5全套管钻孔法施工工艺.docx
《5全套管钻孔法施工工艺.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5全套管钻孔法施工工艺.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
5全套管钻孔法施工工艺
全套管钻孔法施工工艺
1前言
全套管钻孔法也称为贝诺特工法，是钻孔桩基础的主要施工方法之一。
配合这个施工工艺的设备称为全套管设备或全套管钻机，由法国贝诺特公司于二十世纪五十年代初开发和研制。
日本从1954年引进全套管钻机，并于六十年代初由日本三菱重工业公司开始进行技术改造，到八十年代形成目前通用的MT系列贝诺特全套管钻机。
随着液压技术的日臻完善，全套管钻机的机种和施工均有很大发展。
我国于二十世纪七十年代开始引进此类钻机。
2适用范围
全套管钻机适用于各类土质，风化岩层、卵石层及砂土层中采用相应的钻挖技术，完成钻孔桩成孔，但在孤石、泥岩层或软岩层成孔时，成孔效率将显著降低。
当地下水位下有厚细砂层（厚度5m以上）时，由于摇动作业使砂层压密，造成压进或抽拔套管困难，应避免在有厚砂层的地层中使用。
由于在钻孔过程中采用通长套管，特别适合于城区接近既有建筑地区的施工。
3工艺原理及特点
3.1工艺原理
全套管钻孔法是利用钻机装有液压驱动的抱管、晃管、压入（或拔出）机械，成孔过程中将套管边晃边压，压入土中，同时利用重锤式冲抓斗在钢套管中挖掘取土或砂石，直至钢套管下沉至设计深度，成孔后灌注混凝土的同时，逐节将钢套管拔出并拆除。
3.2工艺特点
（1）施工无噪音、无震动，钻孔过程中不使用泥浆护壁，避免了泥浆的加工、储存、运输，施工现场洁净清爽，有利于文明施工。
（2）钻孔过程中采用全套管跟进，采用落锤式冲抓斗挖掘，成桩作业速度快，孔壁不会坍塌，成孔质量高。
（3）钻孔过程中不使用泥浆护壁，避免泥浆污染钢筋和进入混凝土的可能，钢筋周围不会附粘一层泥浆，有利于搞高混凝土对钢筋的握裹力，成桩质量高。
（4）成孔速度快，挖掘深度大，成孔垂直度容易控制，垂直度偏差小，可以控制到3‰。
（5）成孔直径标准，扩孔率小，与其它成孔方法比较，节约混凝土，清孔彻底，孔底残渣少，提高了桩的承载力。
（6）套管钻机为自行式，现场移动方便。
（7）可做斜度15°以内的斜桩。
4套管钻机机械设备
本节主要以三菱重工的MT`系列套管钻机为典型，介绍套管钻机的构造。
4.1机械参数表
见表1。
表1 机械性能参数表
性能指标
日本三菱重工
备注
MT120
MT150
MT200
钻孔直径（m）
1.0～1.2
1.0～1.5
1.0～2.0
钻孔深度（m）
35～50
40～60
35～60
作业时外形尺寸（mm）
长度
7580
10570
11020
宽度
3300
3180
3490
高度
11180
16060
16060
运输时外形尺寸（mm）
长度
12250
15510
15920
宽度
3000
3180
3490
高度
3315
5180
5700
质量（kg）
24000
51000
54000
摇动扭矩（kN·m）
510
1480
1600
最大压管力（kN）
150
300
350
最大拔管力（kN）
440
1180
1180
上下动时千斤顶能力（kN）
640
1000
1000
摇动角度（°）
15
12
12
发动机额定功率（kW）
125
125
125
发动机额定转速（r/min）
1600
1600
1600
卷扬机起重力（kN）
35
50
50
卷扬机提升速度（m/min）
120
85
85
接地压力（MPa）
0.08
0.094
0.094
爬坡能力（°）
19
15.3
13.3
行走速度（Km/h）
1.0
0.73
0.73
适用套管（m）
4
6
6
液压泵常用输出压力（MPa）
21
14
14
液压泵常用输出流量（L/min）
100
120
120
4.2主机设备
图1为三菱重工MT-150（200）型套管钻机的外观图，它由主机、行走装置、套管导向器、钻架、套管作业装置、落锤式抓斗等部分组成。
4.2.1 走行机构
走行装置为全液压驱动履带式，左右履带各由一低速大转矩液压马达（图1中33）驱动，经减速器与链条传给驱动轮（图1中30），使钻机行走。
4.2.2 前后支腿和臂架导向装置
图1中13为前支架，21为后托架。
钻架为一用斜撑支撑的钢结构立柱，在立柱上装有可沿导轨滑动的滑架（图1中7），它由副卷扬机提升，滑架的下部套入套管的上口，随着滑架滑动起着上导向的作用。
在前车架下部有套管下导向（图1中15），夹卡内装有衬套，它们可分别对应不同的钻孔直径。
4.2.3 夹管机构
前车架上套管作业装置，它们包括由夹卡内套（图1中14）与夹卡液压缸（图1中38）构成的套管夹持器，引拔提升液压缸（图1中12）与摇动液压缸（图1中36）。
工作时，由夹持器夹住套管，摇动液压缸来回摆动，通过大臂使套管作小幅转动，再通过引拔提升液压缸下压或拔出套管。
整个机构全由液压油驱动。
4.2.4 液压系统
图2为MT-150套管钻机的液压件位置图，全系统包括摇动回路、前支腿回路、夹卡回路、引拔提升回路、后支腿回路、斜撑回路、卷扬机刹车离合器回路与排土板回路。
4.2.5 操作与控制
套管钻机的操作与控制通过钻机所设的液压泵实现，全机共使用5个液压泵：
P1、P2为三菱FGH50型柱塞泵，最大压力为16MPa，流量Q=120L/min，由6DB发动机驱动。
P1泵主要用来供引拔提升液压缸与夹卡液压缸液压油，P2泵主要用来供摇动液压缸压力油，这三个工作液压缸是套管钻机工作装置的主要油缸，工作时需要较大的油量，所以由P1、P2泵同进供应液压油。
P3、P5泵为齿轮泵，安装在主卷扬机的减速器上，P3泵供应排土板压力油，工作压力为7MPa，P5泵供应卷扬机操作系统压力油工作压力6MPa，P4泵是叶片泵，额定压力1.5MPa，它与P2泵耦合安装,主要供摇动回路先导液压油。
见图2。
行走马达（三菱M35型）为径向柱塞式低速大转矩液压马达，工作压力14MPa，转速为31r/min，左右行走马达分别驱动左右履带，通过操作左右换向阀可实现转弯与就地回转。
4.3抓斗结构
套管钻机的抓斗为重锤式抓斗，又称冲抓斗，是开挖取土的工具。
落锤式抓斗片有二瓣式和三瓣式，二瓣式适用于土质松软的场合，抓土较多；三瓣式适用于硬土层，但抓土量较少。
其主要技术参数见表所示。
型号
表2 落锤式抓斗（冲抓斗）主要技术参数表
项目
GS13
GS20
挖掘直径（m）
1
1.1
1.2
1.3
1.5
1.8
2.0
抓斗瓣外径（mm）
850
950
1050
1150
1340
1610
1800
全长（mm）
3060
3090
3110
3110
3655
3755
3855
容量（m3）
0.08
0.1
0.12
0.14
0.24
0.29
0.40
自重（kg）
1630
1840
1950
2030
3350
3750
3950
锤式抓斗的工作过程如下：
（1）抓斗在初始状态时，抓斗版呈打开状态。
（2）当套管压入土中，卷扬筒突然放松，抓斗以落锤（自由落体）方式向套管内冲入切土。
（3）收缩专用钢丝绳，并提升动滑轮，抓斗片即通过与动滑轮相连接的连杆，使其抓土合拢。
（4）继续卷扬收缩，抓斗被子提出套管。
（5）松开卷扬筒，动滑轮靠自重下滑，带动专用钢丝绳向下。
专用钢丝绳上凸缘滑过下棘爪斜面，使抓斗松开弃土。
锤式抓斗构造如图3所示：
4.4套管结构
全套管钻机用的套管一般分为第一节和标准节，第一节一般长为1.8m，标准节2m、3m、4m、6m等不同长度，施工时根据桩的长度进行配套使用。
因套管进入土层的过程中承受较大的扭矩，故套管一般均为双层结构。
套管由上下接头和双层卷管焊接而成。
上下接头均为经过精确加工的雌雄接头，便于套管准确连接，并且有互换性。
套管之间的连接借助于内六角螺栓，下接头孔眼为光孔，上接头孔眼为螺纹孔。
在第一节套管的端部连接一段带有刃口的短套管，这些刃口都用硬质合金组成齿状的端部，短套管的直径比标准套管大20～40mm，在下沉过程中以减小上部标准套管与孔间的摩阻力。
表3套管尺寸参数表
钻孔直径（mm）
1000
1100
1200
1300
1500
1800
2000
套管外径（mm）
980
1080
1180
1280
1480
1780
1980
套管内径（mm）
890
990
1090
1190
1390
1690
1890
套
管
质
量
（kg）
6m管
3060
3370
4100
4400
5160
7880
8810
4m管
2090
2300
2800
3020
3510
5370
6000
3m管
1580
1740
2100
2280
2650
4080
4550
2m管
1130
1240
1480
1610
1870
2850
3190
1.8m管（第一节）
1170
1290
1420
1540
1780
2590
2910
5施工准备
5.1技术准备
（1）熟悉桩基工程施工图纸，编制桩基施工组织设计或施工方案。
（2）进行施工现场调查，弄清施工场地和邻近区域内的地下管线、地下构筑物等的调查资料。
（3）进行桩基施工所需水泥、砂石、钢筋等材料进场试验检测。
5.2现场准备
（1）进行场地平整，对局部松软、淤泥进行换填夯实处理，保证钻机位置处平整、夯实，避免在钻进过程中钻机产生机械倾斜，致使成孔偏心；清除杂物，清除施工范围内的电线、电缆、地下水管及其它障碍物；雨季施工应做好排水措施。
（2）对于施工场地相邻的施工管线、建筑物等采取相应的隔离和保护措施。
（3）场地平整后进行桩位放样，桩位采用全站仪测设，桩位放出后，钉好十字护桩，做好测量核工作。
5.3劳动力准备
（1）对施工人员进行技术交底，将技术标准、施工方法、工艺要求、技术措施和必要的操作规程、注意事项及安全、质量、工期要求等向施工人员进行交底并讨论清楚。
（2）配备相应的桩基钢筋笼制作人员，保证桩基钢筋笼的制作供应满足桩基施工进度。
（3）配备混凝土搅拌及运输人员，保证桩基混凝土供应。
6全套管钻孔法施工工艺流程图
图4 全套管钻孔法施工工艺流程图
7全套管钻孔施工
7.1施工步骤
见图5。
图5施工步骤图
7.2基本原则
（1）钻机就位后应将钻机用水准仪校正找平，成孔机具中心必须与桩中心一致。
（2）压入第一、二节套管必须竖直，这是决定桩孔垂直度的关键。
在套管压入过程中，应用经纬仪不断校核垂直度。
当套管发生倾斜时应拔出来重新埋设。
（3）根据地质情况，确定套管刃尖与挖掘底面的关系。
7.3设备安装、运输与走行
7.3.1安装要点
（1）将前车架吊放在一平整坚实的平地上，用专用长高压胶管把前支腿与后车架上的油管连接起来。
（2）主机慢慢地向前车架靠拢，垫块可先用螺栓固定在前车架上，用支腿液压缸调整前车架的高度，对齐前后车架的螺栓孔后，将它们连接起来。
（3）用前支腿液压缸
升级会员 