桩基础施工中大直径潜孔锤的区别与选型探讨

随着桩基础施工领域硬岩施工工艺的不断发展,大直径的气动潜孔锤施工设备以其高效破岩的显著优势被越来越多的人所知悉。目前常见的大直径潜孔锤主要有单体锤、集束锤、组合锤、环切锤等几种不同类型。文章针对不同类型大直径潜孔锤的特点,从施工直径、施工工艺、使用寿命和成本等方面进行分析,并探讨了影响施工选型的主要因素。

大直径潜孔锤气体反循环钻井技术

大直径潜孔锤是1种已被大量工程实践证明的,能够提高矿山地面大直径钻井施工效率的钻井工具。然而,钻遇含水层后,大直径潜孔锤经常出现进尺慢、甚至无法进尺的问题。为此,提出一种以反循环方式气力排渣排水、正循环方式排余气为特点的大直径潜孔锤气体反循环钻井方法,分析了大直径潜孔锤气体反循环钻井技术基本原理,建立了气体双上返流道的井底压力平衡条件,介绍了大直径潜孔锤气体反循环钻井系统组成,依托矿山地面大直径钻井工程完成现场试验。结果显示:在地层出水条件下,通过节流控制环空气柱压力,可实现反循环排渣排水的预期效果,钻井效率高,最大井深达到668 m,可推广应用于矿山地面救援井和各类矿山大直径钻井工程的施工中。

大直径潜孔锤在海底嵌岩锚链灌注桩工程中的应用

某海底嵌岩锚链灌注桩工程建设进度紧迫以及受海况、天气影响较大,工程要求钻孔施工作业必须快速,高效,可靠,为此采用新研制的FGC-15D型大直径潜孔锤气举反循环钻进工艺方法进行钻孔施工,该方法的成功应用表明其在港口工程建设中将有广阔的应用前景。

大直径潜孔锤冲击能量传递模拟试验研究

通过大量的试验研究发现，影响大直径潜孔锤冲击能量传递的因素可归纳为：冲锤与钻头体质量比；冲锤与钻头体直径比；钻压大小等，这一规律的发现使潜孔锤与钻头达到了合理的级配，提高了能量利用率，从而提高了潜孔锤使用效果。

深厚硬岩钻孔灌注桩大直径潜孔锤成桩综合施工技术

深厚硬岩地层施工钻孔灌注桩时,采用传统成孔技术施工易出现无法钻进、施工效率低等现象,普遍存在入岩困难问题。在综合分析潜孔锤钻机和旋挖钻机各自施工优势的基础上,提出了采用改进的1 200mm大直径潜孔锤配合旋挖钻机的综合施工技术,具有硬岩钻进速度快、成桩质量好的特点,并对其工作原理、施工工艺流程、技术特点进行了深入研究。

大直径潜孔锤钻机

介绍了大直径潜孔锤钻机的技术参数、结构、工作原理、技术特点、DTH工法的优点以及钻机的应用情况,解决了大直径深孔"高效入岩"的技术难题,提供了一种应对复杂地层的施工工法,为大直径潜孔锤钻机的设计、使用、推广提供了参考。

坚硬破碎花岗岩地层大直径潜孔锤跟管钻孔灌注桩施工技术

长沙市生活垃圾深度综合处理(清洁焚烧)项目场地为山地削填方而成,场地填筑深厚花岗岩残积土,夹有大量坚硬孤石。同时,为保证紧邻项目场地的黑坝水库不受泥浆污染,项目建构筑物桩基采用大直径潜孔锤碎岩、结合全护筒跟管钻进技术,达到了缩短工期、成桩优良、环境友好等效果。论文介绍了项目采用的大直径潜孔锤全护筒跟管钻进技术的施工工艺、参数及设备选择等。

大直径气动反循环潜孔锤国内外研究进展及关键技术

介绍了国内外大直径气动反循环潜孔锤的研究进展,阐述了反循环潜孔锤高效碎岩、充分排渣和快速钻进关键技术及研发技术路线,展望了该钻具的应用前景。

救援井用大直径贯通式潜孔锤及钻头的研制

研制了大直径贯通式潜孔锤及反循环钻头,并进行模拟仿真电算及现场试验。试验结果表明:潜孔锤最高钻进效率可达6m/h;平均钻进效率为4.5m/h,且反循环排渣顺畅、井底无沉渣、成井质量好,可以解决大直径应急救援井的碎岩和排渣两大难题,能够充分满足应急救援井对钻进效率和成井质量的要求。

大直径气动潜孔锤动力学过程分析

建立大直径气动潜孔锤的数学建模,通过动态过程数值模拟分析不同供气压力下气动潜孔锤结构参数对性能的影响。结果表明:过大的供气压力将使活塞超出设定行程,过小的供气压力无法形成较大的冲击频率。活塞低速时进气腔出现压力波动现象,这是由于进气量和容腔变化量相互作用引起的,可通过增大进气通道面积,减少压力波动。

FGQ-600型潜孔锤钻头冲击应力作用下强度可靠性分析

潜孔锤反循环跟管钻头是破碎岩石的主要工具,同时是实现反循环钻进的重要部件之一,广泛应用于地质灾害防治工程中。钻头在钻进过程中承受交变的冲击载荷,易产生应力集中和疲劳破坏。活塞碰撞钻头后产生的应力波传播至钻头与岩石接触面后发生反射引起应力波叠加,使得钻头受力增加。为保证跟管钻头的正常工作,本文利用ABAQUS对不同冲击载荷下FGQ-600型大直径潜孔锤跟管钻头进行模拟及强度分析。结果表明:(1)钻头应力随冲击功增大而增加;(2)在潜孔锤2500 J的冲击功下,钻头体最大等效应力为808.9 MPa,小于材料屈服强度,满足强度要求;(3)起下钻时销轴应力随直径增大而减小,40 mm时销轴最大应力为383.66 MPa,低于材料屈服强度785 MPa,满足强度要求;(4)当销轴直径为16 mm时,销轴发生塑性变形,建议销轴直径≮20 mm。

大直径集束式潜孔锤反循环钻进方法先导性试验

依托某煤矿区大直径钻井工程项目展开了大直径集束式潜孔锤反循环钻进方法的先导性试验。在试验过程中,采用710/311 mm扩孔用集束式反循环潜孔锤和127/70 mm双壁钻具,通过优化风量、风压、转速等反循环钻进工艺参数,取得了良好的反循环效果,最高机械钻速达到了4 m/h,平均机械钻速2.1 m/h,与同条件下常规牙轮钻头扩孔钻进方法相比提高了2.6倍以上。试验结果表明:大直径集束式潜孔锤反循环钻进方法是解决大直径钻孔硬岩钻进难题的一种行之有效、值得深入研究与推广应用的高效钻进方法。

HC-15型大直径环状取心潜孔锤钻具结构的改进设计

针对HC-15型大直径环状取心潜孔锤配风盒存在结构复杂、难以加工、密封性能差、局部维修困难的问题,设计采用配气罐来代替配风盒,结构简单,易于加工,不但密封性能好,强度可靠,而且易于拆卸,局部维修方便,大大降低了生产成本。

填石层潜孔锤全护筒跟管钻孔灌注桩施工技术

中海石油深水天然气珠海高栏终端场地处于深厚填石区,其4 000m3丙烷储罐设计采用钻孔灌注桩。前期采用冲击成孔,出现了钻进困难、易坍孔、泥浆漏失、孔内事故多、综合施工费用高等难题。针对场地深厚填石层的特点,本项目利用超大风压为动力,采用大直径潜孔锤破岩、全护筒跟管钻进技术,达到了成孔速度快、桩身质量可靠、施工成本低、现场文明施工条件好等效果,实践表明填石层潜孔锤全护筒跟管钻孔灌注桩技术是合理可行的。

双壁钻杆在空气潜孔锤反循环钻进中的应用研究

针对现有压力计算模型难以满足指导大直径潜孔锤反循环钻进所需双壁钻杆选型工作的问题,采用现场对比试验方法,在最大注气量为35 m3/min、额定工作压力为3 MPa的空压机设备条件下,依托多个钻井工程项目,对Φ127/70 mm双壁钻杆、Φ178/113 mm双壁钻杆分别进行了2组试验。结果显示:Φ127/70 mm双壁钻杆压降大,孔深至197.5 m时注气压力已达到3 MPa;Φ178/113 mm双壁钻杆压降小,孔深至295 m时注气压力仍不超过1.3 MPa。试验表明,Φ178/113 mm双壁钻杆排渣能力强,更适合大直径潜孔锤反循环快速钻进工艺。

小议大直径深孔灌注桩施工技术

在综合分析潜孔锤钻机和旋挖钻机各自施工优势的基础上,提出了采用改进的1200mm大直径潜孔锤配合旋挖钻机的综合施工技术,具有硬岩钻进速度快、成桩质量好的特点,并对其工作原理、施工工艺流程、技术特点进行了深入研究。

浅谈城市地下空间开发中的地下水控制问题

随着我国经济建设的高速发展,城市土地资源日趋紧张,这种形势迫使越来越多的建筑物往深的方向发展,地下停车场、商业综合体等建、构筑如雨后春笋般出现。随之而来的是地下结构施工过程中受地下水影响也越来越严重,对地下水控制技术的要求也越来越高。本文探讨了城市地下空间中地下水控制的方面存在的主要问题,以复—八线降水工程、雍和宫站降水工程、东四站降水工程、大连地铁星医区间降水工程、李家屿村循环水务示范工程为例,重点介绍了降水—回灌技术,辐射井降水技术,大直径潜孔锤套管成井技术,水泥土咬合桩帷幕堵水技术,三维地质建模技术,地震波成像技术在地下水控制方面的应用情况,为今后城市地下空间开发中的地下水控制提供了有益的借鉴。

大连中远浮船坞工程海上基桩施工技术

大连中远30万t浮船坞工程是目前国内最大的浮船坞工程，共设计海上基桩30根，桩径800mm，嵌入中风化岩石4～5m，最深达8m。利用驳船进行海上基桩施工，采用FGC-15D型大直径湿式反循环潜孔锤钻进成孔，满足施工工艺和工期要求。

扩孔用集束式反循环潜孔锤设计与试验

基于ZMK5530TZJ60(A)车载钻机、127/70 mm双壁钻具、大口径试验钻孔施工方法等条件,设计了710/311 mm扩孔用集束式反循环潜孔锤。该扩孔用集束式反循环潜孔锤是由3个常规正循环冲击器与215.9 mm潜孔锤钻头均布在同一圆周面上组合而成。在现场钻进试验过程中,其反循环效果良好,最高机械钻速为4 m/h,平均机械钻速达2.1 m/h,与同条件下常规牙轮钻头扩孔方法相比,提高了2.6倍。现场试验结果表明该710/311 mm扩孔用集束式反循环潜孔锤总体结构设计较为合理,同时也为下一步的改进设计提供了试验依据。

扩孔用集束式反循环潜孔锤的改进设计

为解决原扩孔用集束式反循环潜孔锤钻进试验中发现的新问题,综合考虑ZMK5530TZJ60(A)车载钻机、178/113 mm双壁钻具、大口径试验钻孔等施工条件,改进设计了新扩孔用集束式反循环潜孔锤。在现场试验过程中,其反循环排渣效果良好,最高机械钻速为6m/h,平均机械钻速达3.41 m/h,与原扩孔用集束式反循环潜孔锤钻进相比,提高了0.6倍。现场试验结果表明该扩孔用集束式反循环潜孔锤总体结构改进设计合理,可推广应用于大直径工程孔硬岩施工中。