MZ型摇摆式全套管钻机及其应用.docx

中图分类号 : P63413 + 1 文献标识码 :B文章编号 :1004 — 中图分类号 : P63413 + 1 文献标识码 :B 文章编号 :1004 —5716 (2002) 增刊 (001) —289 —02 M Z 型摇摆式全套管钻机及其应用 刘建国1 ,朱成杰2 ,潘明亮2 (1 . 北方交通大学 ,北京 100081 ; 2 . 中铁隧道集团三处 ,广东 乐昌 512219) 摘 要 :描述了 M Z 型全套管钻机特点 、性能及其施工方法 ,并简单介绍了二个工程实例 。 关键词 :全套管 ;钻机 ;工法 ;应用 全套管钻机在 20 世纪 50 年代初由法国贝诺特 (B ENO TO) 公司开发研制成功 ,随后被世界各国引进应用 ,并不断完善 、更新 换代 ,机种和工法都有很大发展和改进 。我国于 20 世纪 70 年代 引进摇摆式全套管钻机 ,并制成 M Z 型摇摆式全套管钻机 ,又称 磨桩机 。该机利用摇摆装置的摇动 , 使钢套管下沉到桩端持力 层 。挖掘完毕后 ,确认桩端持力层 ,随后清渣 ,下放钢筋笼 ,放导 管 ,灌注砼成桩 。 此套工法主要步骤为 :冲抓 、跟管 、下笼 、灌注 。 全套管成桩工法与采用泥浆护壁的钻 、冲击成孔及其它工 法作业的灌注桩工法相比 ,成桩工艺具有以下优点 : ①干孔作业 :孔内取土 ,含水量低 ,方便外运 ; ②环保好 ,噪声小 ,振动小 ,无泥浆污染 ,有利于文明施工 ; ③成孔质量高 ,不会坍孔 ,垂直度高 ,扩孔尺寸小 ,节约砼 ; ④消除了泥浆护壁时的泥膜 、沉渣对桩承载力的不利影响 ; ⑤干孔灌桩 ,砼质量可控 ,避免了缩颈 、断桩及砼离析等质量 问题 ; ⑥配合各种抓斗可用于土层 、岩层施工 ,当桩端需嵌岩时 ,可 采用十字冲锤等进行冲击钻进 。 此工法不足或缺点 : ①此工法适用于土层或软岩层 ,入硬岩较困难 。 ②遇大于桩径一半的孤石处理难度大 。 ③桩径受限制 ,适宜于 :桩径 0 . 8～1 . 5m ,桩长 ≤45m 。 ④地下水位下有较厚砂层 (厚度 5mm) 时 ,拔管困难 。 ⑤用冲抓斗抓土时 ,对桩端持力层有一定影响 。 ⑥当套管外的地下水位较高时 ,孔底易发生隆起 、涌砂 。 上述缺点可在实际施工时采取一些措施予以克服 。 1 MZ 型摇摆式全套管钻机性能参数 M Z 型摇摆式全套管钻机由主机 ( 磨桩机) 、钢套管 、锤式抓 斗和液压工作站组成 ,另需附配履带式吊车 。参见图 1 及性能参 数表 1 。 1 . 1 主机 主机由机架 、提升油缸 、锁定油缸 、摇动油缸 、调节油缸及定 位油缸等组成 。在主机底座安装有提升油缸和机架 ,机架随提升 油缸升降 ,控制钢套管上下运动 ;机架上有锁定油缸及夹具 ,以夹 紧或放松钢套管 ;在主机机座另一端固定一个支架 ,支架上安装 2 个摇动油缸及左右摇臂 ,控制钢套管在一定角度范围内周期性 地摆动 ;支架上的定位调节油缸用于调节钢套管的垂直度 ; 为使 钢套管提升或下放并调整锁定夹具的位置时 , 避免钢套管的下 落 ,在后座上固定二个定位油缸及定位夹具 。 表 1 MZ 系列摇动式全套管钻机参数表 性能指标 MZ - 1 MZ - 2 MZ - 3 钻孔直径 ( m) 钻孔深度 ( m) 压管行程 ( mm) 摇动推力 ( kN) 摇动扭矩 ( kNm) 提升力 ( kN) 夹紧力 ( kN) 定位力 ( kN) 摇动角度 ( °) 前后倾角 ( °) 钳口高度 ( mm) 功率 ( k W) 油缸工作压力( M Pa) 长度 0 . 8～1 . 0 35～45 550 1060 1255 1157 1765 294 27 8 450 55 35 4750 2200 1500 14000 2800 ≥147 20～25 40～60 1 . 0～1 . 2 35～45 650 1255 1470 1353 1960 353 27 8 550 55 35 5500 2500 1540 18000 3200 ≥196 25～35 60～80 1 . 2～1 . 5 35～45 600 1648 2650 1961 2255 490 25 8 550 75 35 6000 2800 1600 28000 3500 ≥343 35～50 80～100 外形尺寸( mm) 宽度 高度 主机 质量 ( kg) 液压站 配合履带吊起重能力( kN) 锤式抓斗 ( kN ) 十字冲锤 ( kN) 注 :摇动推力、定位力分别为各自的两缸合力。 1 . 2 锤式抓斗 抓斗作用和工作过程是 :当套管压入土中 ,抓斗呈打开状态 , 卷扬筒突然放松 ,抓斗以落锤 ( 自由落体) 方式向套管内冲