5全套管钻孔法施工工艺.docx

1、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

2、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，

3、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

4、MT120MT150MT200钻孔直径（m）1.01.21.01.51.02.0钻孔深度（m）355040603560作业时外形尺寸（mm）长度75801057011020宽度330031803490高度111801606016060运输时外形尺寸（mm）长度122501551015920宽度300031803490高度331551805700质量（kg）240005100054000摇动扭矩（kNm）51014801600最大压管力（kN）150300350最大拔管力（kN）44011801180上下动时千斤顶能力（kN）64010001000摇动角度（）151212发动机额定功率（kW）1

5、25125125发动机额定转速（r/min）160016001600卷扬机起重力（kN）355050卷扬机提升速度（m/min）1208585接地压力（MPa）0.080.0940.094爬坡能力（）1915.313.3行走速度（Km/h）1.00.730.73适用套管（m）466液压泵常用输出压力（MPa）211414液压泵常用输出流量（L/min）1001201204.2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

6、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

7、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，

8、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

9、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GS13GS20挖掘直径（m）11.11.21.31.51.82.0抓斗瓣外径（mm）85095010501150134016101800全长（mm）3060309031103110365537553855容量（m3）0.080.10.120.140.240.290.40自重（kg）1630184019502030335037503950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

10、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

11、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2040mm，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）1000110012001300150018002000套管外径（mm）980108011801280148017801980套管内径（mm）89099010901190139016901890套管质量（kg）6m管30603370410044005160788088104m管20902300280030203510537060003m管1580174021002280265040804550

12、2m管11301240148016101870285031901.8m管（第一节）11701290142015401780259029105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。（

13、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