向上喷出的粉尘,将粉尘阻隔在钻孔中,起到降尘作用,防止粉尘污染。 (3)本技术所采用的一体机在填石层钻进预喷浆填充的基础上,采用加大的注浆压力进行二重管高压旋喷注浆。对于粉质黏土持力层段,喷嘴喷射的高压浆气对土体进行二次切割和搅拌,使土体颗粒与水泥浆充分混合;对于填石层段,水泥浆液沿着填石空隙向四周挤压,进一步填充钻杆周围的填石空隙,最终形成直径较大、混合均匀、强度较高的桩体。

    4. 技术的成熟程度,适用范围和安全性: 2021年5月至2021年10月,研发小组进入成果总结阶段,将各项目施工中的试验情况、数据资料、工程验收情况等进行收集、整理、分析、总结,编制本科研技术报告和工法,通过审定为企业级工法并发布。经实践检验,安全性良好。 适用范围: ( 1 ) 适用千深厚杂填土、填石地层的旋喷桩地基处理。 ( 2) 适用于旋喷桩桩径不大千 750mm 地基处理。 ( 3 ) 适用千处理深度不大于20m的旋喷地基处理。

    5. 应用情况及存在的问题 :本工法已经应用在“二郎基地技改项目(郎泉区)老厂区高压旋喷桩复合地基处理”、“横琴新区中心沟北区防洪及景观工程项目”等工程项目中。 存在的问题:由于一体机体型较一般钻机庞大, 结构复杂,因 此前序准备工作需花费较长时间, 组装和拆卸时间较长, 因 此建议做好施工规划, 提前进行机械组装以避免影响工期。

    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: 2019-06-25至2022-07-19
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: 广东省地质协会
评价日期: 2022-07-25