桩基础施工新技术专题讲座(二十三 )上

长螺旋钻孔机气动潜孔锤长螺旋钻孔灌注桩

成孔原理

该成孔原理属于气动潜孔锤同步跟管成孔施工技术，利用双动力头分别驱动钻杆和设在钻杆底部的气动潜孔锤及外部钢套管。钻杆动力头带动长螺旋钻杆及底部潜孔锤作顺时针转动，潜孔锤在压缩空气作用下所产生的冲击功和冲击频率直接传给锤头快速破碎孔内岩石；同时套管动力头驱动钢套管逆时针旋转，钢套管下端环状合金钻头切割岩层与潜孔锤同步跟进成孔；穿管过程中形成的渣土和岩石颗粒借助于潜孔锤排出的压缩空气从钢套管与螺旋杆之间向上吹起排出套管外，从而实现孔底冲击回转钻进与清孔同步施工。

整体式潜孔锤入岩施工

优缺点

优点  气动潜孔锤能在卵砾石层及硬岩层中快速钻进，直径为600 mm的气动潜孔锤每小时能钻进砾石层与中风化岩层20 m，微风化岩层12 m；跟进的套管能克服孔壁坍塌问题；干作业成孔，不用泥浆，没有环境污染；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；桩身质量稳定、可靠。

 缺点  气动潜孔锤需用50 m3/h中压空气压缩机，空压机若采用电机驱动，单台套设备需配备660 kW的变压器，因此施工场地所需变压器容量较大，设备投入及单方（单位桩体积）使用成本高于回转钻和冲击钻。

适用范围

在较厚回填土层、砂层、黏土层、砂砾层、卵石层、块石层、软中硬及硬质岩石层均可成孔施工。特别是适用于要求嵌入中—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。

成桩特点

桩机以压缩空气为动力，产生的冲击功和冲击频率直接传给锤头，快速将略小于桩孔直径内的岩石破碎，余下靠近孔壁的岩石靠钢套管下端的合金刀刃挤压、切割、破碎；边泵送混凝土，边用振动锤振拔套管，使混凝土拌合料渗入桩孔土层、卵砾石层及岩层等的缝隙中，提高桩侧阻力。

主要施工设备

长螺旋钻孔机  长螺旋钻孔机包括由山河智能装备集团制造的双动力头强力多功能钻机和温州长城基础工程有限公司研制的步履式气动潜孔锤长螺旋钻机。

全液压双动力头强力多功能钻机（SWSD2512/3618钻机）主要技术特点表现在以下几个方面：双动力头具有恒功率变量的动力性能，转速可随负载自动调整，输出扭矩大、过载能力强，比电动式动力头体积更小、质量更轻、工作更平稳；根据施工工艺需要，外侧动力头和内侧动力头可上下任意分离、相对运动、逆向旋转，分别驱动外侧套管和内侧钻杆与潜孔锤，适用于多种工法施工；能在卵石漂石层及坚硬岩层等复杂地层高效率钻孔，施工无泥浆污染，孔径与孔壁形状规整，质量好，垂直精度高；大直径高强度立柱、铰接三点支撑可实现水平微调，垂直调整；履带式底盘稳定性高。温州长城基础工程有限公司制造的步履式桩机底盘支座面积大，桩架高达50 m，施工桩长可达40 m。

图1  施工工艺流程示意图

气动潜孔锤  成孔直径600 mm以内的气动潜孔锤，有的施工单位采取自主设计、委托加工的方式，国内多家公司都可以生产。表2为长沙天和钻具机械有限公司生产的部分气动潜孔锤钻头。

表2中钻头的头部形状可分为平面式(适用于极坚硬以及磨蚀性强的岩层)、凹面式(适用于所有岩层，特别是中硬和岩性均匀的岩层)、凸面式(适用于软—中硬岩层)和中心下陷式(适用于软—中硬以及有裂缝的岩层)。合金齿形状可分为球齿、抛物线齿和弹齿3种。

空压机  气动潜孔锤是以压缩空气为动力的气动冲击工具，可分为高风压(一般压力为1.0～2.4 MPa，常用压力为1.8 MPa)和中低风压(一般压力为0.5～1.0 MPa，常用压力为0.7～0.8 MPa)。

空压机为喷油单级双螺杆压缩机，采用高效带轮(或轴器)传动，带动主机转动压缩空气，通过喷油对主机压缩腔进行冷却和润滑，压缩腔排出的空气和油混合气体经过粗、精2道分离后，将压缩空气中的油分离出来，最后得到洁净的压缩空气。一般常用的空压机为风量25～30 m3/min的中风压空压机。视桩径大小与岩性特征由1台或2台并联使用，可以满足凿岩、排渣及清孔的需要。

振动锤  为将套管拔出通常采用60型或90型激振式振动锤。激振力的大小由钢护筒长短与口径选定。

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