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樁基工程潛孔錘引孔方案

作者:由 聚航工程機械 發表于 書法日期:2022-09-26

引孔樁基是什麼工藝

星河傳奇花園1-02號地塊樁基工程潛孔錘引孔沉樁施工方案

根據地質勘查報告和現場踏勘情況,在星河傳奇花園1-02地塊預應力管樁施工在穿越礫質粘性土層時,部分割槽域會遇到中風化、微風化球體或夾層,引起斷樁或打裂,難以沉入持力層,須採用採用大直徑風動潛孔錘引孔技術穿越中風化、微風化球體或夾層。為此編制潛孔錘引孔專項方案。

一、潛孔錘引孔沉樁工藝與引數分析

(一)潛孔錘引孔沉樁工藝

風動潛孔錘也稱風動衝擊器,大直徑潛孔錘在空壓機的作用下,以壓縮空氣為動力介質驅動其工作的,對硬巖進行高頻率破碎衝擊;在氣動潛孔錘鑽進過程中,高壓空氣驅動衝擊器內的活塞作高頻往復運動,並將該運動所產生的動能源源不斷的傳遞到鑽頭上,使鑽頭獲得一定的衝擊功。鑽頭在該衝擊功的作用下,連續的對孔底岩石施行衝擊。岩石在該衝擊功的作用下,形成體積破碎。同時,空壓機產生的壓縮空氣也兼作洗井介質,將潛孔錘破碎的岩屑攜出孔內。大直徑潛孔錘在塊石、孤石、中風化和微風化硬巖地層的鑽探中,取得了良好的效果,滿足預應力管樁的順利成樁。大直徑風動潛孔錘引孔工藝是將潛孔錘施工技術與預應力管樁引孔技術結合起來,以解決複雜地層的沉樁難題。

本工程沉樁施工工藝流程如下圖:

樁基工程潛孔錘引孔方案

a、潛孔錘引孔;

b、潛孔錘跟管鑽進;

c、預應力管樁沉樁;

d、預應力管樁沉樁至持力層。

①引孔樁機就位保證樁機垂直度,下放潛孔錘鑽具(如圖1-a);

②引孔穿透礫石層。啟動空壓機,進行潛孔錘跟管鑽進,直至引孔穿過中風化或微風化球體(如圖1-b);

③樁機就位。起拔鑽具,安裝管樁,進行沉樁作業(如圖1-c);

④打樁及送樁至強風化泥岩層,根據收錘標準收錘(如圖1-d)。

2、機具裝置:

根據工藝要求,為實現大直徑風動潛孔錘引孔施工,選用如下配套裝置:

氣動潛孔錘及鑽頭(Φ560):QZ26型2套;

樁基工程潛孔錘引孔方案

②30m³/min英格索蘭中風量空壓機:2臺;

樁基工程潛孔錘引孔方案

(二)潛孔錘引孔技術引數分析

目前,國內使用潛孔錘主要以300mm以下居多,大於300mm的鑽孔屬於大直徑潛孔錘鑽進範圍。風動潛孔錘鑽進工藝的主要引數有兩個:風壓和風量。

這兩個引數主要是滿足兩方面的要求:

1、滿足驅動衝擊器碎巖功率的要求;

2、滿足將孔內岩屑排出井外,避免重複破碎。不同水文地質條件、鑽孔結構、孔深孔徑引數對風量、風壓的需要是不同的,潛孔錘的引數可按下述方法

選定:

(1)風量。

該專案所選衝擊器的額定風量為 30m³/min,隨著孔深的增加和孔徑的增大,保證孔底岩屑的排出,減少巖粉的重複破碎達到理想的鑽進效率,通常要求孔內風量上返速度≥15m/s,此時氣流速度大於岩屑懸浮速度。根據鑽孔直徑、鑽桿外徑、排渣通道上的上返風速等條件,其風量可按下式計算:

Q=47。1K1K2(D2 -d2 )V

式中:Q———送風量m³/min;

K1———孔深修正係數K1=1~1。1;

K2——— 孔內湧水系K2=1~1。5;

D———鑽孔直徑;

d———鑽桿外徑;

V———上返風速(15~ 25m/s)。

根據公式,孔口上返風速為15m/s,鑽孔深度鑽孔修正係數取K1=1。0,孔內湧水系數取K2=1。5;

(2)風壓。QZ26型潛孔錘屬低壓潛孔錘,所需風壓是0。5~0。7MPa,然而鑽進效率的高低是受風壓直接影響的,風壓越大,其衝擊功越大,碎巖效率越高。

因此完成大直徑風動潛孔錘鑽進,首先應滿足衝擊器工作壓力的要求,使其滿負荷工作,同時還需要滿足隨著鑽孔深度增加帶來的沿程壓(0。0015MPa/m),克服水位以下的水柱壓力和排除孔內岩屑的壓差等要求。

二、引孔施工中的主要技術問題處理

(一)引孔風量不足

應對措施:根據鑽孔孔徑要求及已選空壓機風量,採用潛孔錘跟套管鑽進工藝引孔。根據空壓機滿足的引孔直徑能力和套管規格。經實際應用,潛孔錘跟套管鑽進工藝解決了風量不足的問題,引孔施工過程中獲得較理想的效果。

(二)岩屑串孔

應對措施:岩屑串孔是由於兩樁引孔間距較小,在高壓空氣作用下,高壓空氣透過地層中的孔隙,鑽孔與鑽孔之間連通,導致高壓空氣壓力降低。在預應力管樁潛孔錘引孔施工過程中,由於岩屑串孔問題的產生,導致引孔出口風量小於15m/s,無法達到排屑的目的,而使岩屑透過孔隙進入另一孔內,相鄰孔內形成一定厚度的沉渣。經研究分析發現,孔內沉渣對預應力管樁沉樁影響較小,其原因主要有兩方面:

一方面是由於孔內沉渣顆粒較小,結構鬆散,對沉樁阻力影響較小。另一方面由於沉渣在孔內水的作用下,形成飽和砂層,在管樁施工過程中,在振動力作用下,飽和砂層產生砂土液化現象,而使孔內沉渣對沉樁影響較小。所以在施工過程中,並未對樁孔引孔進行特殊處理,透過實際施工發現,岩屑串孔現象對引孔沉樁未有較大影響。

(三)如何控制引孔垂直度

應對措施:啟動空壓機驅動潛孔錘開鑽。初鑽時,應低速鑽進,應經常複核鑽桿的垂直度,並應及時調整。

並採用潛孔錘跟套管鑽進工藝引孔,既解決出口風量不足問題又控制引孔垂直度。

三、潛孔錘引孔工期的保證

本專案中風化、微風化球體或夾層集中區域大約有200根預應力管樁需要引孔,安排2臺潛孔錘鑽機進場施工,每臺潛孔錘鑽機每天能引孔約5根,每天完成約10根樁的引孔作業,20天內完成該區域的引孔工作。該部分引孔作業完成後,留下一臺潛孔錘鑽機作為備用,當其餘管樁施工區域需要引孔時進行引孔作業。

接到甲方中標通知書後立即組織機械裝置和管樁材料進場,本專案計劃安排2臺潛孔鑽機進行管樁引孔作業,施工過程中可以根據實際情況進行調整增加引孔裝置數量,以確保總工期目標的實現。