工法-风动式潜孔锤快速凿岩引孔施工工法

1、风动式潜孔锤快速凿岩引孔施工工法广西建工集团第一建筑工程有限责任公司中建八局第二建设有限公司谢鸿卫唐光暹葛智超王治滨邓程来1、前言随着社会经济的发展和科技的进步，我公司通过产学研相结合，从理论分析、城市人口不断增多，工程建设项目随之增多，许多施工项目往往遇到的地质条件都比较复杂，所以嵌岩桩必将成为桩基础的一个重要发展趋势。目前嵌岩桩的施工方法主要有：冲孔桩、牙轮钻头、滚刀钻头、钢粒钻进以及人工挖孔桩。这些常规的冲击或者回转钻进工艺在嵌岩桩施工中钻进效率不高，通常要几天才能完成一根桩。风动潜孔锤技术的提出是在上世纪初，设备最最初出现于上世纪50年代，80年代广为发展的。最先开发的是小直径潜孔锤，

2、主要应用在钻凿爆破孔、水井基岩孔、地质勘探孔以及锚索钻孔等。在我司进行广西建工大厦1#楼、2#楼工程CFG桩地基处理施工时采用了潜孔锤凿岩引孔施工工艺。使用高风压带动潜孔锤锤击技术，在潜孔锤锤碎岩石的同时，高风压将破碎岩屑吹离孔底并排除孔口。潜孔锤引孔后，仍然采用长螺旋桩机灌注混凝土完成后续成桩。生产试验、检测统计、资料收集等工作全面研究制定了风动式潜孔锤快速凿岩引孔施工企业级工法，并同步开展QC活动，获得了广西区QC成果一等奖，且得到了广西区质量安全协会的大力推广。本工法经广西壮族自治区科学技术情报研究所查新表示未见国内有编制发布上述风动式潜孔锤快速凿岩引孔施工的国家级或省（部）级工法的公开

3、文献报道。2、工法特点潜孔锤可用直径多样，适用桩型范围广。采用常见长螺旋桩机机械，工艺实施简单，技术成熟，安全可靠性高潜孔锤钻进属于慢回转钻进方法，对钻杆损坏低，节约机械使用成本风动式潜孔锤钻头凿岩破碎能力强，破碎入岩速度快，节约施工工期高风压配合螺旋翼片清孔效果好，提高成桩施工质量。3、适用范围本工法适用于干成孔钻孔灌注桩时碰到岩石需要凿岩的引孔施工。适用于较厚回填土层、砂层、黏土层、砂砾层、卵石层、块石层、软中硬及硬质岩石层的引孔施工。特别适用于要求嵌入中微风化岩或要穿过巨厚的含漂石、块石的砾石层的钻孔灌注桩。工程进度要求较快，桩数较多、布置较密的小高层或高层建筑项目。4、工艺原理该工艺原

4、理以长螺旋多功能桩机做桩架，采用长螺旋动力头做旋转动力，在特制的钻杆下悬挂风动式潜孔锤，潜孔锤冲击破碎岩石的同时，动力头带动钻杆及潜孔锤进行适度的钻压与回转钻进，既能研磨刻碎岩石，又能使潜孔锤击打位置不停的变化，使潜孔锤底部的合金突出点每次都击打在不同位置，风动潜孔锤的空气既能冷却钻头又能将破碎的岩屑吹离孔底并排出孔口，达到快速破碎岩石的作用。引孔开始时，首先启动外置高风压空压机，在通过集气管的高压气体带动下，潜孔锤向下冲击破碎岩石，同时桩机动力头带动钻杆及潜孔锤进行适度的钻压与回转钻进，并由风动潜孔锤的空气将破碎的岩屑吹离孔底并排出孔口，从而持续钻进直至终孔。5、工艺流程及操作要点工艺流程潜

5、孔锤凿岩引孔施工的顺序为：施场地平義lit$磁t1LPilLf臨昇mitLetkrlielAWJItvi4IAJIx._I古訂锂壮屮科以宙心平Ml；4.A/1就pmenntF粧ISiijMllflUHT.罠孤电l.他*用f|.7JWfbi|flifJ|11|1;.1t?|图5.1操作要点施工准备1）编制CFG桩专项施工方案；（2）进场长螺旋潜孔锤引孔钻机、长螺旋桩机、空气压缩机、混凝土输送泵、电焊机、全站仪等机械设备及工具；（3）平整场地，做好降水、排水设施；其他施工准备均同普通长螺旋桩施工要求；对施工作业人员进行技术交底。钻机就位（1）要事先检查钻机的性能状态是否良好，保证钻机工作正常。（2

6、）保证桩位附近平整，把钻机开到桩位旁，钻头的中心正对桩位标注点，钻机停位回转中心距孔位在34.5m之间。（3）在允许的情况下，变幅油缸尽可能将桅杆缩回，以便减小钻机自重和提升下降脉动压力对孔的影响。（4）检查在回转半径是否有障碍物影响回转。引孔及终孔（1）钻进多采用减压钻进，即孔底的钻压不超过钻杆、锤头、压块重力之和的80%扣除浮力），以避免或减少斜孔、弯孔和扩孔现象。不同地层采用不同类型的钻头和钻压，土层采用普通旋挖钻头，进岩层或孤石后采用凿岩锤头。（2）在不同的地层采用不同的钻速，一般螺旋杆的转数为12-16/每分钟。当空压机供气时，以适合转数转动螺纹杆，从而开始钻孔，当接触到岩石时，潜孔

7、锤开始工作；在水下钻岩3孔时，在供气正常后逐渐将潜孔锤放下，当它接触到岩石时，潜孔锤开始工作。这时回转的螺旋钻杆将碎石和泥土排出。（3）潜孔锤和它的螺旋杆停留在孔内时不能终止钻孔，因为土的压力会阻止它们转动，从而可能使钻机被粘留在所钻的孔内（卡钻）；在钻孔时，不准将螺旋杆反转，因为驱动体和顶端体的螺纹连接可能被松开，这会使得钻具和潜孔锤掉落在孔内。（4）按钻孔深度要求，螺旋钻杆可通过连接加长杆来加长钻孔深度，但用加长杆来接长的螺旋钻杆，不准超越桩架底盘的最大负荷；当潜孔锤浸入水内时，不能将加长杆连接到螺旋钻杆上，如果此时分离螺旋钻杆，水和其他东西会倒流，若要分离螺旋钻杆，应先将潜孔锤提离地面，

8、从螺旋钻杆上清除泥沙和杂物，释放孔内的残余压力，安装定位圈，然后再将加长杆连接到螺旋钻杆上。（5）钻孔引孔进至甲方要求的深度后，经现场工程师鉴定后确认终孔深度，确认钻孔达到深度后终孔，进行一次清孔，清孔时将钻头提离孔底1020cm空转，清孔后孔底沉碴厚度小于5cm。成孔灌注（1）钻孔机就位时应校正，要求保持平整、稳固，使在钻进时不发生倾斜或移动。在钻架上应有控制深度标尺，以便在施工中进行观测、记录。（2）钻孔时，先调直桩架挺杆，对好桩位；启动钻机钻0.51.0m深，检查一切正常后，再继续钻进，土块随螺栓叶片上排出孔口，达到设计深度后停钻，然后边提钻边泵压C25砼直至成桩。（3）钻进过程中，排出

9、孔口的土应随时清除运走，钻到预定深度后，应在原深处空转清土，尽量使孔底干净，无残渣、余土，然后提钻泵压砼。（4）提钻泵压混凝土时应慢速进行，一般控制2.03.0m/min，过快易塌孔或缩颈。（5）浇筑的混凝土按批次留置试块，用于成桩后对混凝土强度等级进行检验。施工中应注意的问题（1）采用的长螺旋钻机应与空压机型号相匹配，并根据现场实际在功率选择上做相应调整。（2）钻机就位前对桩位进行复核，控制钻杆垂直度，确保水平和倾斜偏差不超过规范允许范围。（3）在潜孔锤钻头工作时应根据岩层的硬度及时调整潜孔锤转进速度，转速太快将使钻头外围的刃齿很快磨损和碎裂；转速太慢,则将使柱齿冲击时与已有冲击破碎点（凹坑

10、）重复,导致钻速下降。常规是岩石愈硬或钻头直径愈大,愈要求用较低的转速。（4）浇筑混凝土前对每车混凝土进行塌落度检测，根据混凝土泵排量及桩径确定泵压一次钻杆的提升量；匀速提钻，确保桩头尖始终在混凝土内，防止断桩，成桩后检查桩顶标高和成桩质量。（5）成桩后做好桩头成品保护，达到规范龄期后及时做好桩基完整性和承载力检测试验。表5.3劳动力组织（表5.3）劳动力组织计划表序号工种任务人数备注2132424技术人员对现场作业给予技术指导质检员安全员机操工杂工检查施工质量是否符合要求检查现场作业安全是否符合要求对桩机进行操作(=1=1【IIJ零星丄程视工程大小和工期要求调整人数、材料与设备表6.1材料使

11、用的材料需符合国家规范及地区相关文件要求，并按程序进场验收或送样复检合格后方可使用。主要材料表序号材料名称型号规格单位数量用于施工部位商品混凝土C20m31200CFG桩钢管148100基坑临边防护杂砂石520mmm3100场地回填平整电线电缆3X185150桩机、照明机械设备各机械应根据施工实际情况选用；混凝土输送泵规格由泵送混凝土高度和泵送距离来确定，保证单桩混凝土灌注量和连续灌注实际满足设计及施工规范要求，具体机械配置见表6.2。主要机械设备配备表表6.2序号机械或设备名称型号规格单位数量单机额定功率(kw)用于施工部位1长螺旋桩机26型1150CFG桩2长螺旋桩机30型台1150CFG

12、桩3混凝土输送泵HBJ80C台台190CFG桩24长螺旋潜孔锤引孔钻机30型台1150桩位引孔5空气压缩机英格索兰2180桩位引孔6电焊机BX3-300台315设备检修7全站仪南方355S台1/测量放线台、质量控制质量验收标准本工法质量标准按建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002、混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002(2011年版)、建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)及建筑地基处理技术规范(JGJ79-2012)等相关规范执行。对灌注桩进行验收时应对桩径、垂直度及桩位偏差等进行检查，质量标准见表7.1.1。灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差表7.1.1

13、序成孔方法桩径允许偏差(mm)垂直度允许偏差()1泥浆护壁D1000m0500mm0-201桩位允许偏差(mm)1-3根、单排桩基垂直于中心线方向和群桩基础的边桩D/6，且不大于100条形桩基沿中心线方向和群桩基础的中间桩D/4，且不大于150100+0.01H150+0.01H70150100150干成孔灌注桩3-20170150注：1、桩径允许偏差的负值是指个别断面。2、米用复打、反插法施丄的桩，其桩径允许偏差不受上表限制。3、H为施工现场地面标高与桩顶设计标高的距离，D为设计桩径。成桩应按上述规范要求进行桩身完整性、单桩承载力等检测试验。工程质量保证措施施工过程严格控制质量，成立质量监控

14、小组，严格按照国家相关规范。规程要求施工，实行全面质量管理。建立三级质量管理制度，工程施工所用原材料（水泥、砂石、混凝土外加剂等）的质量要求以及各种材料性能的测定，均应满足现行的国家标准。施工前由施工技术负责人结合图纸编制专项施工方案，并进行详细技术交底，明确质量控制标准。工程施工前需仔细查看工程地质勘察报告及周围的建筑物、构筑物、道路、管线图，避免破坏管线设施。施工时对安全、质量等情况同步真实记录，并按时填写施工日志。对工程项目按检验评定标准规定进行检测，并按统一格式填写和整理，保证检测资料的真实性和系统性。成桩质量检查施工过程中要求对成孔中心位置、孔深、孔径、垂直度等实际位置进行检查，并填

15、写相应质量检查记录；桩头开挖时应及时检查桩数、桩位及桩头外观质量；成桩后对混凝土强度等级进行检验。、安全措施认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，坚持管生产必须管安全的原则。根据国家有关规定、条例、地区要求，结合施工实际情况和工程实体特点，成立安全管理组织机构，设置安全负责人及专职安全员，执行安全生产责任制，明确各级人员责任，抓好工程的安全生产工作。施工现场的布置必须符合防火、防风、防雷、防触电等安全规定及安全施工要求，现场用电必须严格执行施工现场临时用电安全技术规范的有关规定，电缆线路应米用“三相五线”接线方式，电气设备和电气线路必须绝缘良好，场地内挂设电缆高度和线间距离必须符合安全规定，并

16、挂在专用电杆上。施工现种用电设备的闸刀开关应单机单闸，不允许一闸多机使用，闸刀开关的安装位置应便于操作。电箱门前必须留有通道，严禁在通道堆放构料。电箱等在室外时，应有防雨措施，严防漏电、短路及触电事故。所有进场机械必须先经过检查是否能正常运转后方能投入使用，并配置使用说明。每台机械均有专门看管人员，该人员上岗前必须熟悉该机械的操作。机械看管人员必须每天对机械进行检查，如发现异常应及时汇报给现场管理人员，以免发生意外。所有机械必须定期检修，定期检修时间不能超过7天。施工过程中如遇大雨、暴雨或六级以上大风时必须立即停止施工。9、环保措施建立环境保护管理体系，成立现场环境保护与文明管理机构，切实贯彻

17、国家及地方环保法规。实行环保责任制，保持施工区域和生活区域的环境卫生，及时收集各种生活、生产垃圾，按要求分类进行处理。生活污水处理纳入市政污水处理系统，工地排水实行雨水、污水分流制度，且所以排放的污水应符合污水排入城市下水道水质标准和污水综合排放标准。施工场地应按要求硬化，并经常洒水保持清洁，工地出入口应设置洗车槽，进出工地车辆要清洗后才能进入市政道路，确保市区环境不受影响。施工中噪声较大的工序，要选择在合适的实际进行施工，如需夜间施工需办理夜间施工手续，并在过程中采取相应的降噪措施，降低噪声污染。在钻机施工及土方挖运时需做好防尘处理，经常洒水降尘，避免对空气质量造成影响。10、效益分析经济效

18、益（1）由于气动潜孔锤能在卵砾石层及硬岩层中快速钻进，有效的缩短施工工期，节约工程成本。（2）跟进的套管能克服孔壁坍塌问题，桩体与孔壁间无泥皮隔阻，混凝土中水泥沙浆可渗入岩层及卵砾石的缝隙中，提高桩侧阻力，确保质量，减少返工，降低施工成本。（3）使用的机械为长螺旋桩机配合潜孔锤钻头，桩机适用性广、无需配置特殊设备、施工机械使用率更高、施工方便、成本低。工程实践证明，在块石层、软中硬及硬质岩石层的地质条件下，采用本工法进行凿岩引孔施工，可大幅降低施工风险、节省资金投资。与其他传统凿岩方法相比，综合施工成本降低1015%。社会效益（1）不产生泥浆、废水、废气，达到绿色施工节能环保要求。（2）减少桩

19、基施工工期，减少对周边环境干扰时间，有利于文明施工，更有利于改善施工单位与周边业主的关系。（3）本工法的编制、推广和应用，符合国家节能、环保的建筑发展方向要求，对行业的类似工程形成良好带动效果，也提高公司创新能力，更提高公司市场竞争力。11、应用实例广西建工大厦1#楼、2#楼地基处理工程工程概况广西建工大厦1#楼、2#楼地工程位于广西壮族自治区南宁市平乐大道，工程建筑面积约123000m2，地下3层、地上23层。勘察报告揭露，场地地层主要由第四系素填土、残积硬塑含碎石粘土、碎石、硬塑粘土、可塑粘土和泥盆系上统较破碎石灰岩及较完整石灰岩组成。工程施工情况工程于2013年8月10日开始施工，2013年10月23日桩基结束施工，CFG桩总桩数为1430根，桩径均为600mm，最长桩身22.6m效果检验施工后为检验桩基质量，采用了试块抗压试验、低应变检测、单桩静载荷试验等检验，检验结果均满足规范及设计要求。采用该工法施工全过程处于安全、稳定、快速、优质的可控状态，工程质量优良率达到97%以上，无安全生产事故发生，未产生大量废水、废气、废物等，得到了各方的一致好评。11.2平果铝业公司淡村路12号危旧房改造项目地基处理工程工程概况平果铝业公司淡村路12号危旧房改造项目位于广西壮族自治区南宁市