成果名称: 超厚覆盖层大直径嵌岩灌注桩钻进与清孔双反循环成桩综合施工技术
完成单位: 深圳市工勘岩土集团有限公司
主要人员: 王志权,李波,刘智明,雷斌,沙桢晖,董世昌,童心,凌昊
介绍:

    1.课题来源与背景: 但对于大直径需穿透上部深厚覆盖层超长嵌岩桩钻进,采用旋挖机成孔作业,桩孔上部覆盖层钻进速度快,不能原土造浆,泥浆护壁效果差,需要下深长护筒以保护孔壁;旋挖机采用钻斗出渣,频繁提升及下放钻斗时易扰动孔壁;粘性土层钻进时,由于钻斗下压切削作用,致使粘性钻渣极易糊至钻斗内壁,卸除钻渣时,需反复甩动钻斗,产生噪音扰民;同时受钻机扭矩限制,中、微风化硬岩需分级扩孔,钻进难度大、入岩耗时长;另外,旋挖筒状钻头破岩时产生块径大小不一的沉渣,造成超深孔清孔困难,孔底沉渣厚度难以控制。 如何高效经济地解决旋挖钻机在超厚覆盖层大直径嵌岩灌注桩施工中遇到的质量、功效、环保等问题,急需在现行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,并利用新型工艺的推广,使施工决策更科学有效,进一步推动技术进步。 我司承接完成 “天鹅湖4号地桩基础施工工程”、“深业世纪山谷城市更新单元一期项目(01-01,02-01)土石方、基坑支护及桩基础工程”等项目中,基桩设计直径最大28m、桩孔最深94m,需穿透70~90m的深厚覆盖土层,嵌入中、微风化花岗岩中。为解决旋挖机在大直径穿透深厚覆盖层的超长嵌岩桩出现的质量、功效、环保等方面问题,项目组对超厚覆盖层大直径嵌岩灌注桩的施工技术进行了研究,选用全液压反循环钻机成孔,针对桩孔上部覆盖层及中、微风化基岩配备相应的钻头液压加压回转钻进、大流量泵吸反循环排渣,安放钢筋笼、灌注导管后,采用大流量密闭式气举反循环工艺二次清孔,达到成孔速度快、成桩质量好的效果,经过一系列现场试验、工艺完善及研究总结、参数优化,最终形成了系统的超厚覆盖层大直径嵌岩灌注桩钻进与清孔双反循环成桩综合施工技术。

    2.技术原理及性能指标: 本技术的目的在于提供高效的超厚覆盖层大直径端承嵌岩灌注桩成桩施工技术,旨在解决利用旋挖桩机施工覆盖层易塌孔、入硬岩钻进难、清孔效果差的难题。 本技术利用大功率履带式FXZ-400型全液压钻机液压加压回转钻进,针对覆盖层中不同土层配备钻齿可调的不同类型的单、双腰带合金钻头,中、微风化硬岩采用滚刀钻头液压加压钻进,过程中配合大流量砂石泵泵吸反循环排渣;充分利用粘性地层回转钻进自然造浆,采用自流回灌式泥浆循环保护孔壁;二次清孔采用密闭式气举反循环二次清孔,并增设了孔口消压装置,提高了二次清孔的工效及安全性,从而保证大直径超深钻孔灌注桩成孔质量。

    3.技术的创造性与先进性: 3.1 采用自动化程度高的 FXZ-400 型全液压钻机液压加压回转钻进FXZ-400 型全液压回转钻机液压泵站、操纵室、履带行走系统、大流量砂石泵高度集成,便千移动机位及场地布置。机械拧卸钻具,配备小卷扬, 减轻工人的劳动强度,提高工作效率。油缸直接给进与起拔钻具,结构简单, 安全可靠,给进起拔能力大,钻机处理事故的能力强。采用大功率履带式FXZ-400 型全液压钻机液压加压回转钻进, 钻头可在钻孔径向、竖向两个方向对岩土体同时钻凿,产生嵌入、剪切、拉伸等综合破碎效果,增加破岩土体的效率,从而达到上部覆盖层及基岩的快速钻进。 3.2 针对地层条件自制钻头、调整钻头结构控制性成孔 针对覆盖层中不同土层配备不同类型的单、双腰带合金钻头。覆盖层中 钻进的钻头主要由腰带(起导正及保径作用)、翼板、锥尖、合金切削块、 排渣通道等构成,对钻头上起导正作用的合金腰带的数量及宽度、翼板的数 量、翼板上焊接合金钢切削块的数量进行调整和组合,以适应上部覆盖层中 不同性状的土层,从而达到快速钻进及保障钻孔垂直度的目的。中、微风化 硬岩采用配重滚刀钻头液压加压桩孔全截面钻进,滚刀钻头后端采用直径为 设计孔径环形合金钢配重,环形合金钢除了起配重作用外,在钻进过程中还 可以导正及保径, 配重环前端根据基岩的风化程度设置8~12 个乌合金碳钢。

     4.技术的成熟程度,适用范围和安全性: 采用本综合施工技术施工的“天鹅湖4号地桩基础施工工程”、“深业世纪山谷城市更新单元一期项目(01-01,02-01)土石方、基坑支护及桩基础工程”等项目,基桩设计均穿透70~90m的深厚覆盖土层,嵌入中、微风化硬岩中。项目组选用全液压回转钻机成孔,大流量泵吸反循环排渣,针对桩孔上部覆盖层及中、微风化基岩配备相应的钻头液压加压回转钻进,钻进达到设计孔深,采用泵吸反循环一次清孔,安放钢筋笼、混凝土灌注导管后,利用灌注导管作为清孔泥浆上返通道,采用大流量密闭式气举反循环工艺二次清孔,达到成孔速度快、成桩质量好的效果。 适用范围: (1)适用于直径2000mm及以上灌注桩施。 (2)适用于桩孔覆盖地层大于60m及以上的嵌岩灌注桩。 (3)适用于桩端持力层为强度60MPa及以上强度的硬岩灌注桩施工。 (4)适于对噪声要求严格的施工场地。

    5.应用情况及存在的问题: 本项目已经用于“天鹅湖花园三期桩基础工程”和“深业世纪山谷城市更新项目”,经过实践验证,经济效益社会效益良好。 存在的问题: 施工过程需要设置大容量泥浆池进行泥浆循环, 施工现场文明施工管理要求较高;钻进过程需要配备较多的钻头。

     6.历年获奖情况: 无。

批准登记号:
登记日期: 2023-06-08
研究起止时间: 2018-07-30至2021-08-25
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: 2021-08-28