成果名称: 填石边坡高位预应力锚索栈桥平台顶驱双套管钻进施工技术
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,王荣发,廖启明,周梅峰,李友林,肖杨兵,袁伟,袁东,王文文,赵会军,田发宪
介绍:

    1.课题来源与背景: 在深厚松散填石高边坡上进行预应力锚索施工时,通常采用分层开挖、分层锚索支护施工。而对于填石高边坡既有桩板墙预应力锚索支护施工,其面临着施工平面高、外部桩板墙及填石地层硬度大、地层松散易塌孔、孔内沉渣难以清理等问题,传统边坡锚索钻进技术难以满足要求。针对桩板墙上预应力锚索位置高、填石地层钻进困难、松散填土钻进时易塌孔、深长锚索斜孔内钻渣难以清理等难题,项目组对填石高边坡混凝土桩板墙预应力锚索施工技术进行研究。近年来,我司承接完成了“平湖街道平湖街道芙蓉采石场边坡整治工程”、“郎泉老厂区技改项目边坡治理工程”等项目,工程对滑坡体进行大规模挖填,由于边坡整体高度大,需对滑坡进行分台阶治理。针对桩板墙上预应力锚索位置高、填石地层钻进困难、松散填土钻进时易塌孔、深长锚索斜孔内钻渣难以清理等难题,项目组对填石高边坡混凝土桩板墙预应力锚索施工技术进行研究,结合现场试验、优化改进,形成了“填石边坡高位预应力锚索栈桥平台顶驱双套管钻进施工技术”。

    2.技术原理及性能指标: 2.1 采用一种装配式钢栈桥作业平台。钢栈桥广泛应用于桥梁施工中重型机械设备的作业平台,本技术搭设钢栈桥用于高位锚索施工时放置钻机等机械设备。栈桥平台主要由钢支撑柱、贝雷梁、桥面板等标准化单元构件组成。栈桥由钢支撑柱支撑,支撑柱顶部之间搭设贝雷梁以承担上部荷载,贝雷梁上铺设桥面板以作为钻机工作平台。贝雷梁通过焊接在支撑柱顶部的工字钢梁架设,桥面板铺装在用U形扣固定在贝雷梁上的工字钢分布梁之上。 平台整体搭设前需保证支撑柱底部地面坚实,并设置带工字钢加劲肋的钢板以保证平台下方基础稳定。钢支撑柱之间通过工字钢剪刀撑连接以保证平台整体结构稳固,通过在支撑柱与桩板墙间设置交错排列的侧向支撑与拉结件来保证平台与桩板墙之间相对位置的稳定,保证平台能够在钻机钻进及拔管时所产生的反力作用下不发生晃动。 2.2 遵循以上思路,针对桩板墙、填石地层硬度大的技术难题,本技术使用的钻机采用顶驱动力头驱动钻进。相比一般的回转型钻机,顶驱动力钻机的动力头能够实现高频往复振动,带动钻杆及钻头对地层填石进行冲击。本技术采用BHD175型钻机,其冲击频率最高可达每分钟1400次,在高频冲击下对填石地层进行破碎。 2.3 针对深长锚索斜孔内沉渣难以清理的技术难题,在终孔时通过风动潜孔锤进行清孔。待钻至预定深度后,通过空压机向内管送入压缩空气使风动潜孔锤开动,控制潜孔锤在孔内进行小幅往复运动,利用高风压将孔底沉渣沿内外管之间的空腔吹出,达到清孔效果。

    3. 技术的创造性与先进性: 3.1 装配式栈桥工作平台 采用一种装配式钢栈桥作为锚索钻机的作业平台。栈桥平台主要由钢支撑柱、贝雷梁、桥面板等标准化单元构件组成。针对不同的锚孔高度,采用不同高度的栈桥作业平台;锚孔高度接近地面的,钻机直接在地面进行施打。 3.2 顶驱双套管跟管钻进 采用顶驱动力钻机进行双套管护壁钻进,在高频冲击下对填石地层进行破碎。内钻头锤面始终超前置于外钻头15cm,内钻头为潜孔锤钻头,主要承担前端先导破碎引孔钻进作用;外钻头为合金环状钻头,主要承担跟管钻进和护壁作用。利用高压水对钻孔进行清洗,将钻渣通过内外管之间的空腔带至上部排渣头排出。 3.3 潜孔锤高风压清渣 终孔后,通过空压机向内管送入压缩空气使风动潜孔锤开动,控制潜孔锤在孔内进行小幅往复运动,利用高风压将孔底沉渣沿内外管之间的空腔吹出,达到清孔效果。

    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,经过实践检验,安全性良好。 本技术适用于: ( 1 ) 适用千栈桥平台最大高度为 20m的边坡高位描孔钻进施工。 ( 2 ) 适用千穿越深厚松散填石地层的描孔跟管钻进施工。 ( 3 ) 适用千钻孔跟管深度不大千 80m、孔径不大于200mm 的 描孔施工。

    5. 应用情况及存在的问题:本工法已经在“郎泉老厂区技改项目边坡治理工程”和“平湖街道芙蓉采石场边坡整治工程”等多项工程中。存在的问题是: 搭设钢栈桥工作平台需费较 多时间, 编制专项施工方案,建议找专业团队设计, 并针对描索孔的排布合理规划钢栈桥的一次性搭设长度, 保证钢栈桥平台的利用率最大化。

    6.历年获奖情况: 无。

批准登记号:
登记日期: 2023-11-23
研究起止时间: 2019-06-30至2022-07-20
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