全套管全回转钻机在溶洞地区钻孔灌注桩的应用.docx

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全套管全回转钻机在溶洞地区钻孔灌注桩的应用

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摘要：本文结合实际工程案例，简述全套管全回转钻机的优点、钻进机理以及技术原理。并分析全套管全回转钻机在溶洞地区钻孔灌注桩施工应用的技术优势，以供大家参考。

关键词：全套管全回转钻机；优点；应用优势

1全套管全回转钻机优点、机理和技术原理

1.1钻机优点

本工程使用的是徐州盾安重工生产的全套管全回旋钻机，是集全液压动力和传动、机电液联合控制于一体，可以驱动套管做360度回转的新型钻机。全套管全回旋钻机施工具备以下优点：

（1）无噪音、无振动、安全性高、环保性好；

（2）成孔垂直度高，可以精确到1/500；

（3）清孔彻底，不会发生塌孔现象，成孔直径标准，充盈系数小，能节约混凝土的使用；

（4）钻进时可以直观辨别岩层特性，能准确计算持力层有效深度；

（5）钻进速度快，一般土层钻进速度可达14m/h；

（6）钻进深度大，根据岩层情况，最大作业深度可达100m以上。

1.2钻进机理

全套管全回转钻机属于贝诺特工法钻机的一种，最初由法国贝诺特公司于上世纪50年代开发研制成功，随后多个国家先后引进和研制，机型和施工方法均有很大发展。贝诺特工法的实质是冲抓斗跟套管钻进，工作装置由冲抓斗和全套管装置两部分组成。全套管全回转钻机具体施工原理为：

利用套管钻机对孔内套管施加扭矩和垂直荷载，边加转边压入，同时利用冲抓斗、冲击锤挖掘取土或旋挖取土，以降低套管内部摩阻力。钻进过程全套管跟进护壁，没有泥浆和循环液，套管柱由多根套管通过接头连接，钻进中逐根加接套管直至设计桩深。为防止钢套管脱落，可通过调节夹紧油缸以及抱环上的楔形块，夹紧油缸上下升降时，楔型块也随之升降，有效的将回转支撑系统和钢套管咬合。挖掘完毕后，立即测量孔深确认持力层，满足要求后进行清孔，安装钢筋笼，最后浇灌混凝土成桩完成。

全套管全回转钻机施工设备，如图1所示。

图1全套管全回转钻机施工设备

1.3技术原理，如图2所示

图2技术原理

2工程概况

立交桥位于广州市花都区迎宾大道，共有A、B、C、D四条匝道桥，呈东西走向，上跨国道G106。其中A匝道桥15号至20号桥桩接近地铁9号线隧道安全范围，周边地质情况复杂：上部多为流砂层，最大砂层厚11m；中下部溶洞相当发育，溶洞最大10m深，分布不规则，呈串珠状发育。

在上述地质条件下，若采用冲孔桩机成桩的一般方法施工，一是没有有效的护壁措施，成孔过程中容易出现孔壁坍塌、斜桩、掉钻、卡钻等孔内事故，导致施工工期延长及工程质量隐患。二是受地下承压水影响，一般护壁措施效果不理想，充盈系数无法控制，大大增加了施工成本。为保证桥桩质量，同时降低对地铁隧道的扰动，经权衡利弊后决定采用全套管全回转钻机工艺施工。

3在溶洞地区钻孔灌注桩施工工艺

3.1施工前准备

（1）施工前先熟悉施工桩的地质资料，了解溶洞发育情况；

（2）测量放出桩位点，将全套管全回转钻机吊装对位后，检查钻机、套管、冲抓斗、冲击锤、刀头等套件安装情况，然后将套管对准桩中心放下，误差控制在50mm内。

3.2钻进成孔

全套管全回转钻机就位后，利用套管自重将其压入土中，此时要严格控制好垂直度，当压入深度达到2-2.5m后，用冲抓斗将套管中的土取出，同时套管继续下压。

如表1所示，钻机进入不同土层或岩层时，都需要进行超前下挖，保证套管旋转压入下沉。当第一节套管完全压入土中后，检查垂直度是否有偏差，可通过调节全回转钻机的支腿油缸进行纠偏，符合要求后即可安装第二节套管下压。如此反复下压、取土、下压施工至设计桩底标高后停止，开始清孔除渣。

表1不同土层或岩层超挖表

由于本工程存在较多半充填溶洞和空溶洞，全套管全回转钻机钻进施工时为有效控制混凝土的充盈系数，保证后续混凝土的浇灌质量，采取了以下措施：

（1）根据全套管全回转钻机钻进的情况，钻穿溶洞顶板后，向溶洞内回填渣土或粘土至超出顶板至少5m，在套管内用重锤夯实，再重新钻进；

（2）下一层溶洞重复钻穿、回填、再钻进工序，可以很好地处理半充填溶洞和空溶洞，确保混凝土充盈系数在合理的范围内。

3.3钢筋笼吊装及混凝土浇注

3.3.1钢筋笼在加工厂制作完成后转运至现场吊装

吊装过程要平行起吊，保证钢筋笼不变形，下放入孔时注意不要挂壁，并做好措施防止混凝土浇灌时上浮。

3.3.2钢筋笼吊装完成后采用导管灌注水下混凝土

浇灌时，应在混凝土面超过倒数第二节套管顶之后进行拔管作业，应拔管和浇筑混凝土同时进行，灌浆导管埋深应超过起拔的一节套管长度，以防混凝土在溶洞中突然塌落造成断桩。同时混凝土灌注要连贯性，混凝土初凝前必须完成灌注。

4结语

全套管全回转钻机钻的优点多，适用范围广，安全质量可靠，尤其在溶洞地区钻孔灌注桩施工有着较大优势，值得在类似工程中推广。

参考文献：

[1]宋志彬,冯起赠,许本冲，刘