CN105926626B - 超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺 - Google Patents

Abstract

一种超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺及其设备，包括以下步骤：（1）钻孔：利用改进的SL400多功能水井钻机，利用低压水高压风开孔钻进，每钻进一节钻杆，卸开加下一节钻杆，直至孔深到设计桩底标高；（2）旋喷水泥浆：开始切换为高压浆高压风旋喷上提，每上提一节钻杆，卸一节钻杆，再提升下一节钻杆，直至提到地表，形成大直径水泥旋喷桩体。本发明的优点是：施工速度注浆质量都可得到保证，克服了既有技术的不足。成本大大下降。环保节约，显示了其极大的优越性。

Description

超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺

技术领域

本发明涉及一种超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺及其设备，属于建筑地基基础施工领域，主要用于高压注浆桩、止水帷幕桩等的成桩施工。

背景技术

水泥土搅拌桩由于其施工简便、成本低廉，而被广泛应用于基坑支护、止水帷幕及地基处理等领域，但传统搅拌桩在现有设备条件下施工较硬土层，受到极大限制，尤其搅拌砂层、砂卵石层、岩石层更是无法实施。水泥土旋喷桩（包括单管、双管和三管）虽然在软土地区基坑支护、止水帷幕及地基处理等领域得到成功应用，但在施工较硬土层时，同样受到极大限制，尤其遇到砂层或砂卵石层及岩石层同样无法实施。在深基坑帷幕长桩施工中垂直度不能保证，往往不能达到设计的目的，导致止水失败，在超长桩施工中桩的直径以及桩的垂直度均难以保证，同样导致搭接不到位，注浆加固失败。

长螺旋旋喷搅拌桩技术较好的解决了硬土地区成孔成桩问题，目前已在北京、河北、山东、云南、内蒙等地得到较好应用，实践证明它是一项实用可行的技术，能较好地达到设计的桩径和桩长。尤其在基坑比较深或设计桩较长时利用长螺旋旋喷搅拌桩比长螺旋搅拌桩更容易保证桩径，也更易保咬合效果。但由于长螺旋钻机本身的缺陷造成其垂直度只能是达到1%，要求更高就变得十分困难。例如：基坑深20m，帷幕桩直径800mm，设计咬合20cm，桩位允许偏差5cm，垂直度1%。这样到基坑底时帷幕桩就无法咬合，形成“喇叭口”，这就造成了漏水，使得帷幕止水不能达到设计的目的。

在遇到大的卵砾石、块石时，长螺旋钻具就无能为力。基坑深度大于20m，桩长超过25m时，长螺旋钻机保证桩的垂直度就有难度了。在对付所卵砾石、块石甚至岩石层时人们又进一步发明了长螺旋风动潜孔锤冲击振动旋喷桩，效果很好。但当桩长超过29m时，目前国产长螺旋钻机就无能为力了。如果想要达到上百米或二百米深度，就更是不可想象。所以发明一种超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺及设备就变得十分必要。

发明内容

为了解决现有技术存在的：长螺旋风动潜孔锤冲击振动旋喷桩受桩机高度限制，从而难以施工长度超过29m的旋喷桩；施工长桩时垂直度也难以保证；尤其当密封圈磨损严重或损毁而未能及时更换时，如何有效避免气浆混合，保护空压机不受损害；再者现有长螺旋风动潜孔锤冲击振动旋喷桩施工遇硬岩时只能靠自身重量加压，效率太低的问题，本发明提供一种超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺及其设备。

本发明的技术方案是：一种超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺及其设备，其特征在于：利用改造了的SL400多功能水井钻机，其钻头钻具更能适应硬岩层的特点，利用低压水高压风开孔钻进，每钻进一节钻杆，卸开加下一节钻杆，到设计桩底标高后，开始切换为高压浆高压风旋喷上提，每上提一节钻杆，卸一节钻杆，再提升下一节钻杆，直至提到地表，形成大直径水泥旋喷桩体。必要时再次下喷至设计孔段，再上喷至设计标高。钻机特征是：钻进、提升采用油缸加板式链条结构，钻进轴压、钻进速度可根据不同工况调整，有效提高冲击器进尺效率。钻具定心器，辅以水平仪，保证钻机的开孔精度和钻孔垂直度。组合式夹板可变内径与钻具匹配。该钻机最大钻进深度可达213m，旋喷桩可达213m。如果改造机型为SL1000水井钻机型，则其钻进深度可达1000m。其空压机出口及气罐顶部均设有逆止阀，钻机风道进入混合通道之前的出口装有逆止阀，逆止阀的能力与最大反压力相匹配。

该新型桩能应用于高压旋喷注浆桩，止水帷幕桩以及地基处理的高压旋喷桩，并能广泛适用于不同的地层，即使遇到砂卵石、岩层难以成桩的地层也能使施工变得容易，尤其在深度超过29m的情况下，必要时可施工至200多米深甚至可达1000米深度。施工速度注浆质量都可得到保证，克服了既有技术的不足。成本大大下降。环保节约，显示了其极大的优越性。

以28m长旋喷桩为例，同样是砂岩煤岩板岩地层，长螺旋潜孔锤振动旋喷桩钻成孔需1小时，而该超长风动潜孔锤振动旋喷桩钻成孔由于可加压，只需30分钟。

附图说明

图1是本发明超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺流程图；

图2是本发明设备系统构成示意图；

图3是本发明的钻杆结构示意图；

图4是本发明分流器的结构示意图；

图5是本发明回转头的结构示意图；

图6是本发明喷头组件的结构示意图；

图7是图6中内套的结构示意图（图8的A-A剖视图）；

图8是图7的俯视图；

图9是图7的B-B剖视图；

图10是本发明喷头组件在使用时与钻杆和冲击器连接件连接的剖视图。

具体实施方式

参见图1，本发明一种超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺及其设备，其工艺流程为：利用改造了的SL400多功能水井钻机，其钻头钻具更能适应硬岩层的特点，利用低压水高压风开孔钻进，每钻进一节钻杆，卸开加下一节钻杆，到设计桩底标高后，开始切换为高压浆高压风旋喷上提，每上提一节钻杆，卸一节钻杆，再提升下一节钻杆，直至提到地表，形成大直径水泥旋喷桩体。必要时再次下喷至设计孔段，再上喷至设计标高。钻机特征是：钻进、提升采用油缸加板式链条结构，钻进轴压、钻进速度可根据不同工况调整，有效提高冲击器进尺效率。钻具定心器，辅以水平仪，保证钻机的开孔精度和钻孔垂直度。组合式夹板可变内径与钻具匹配。该钻机最大钻进深度可达213m，旋喷桩可达213m。如果改造机型为SL1000水井钻机型，则其钻进深度可达1000m。其空压机出口及气罐顶部均设有逆止阀，钻机风道进入混合通道之前的出口装有逆止阀，逆止阀的能力与最大反压力相匹配。

参见图2-图10，包括水井钻机A、空气压缩机1、水泵14、泥浆泵15，水井钻机A的风道口通过风管4与空气压缩机1的出口连接，水井钻机A的进水口通过转换阀16分别与水泵14和泥浆泵15的出口连接。

在所述的空气压缩机1的出口装有第一逆止阀2，在水井钻机A的风道口与风管4之间装有第二逆止阀12。两个逆止阀的能力与最大反压力相匹配。

所述的水井钻机包括驱动车3、升降机构5、分流器6、回转头7、钻杆8、喷头组件9、定心器10和冲击器11，在驱动车3的前端装有升降机构5，回转头7连接在升降机构5上；在回转头7的上端装有分流器6，钻杆8的顶端连接在回转头7的下端，钻杆8的底端连接喷头组件9，喷头组件9的下端连接冲击器11，在驱动车3的前端的下部装有定心器10，冲击器11穿过定心器10的中心孔。

所述的回转头7包括前过渡接头70、浆管接头701、后接头71、内管接头套72、内浆管73、外过渡接头74、马达75、后端盖76、轴承77、小齿轮702、大齿轮78和主轴套79，主轴套79转动连接在支座702上，支座702的一端与所述的升降机构5连接，在该支座702上装有马达75，该马达5通过相互啮合的小齿轮702和大齿轮78与主轴套79传动连接；在该主轴套79的上端通过外过渡接头74与后接头71的下端连接，在该后接头71的上端设有用于与所述的分流器6连接的内螺纹711；在该主轴套79的下端与前过渡接头70连接；在该该主轴套79的轴心装有内浆管73，在该内浆管73的下端装有浆管接头701，该浆管接头701穿出该前过渡接头70的下端口。

所述的钻杆8包括外钻杆81、内钻杆82、内钻杆连接套83、外钻杆螺纹母接头84、外钻杆螺纹公接口85和内钻杆接口86，内钻杆82安装在外钻杆81的中心孔内，在两者的上端之间装有内钻杆连接套83，在内钻杆82的下端装有内钻杆接头86，该内钻杆接头86穿出外钻杆81的下端；在该外钻杆81的上端和下端分别设有相互配套的外钻杆螺纹母接口84和外钻杆螺纹公接口85。

所述的喷头组件9包括喷头外套91、喷嘴连接套92和喷嘴93，在该喷头外套91的内中部装有喷嘴连接套92；在该喷头外套91的上端和下端分别设有外钻杆连接螺纹接口911和冲击器连接内螺纹接口912；该喷嘴连接套92的底端封闭，其套内空间为内钻杆浆液通道921；该喷嘴连接套92的顶端内经与所述的内钻杆接头86的外径配合连接；在该喷头外套91和喷嘴连接套92的直径线上设有对应的通孔922，在该通孔922内装有喷嘴93；在该喷嘴连接套92的壁内错开该通孔922的位置设有轴向的高压气体通道923，该高压气体通道923与所述的钻杆8的外钻杆81、内钻杆82之间的空间连通；该喷头外套91下端的冲击器连接内螺纹接口912通过连接件111与所述的冲击器11连接。

所述的分流器6包括固定套、转动外套69、内外连接管65和转动管606，固定套的下部通过轴承与转动外套69上部的外周面转动连接，在该固定套的上端设有进水口61，在该进水口61 的下面设有进气口62；在该转动外套69的轴心装有转动管606，该转动管606的顶端与内外连接管65的底端同轴连接，该内外连接管65的外周面与转动外套69的顶部连接；该内外连接管65的顶端与所述的进水口61相通，在该内外连接管65的上部与该固定套对应于进水口61之下和进气口62之上的部位之间设有上密封圈63；在该转动外套69的顶部外周面与该固定套对应于进气口62之下的部位之间设有下密封圈66；在该转动管606的下端连接有转动内套下接口605，该转动内套下接口605穿出该转动外套69的下端，在该转动内套下接口605与转动外套之间装有隔离环604；在该转动外套69的下端设有转动外套下螺纹接口603；在该内外连接管65的下部设有轴向的气体通道650。图4中压盖602用于轴向固定轴承、外套等。

所述的固定套包括从上至下依次通过螺纹连接的上固定外套608、进气口外套64、轴向轴承外套607和下固定外套601。

为了实现本发明的目的，即：解决长螺旋风动潜孔锤冲击振动旋喷桩受桩机高度限制，从而难以施工长度超过29m的旋喷桩；施工长桩时垂直度也难以保证；尤其当密封圈磨损严重或损毁而未能及时更换时，如何有效避免气浆混合，保护空压机不受损害；再者现有长螺旋风动潜孔锤冲击振动旋喷桩施工遇硬岩时只能靠自身重量加压，效率太低的问题，增加了或改进了分流器6、回转头7、钻杆8、喷头组件9等。从而使得桩长可达230m甚至达1000m；钻具定心器，辅以水平仪，保证钻机的开孔精度和钻孔垂直度。其空压机出口及气罐顶部均设有逆止阀，钻机风道进入混合通道之前的出口装有逆止阀，逆止阀的能力与最大反压力相匹配，因而有效避免了当密封圈磨损严重或损毁而未能及时更换时，造成气浆混合，保护空压机不受损害；钻进、提升采用油缸加板式链条结构，钻进轴压、钻进速度可根据不同工况调整，有效提高冲击器进尺效率。

本发明具体实施例如下：

以下结合北京石景山区银河商务区 K地块C2商业金融项目c楼北侧1-1剖面被动区加固超长岩石地层风动潜孔锤振动旋喷桩具体实施例进行细述：

1、工程概况：

北京石景山区银河商务区 K地块C2商业金融项目位于北京市石景山区银河大街西侧，鲁谷路北侧。拟建项目由办公楼、裙房及地下车库组成，本工程基本概况如下表1。

拟建项目基本概况 表1

拟建物名称

层数（地上/地下）

建筑最大高度(m)

上部结构类型

预计基础埋深(m)

基础形式

基底荷载（kpa）

办公楼

21F/5D

93.0

框架剪力墙

23.0

筏板基础

500

办公楼

21F/5D

99.9

框架剪力墙

23.0

筏板基础

500

裙房

2F/5D

19.5

框架

23.0

独立基础+防水板

地下车库

/5D

23.0

筏板基础

拟建场地地貌上属于永定河冲洪积扇的上部，场地地势呈北高南低。

2、场地工程水文地质条件：

根据野外钻探、原位测试及室内土工试验成果的综合分析，本次勘探深度（50.0m）范围内的地层划分为人工填土层及一般第四纪坡洪积层、残积土层、侏罗系、石炭二叠系及蓟县系。

2.1各地层详细描述如下：

人工填土层（Q4ml）

杂填土①层：杂色，松散～稍密，稍湿，含砖块、灰渣等，以粘性土充填，局部为原有建筑房渣土，钻探揭露厚度0.6～6.8m。

粉质粘土素填土①1层：黄褐色，稍湿，稍密，主要为粉质粘土，局部为粘质粉土，含少量灰渣。

碎石素填土①2层：杂色，稍湿，稍密，回填碎石，以粘性土充填，本次勘察仅1#钻孔2.8～4.0m揭露该层。

细砂素填土①3层：褐灰色，稍湿，稍密，以细砂为主，含少量灰渣，仅13#钻孔4.0～5.5m揭露该层。

坡洪积层（Q4dl+pl）

粉质粘土②层：褐黄～黄褐色，湿～很湿，可塑～硬塑，含氧化铁，局部夹粘质粉土薄层，含少量碎石，钻探揭露厚度0.5～8.2m。

粘质粉土②1层：褐黄色，密实，稍湿，含氧化铁、云母及少量碎石等。

残坡积层(Q4el+dl)

粉质粘土③层：褐黄～棕红色，湿～很湿，可塑～硬塑，含氧化铁等，由砂岩、泥岩风化形成，含少量碎石，钻探揭露厚度2.0～21.6m。

粘土③1层：褐黄～棕红色，湿～很湿，可塑～硬塑，含氧化铁等，由砂岩、泥岩风化形成，含少量碎石。

碎石③2层：杂色，密实，稍湿，成棱角状，一般粒径2～4cm，最大粒径6cm，以约40%粘性土充填。

块石③3层：杂色，密实，稍湿，棱角形为主，粒径超过50m，以少量粘性土充填。

破碎带

破碎带④层：杂色，稍湿～饱和，由岩层挤压形成，破碎带内土层分布无明显规律，含粘性土、碎石、块石、中等风化、强风化及全风化基岩等，局部有空洞，28#、B4#钻孔破碎带有煤泥存在，本次钻探揭露厚度3.8～23.0m。

侏罗系窑盆组（J1y）

强风化泥质粉砂岩⑤1层，灰色，组织结构已大部分破坏，矿物成分已显著变化，岩质较硬，呈碎石状、碎块状，钻探最大揭露厚度为18.4m。

全风化泥质粉砂岩⑤2层，灰黄色，结构已基本破坏，岩石已风化成密实土状，干钻可钻进。

煤岩⑥层：黑色，劣质煤，漏浆严重，螺旋钻钻进进尺较快，本次勘察最大揭露厚度为16.6m。

中等风化板岩⑦层：灰色、灰黑色，粉～细粒结构，片状构造，节理裂隙较发育，岩芯呈短柱状，本次勘察最大揭露厚度为10.3m。

强风化板岩⑦1层，灰色，组织结构已大部分破坏，岩体被节理、裂隙分割成碎块状，干钻不易钻进。

侏罗系南大岭组（J1n）

中等风化玄武岩⑧层：灰色，隐晶质结构，杏仁状构造，节理裂隙较发育，岩芯呈短柱状，本次勘察最大揭露厚度为25.3m。

强风化玄武岩⑧1层，灰色，隐晶质结构，杏仁状构造，节理裂隙很发育，岩芯破碎。

全风化玄武岩⑧2层，灰色～灰白色，结构已基本破坏，岩石已风化成坚硬土状，局部以风化碎石为主。

石炭二叠系（C-P）

中等风化砂岩⑨层，灰白～灰黄色，中风化，主要为粉砂岩、细砂岩和岩屑砂岩，砂状结构,层理构造，胶结物主要为泥质及钙质物质，节理、裂隙较发育，岩芯完整，本次勘察最大揭露厚度为15.0m。

强风化砂岩⑨1层，灰白色，主要为粉砂岩和岩屑砂岩，砂状结构,层理构造，胶结物主要为泥质及胶体物质，节理、裂隙很发育，岩芯较破碎。

全风化砂岩⑨2层，灰色～灰白色，结构已基本破坏，岩石已风化成坚硬土状，局部以风化碎石为主。

蓟县系雾迷山组（JXW）

中等风化白云岩⑩层，灰色～灰绿色，显晶质结构，块状构造，节理裂隙较发育，岩芯呈短柱状。局部为燧石条带白云岩及硅脂白云岩，局部有空洞，本次勘察最大揭露厚度为21.0m。

强风化白云岩⑩1层，灰色，块状结构，节理裂隙很发育，岩芯破碎。

2.2水文地质条件

勘察期间地下水情况

本次勘察根据场地地层主要采用DDP-100型及XY-1型钻机进行钻探，场地南部部分钻孔对上部地层利用SH-30型钻机查明地下水后再利用DDP-100或XY-100型钻机进行钻探，根据现场钻探结果，场地南部观测到一层地下水，具体水位观测情况详见表2。

地下水位观测情况一览表 表2

地下水类型为基岩裂隙水，分布于基岩强风化区，受气候影响较大，一般为暂时性水，主要补给来源及为大气降水和地下径流，主要排泄方式为蒸发及侧向径流，一般水量不大，但随季节变化较大，由于场地南部地势及基岩面相对较低，易形成汇水区。

施工期间场地局部排污水管外溢，受其影响，场地基槽开挖过程中局部可能存在上层滞水。

3、1-1剖面处基坑支护设计

1-1剖面设计参数

基坑开挖深度23.80m，上部2.5m采用挡土墙支护，2.5m以下采用桩锚支护。

4、1-1剖面施工情况简介

2014年9月11日上午当挖至约-17m时，1-1剖面即基坑北侧突然出现明显位移，现场北侧围挡外的马路发现三条较明显的裂缝，最近一道距基坑约8m，最远一道距基坑约18m。现场基坑与裂缝马路之间有雨水管、天然气低压管线等地下管线及广告围挡，为了保证周围已有建筑物、市政设施、地下管线等不受损伤、少受干扰，必须对马路的地面裂缝处以及基坑工程全过程进行系统监测。同时进行上部卸载，底部回填反压。上部拆除了既有砖墙，并适当放坡，进行挂网喷砼，底部回填土形成土台进行反压，同时为后期加固创造工作面。

为了查明原因以便采取有针对性的加固措施，建设单位委托了某权威机构进行了鉴定，为配合该鉴定工作，建设方委托原勘察单位在围挡外马路上布置了十个勘探孔，经勘探后发现该处煤层厚达18m，而且呈约45度顺向倾向基坑内。为此该机构经过了半个月的时间，在进行了综合计算复核，现场调查及全面论证，最后得出结论是此次裂缝是由于该特殊地质原因造成，同时也由于该特殊地层造成锚杆承载力不足导致。之后建设方又委托了另一家权威施工单位对现状基坑安全进行鉴定，经过了近一个月的调查取样，测试，得出结论该基坑剖面需进行加固处理，建议采用内支撑方案。在此基础上建设方邀请了北京十几家专业单位进行了论证，决定采用内支撑方案进行加固。

5、内支撑方案招标

建设方于2014年12月19日正式邀请多家进行内支撑方案设计，经过反复比较保留了四家入围，进行施工方案比较，最终由某地基公司设计方案中标。该设计方案说明：

该部位由于存在较厚煤层，力学性质较差，产状倾向基坑，易于滑坍。采用三道内支撑（角撑）+预应力锚杆方案以平衡侧向压力，并使其效应与已施工完成的护坡桩抗力相适应。

对基坑内支护结构被动区进行旋喷注浆加固，提高被动区土体抗滑力，施工时对桩间土进行超前注浆加固，以防止软弱煤泥从支护桩间滑向基坑。

为解决大跨度支撑梁的挠度问题，设计了14根立柱桩支托该内支撑梁。

其中被动区旋喷注浆加固，设计了引孔后双管旋喷注浆工艺，具体参数如下：

水泥浆液压力：≮20Mpa；压缩空气：0.6-0.7Mpa；喷射量：60-70L/min;

旋转速度：10-15rpm；提升速度：15-20cm/min。

具体工艺参数可以根据现场工艺试验进行调整，以更适合本工程具体条件。要求正式施工前进行试喷，并对旋喷体和土体(煤层)取样测定其抗剪强度指标，，要求加固后复合土体c≥200kPa, φ≥13°。旋喷桩径不小于600mm，搭接100mm。垂直度偏差不大于1%。要求进入中等风化岩不少于50cm。达到要求后方可正式施工，否则应更换施工工艺。

6、旋喷桩试验过程

为了验证该施工工艺可否满足设计要求，由该中标单位进行了现场试验。

按照设计，2015年1-2月间该设计中标单位对高压旋喷桩进行了6根两排旋喷桩的试验，采用跟套管钻机引孔和双管旋喷。

待现场试验完成28天后，委托相关单位对旋喷桩加固体、桩间及未加固位置钻芯取样；人工挖孔测量旋喷体直径和桩体垂直度。检测结果摘选c、φ值最大3#西孔的样品如下表3。

表3

由该试验可得到结论是：跟原状土(煤层)相比提高不大，尤其粘聚力c远小于200kPa，未能满足设计要求。之后进行了人工挖孔揭示其桩体直径并验证其垂直度。实施了两根桩人工挖孔到煤层测量旋喷桩体直径分别为420mm和480mm,垂直度分别达到2.5%和3.0%。桩体直径和垂直度未能满足设计要求。为此召开建设方、监理方、设计方和施工方四方会议，决定采用我司长螺旋潜孔锤振动旋喷桩专利技术。2015年4月初我司进场两台长螺旋潜孔锤振动旋喷桩设备，于4月14日，在原试验桩附近施工完成2根高压旋喷桩。

之后人工挖孔检验2根旋喷桩，测量加固体的直径和垂直度。

东侧的试验旋喷桩，开挖深度9m，测量注浆加固体直径不小于610mm，孔中心偏差60mm（计算垂直度为0.67%）；

西侧的试验旋喷桩，开挖深度12.5m，测量注浆加固体直径不小于700mm，孔中心偏差80mm（计算垂直度为0.64%）；

5月5日，加固体经钻芯取样出结果，检测报告如下表4。

表4

样品编号	抗压强度(MPa)	抗剪断强度40度(MPa)
			3-1	4.43	2.45
3-2	4.62	1.90
			3-3	4.76	2.30
3-4	4.08

由此可以判定该工艺方法完全可以满足设计要求，经四方会议决定采用该工艺进行正式施工。

7、施工过程简介

自2015年5月6日开始施工旋喷桩，由于工作面的限制，只能一台钻机施工。开始时从早6:00至晚10:00，只能施工5～6根，随着施工熟练程度提高，一天可以施工最高达10根。到8月中，工作面具备了之后，两台长螺旋潜孔锤振动旋喷桩钻机同时施工，平均一天可完成15根。该旋喷桩基本集中在施工平台的西部和中部。6月中补充勘察孔完成后，又进一步提出基础桩和旋喷桩的加深设计。其中东部部分旋喷桩最深达到34.5m，这时客观上又提出一个问题，现在长螺旋钻机最深只能完成29m，显然要完成这部分超长桩是不可能了。

8、超长潜孔锤振动旋喷桩技术开发应用

为解决该难题，选择了河北宣化某厂生产的SL400多功能水井钻机进行改造，其主要性能参数如下表5.

表5.

发动机功率	Kw	59
			最大钻孔深度	m	213
钻孔直径	mm	105～305
			工作风压	Mpa	1.05～2.46
耗气总量	m3/min	16～30
			进尺效率	m/h	10～25
钻杆长度	m	3
			钻杆直径	mm	Φ89/Φ76
轴压力	t	4.5
			提升力	t	8
慢升速度	m/min	4.9
			慢进速度	m/min	0.5～7.9
快升速度	m/min	26
			快进速度	m/min	45
回转扭矩	N＊m	4000～5400
			回转转速	r.p.m	0～100
行走速度	km/h	2.5
			爬坡能力	°	21
主机重量	t	6.5
			主机外型尺寸	mm	5600x2080x3100

尤其最大钻深可达213m，进尺效率可达10～25m/h，本身带有风动潜孔锤成孔施工以及设计的钻具定心器，辅以水平仪，保证钻机的开孔精度和钻孔垂直度。能较好的保证成孔成桩的垂直度，这些性能都是改造成潜孔锤振动旋喷桩施工机械有利的基础。经与该厂家协商，先从动力头开始，将原进风通道改造为可同时进风和进水泥浆的通道，钻具也更换为可同时进风和进浆的二重管钻具，在潜孔锤上部钻具上对称开高压喷嘴，因该工程最深桩为34.5m，第一步配备了40m钻具。潜孔锤以及空压机仍采用原配套设备，经过近一个月的室内设计加工，具备了现场试验条件。

7月25日到现场进行了两根桩试喷，于7月26日开挖后测量桩径，满足直径不小于600mm要求。

由于雾霾停工、阅兵提前停工等原因一直到9月底才又开始复工进行该旋喷桩施工。刚施工两天，一天施工一根桩，还在摸索阶段，出现了一个意想不到的事故，由于钻杆之间的密封圈磨损严重使得气道与浆液通道联通，从而导致高压浆进入低压气通道，直至进入空压机气罐内，甚而油管内也进入水泥浆。单修理空压机就花了十几万近一个月时间。分析原因主要是空压机没有按规定装逆止阀。为此再一次改进，在空压机上风出口及气罐顶部各装一个逆止阀，同时在钻机气液混合前的管路上也装了逆止阀。这就保证了可以避免类似事故的发生。重新租了一台空压机施工。从早6:00至晚10:00，逐渐熟练后每天可施工30多米长的旋喷桩5～6根。较好的解决了该超长旋喷桩难题。

Claims (7)

1.一种超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）钻孔：利用改进的SL400多功能水井钻机，利用低压水高压风开孔钻进，每钻进一节钻杆，卸开加下一节钻杆，直至孔深到设计桩底标高；水压为10~15MPa；风压为1.5~2.0MPa；

（2）旋喷水泥浆：开始切换为高压浆高压风旋喷上提，每上提一节钻杆，卸一节钻杆，再提升下一节钻杆，直至提到地表，形成大直径水泥旋喷桩体；

注浆的压力为25~30MPa；高压风的压力为1.5~2.0MPa；

所述的超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺的设备，包括水井钻机A、空气压缩机1、水泵14、泥浆泵15，水井钻机A的风道口通过风管4与空气压缩机1的出口连接，水井钻机A的进水口通过转换阀16分别与水泵14和泥浆泵15的出口连接；在所述的空气压缩机1的出口装有第一逆止阀2，在水井钻机A的风道口与风管4之间装有第二逆止阀12；

所述的水井钻机包括驱动车3、升降机构5、分流器6、回转头7、钻杆8、喷头组件9、定心器10和冲击器11，在驱动车3的前端装有升降机构5，回转头7连接在升降机构5上；在回转头7的上端装有分流器6，钻杆8的顶端连接在回转头7的下端，钻杆8的底端连接喷头组件9，喷头组件9的下端连接冲击器11，在驱动车3的前端的下部装有定心器10，冲击器11穿过定心器10的中心孔。

2.根据权利要求1所述的超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺，其特征在于，所述的回转头7包括前过渡接头70、浆管接头701、后接头71、内管接头套72、内浆管73、外过渡接头74、马达75、后端盖76、轴承77、小齿轮702、大齿轮78和主轴套79，主轴套79转动连接在支座702上，支座702的一端与所述的升降机构5连接，在该支座702上装有马达75，该马达5通过相互啮合的小齿轮702和大齿轮78与主轴套79传动连接；在该主轴套79的上端通过外过渡接头74与后接头71的下端连接，在该后接头71的上端设有用于与所述的分流器6连接的内螺纹711；在该主轴套79的下端与前过渡接头70连接；在该该主轴套79的轴心装有内浆管73，在该内浆管73的下端装有浆管接头701，该浆管接头701穿出该前过渡接头70的下端口。

3.根据权利要求1所述的超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺，其特征在于，所述的钻杆8包括外钻杆81、内钻杆82、内钻杆连接套83、外钻杆螺纹母接头84、外钻杆螺纹公接口85和内钻杆接口86，内钻杆82安装在外钻杆81的中心孔内，在两者的上端之间装有内钻杆连接套83，在内钻杆82的下端装有内钻杆接头86，该内钻杆接头86穿出外钻杆81的下端；在该外钻杆81的上端和下端分别设有相互配套的外钻杆螺纹母接口84和外钻杆螺纹公接口85。

4.根据权利要求3所述的超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺，其特征在于，所述的喷头组件9包括喷头外套91、喷嘴连接套92和喷嘴93，在该喷头外套91的内中部装有喷嘴连接套92；在该喷头外套91的上端和下端分别设有外钻杆连接螺纹接口911和冲击器连接内螺纹接口912；该喷嘴连接套92的底端封闭，其套内空间为内钻杆浆液通道921；该喷嘴连接套92的顶端内经与所述的内钻杆接头86的外径配合连接；在该喷头外套91和喷嘴连接套92的直径线上设有对应的通孔922，在该通孔922内装有喷嘴93；在该喷嘴连接套92的壁内错开该通孔922的位置设有轴向的高压气体通道923，该高压气体通道923与所述的钻杆8的外钻杆81、内钻杆82之间的空间连通；该喷头外套91下端的冲击器连接内螺纹接口912通过连接件111与所述的冲击器11连接。

5.根据权利要求3所述的超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺，其特征在于，所述的分流器6包括固定套、转动外套69、内外连接管65和转动管606，固定套的下部通过轴承与转动外套69上部的外周面转动连接，在该固定套的上端设有进水口61，在该进水口61 的下面设有进气口62；在该转动外套69的轴心装有转动管606，该转动管606的顶端与内外连接管65的底端同轴连接，该内外连接管65的外周面与转动外套69的顶部连接；该内外连接管65的顶端与所述的进水口61相通，在该内外连接管65的上部与该固定套对应于进水口61之下和进气口62之上的部位之间设有上密封圈63；在该转动外套69的顶部外周面与该固定套对应于进气口62之下的部位之间设有下密封圈66；在该转动管606的下端连接有转动内套下接口605，该转动内套下接口605穿出该转动外套69的下端，在该转动内套下接口605与转动外套之间装有隔离环604；在该转动外套69的下端设有转动外套下螺纹接口603；在该内外连接管65的下部设有轴向的气体通道650。

6.根据权利要求5所述的超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺，其特征在于，所述的固定套包括从上至下依次通过螺纹连接的上固定外套608、进气口外套64、轴向轴承外套607和下固定外套601。

7.根据权利要求1所述的超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺，其特征在于：在注浆不饱满或桩直径达不到设计要求时，需再次下喷至设计孔段，再上喷至设计标高。