桩基工程中冲孔打桩机的应用及展望

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摘要：摘要：冲孔打桩机是建筑施工过程中的重要工具，具有提质增效的作用，在建筑行业中应用日渐频发。针对此，本文主结合冲孔机在桩基工程中的应用和其钻进原理，把控关键的施工要点，提出常见的事故及防控方法，进而保证成孔质量，以为工程实践提供有效支撑。 关

　　摘要：冲孔打桩机是建筑施工过程中的重要工具，具有提质增效的作用，在建筑行业中应用日渐频发。针对此，本文主结合冲孔机在桩基工程中的应用和其钻进原理，把控关键的施工要点，提出常见的事故及防控方法，进而保证成孔质量，以为工程实践提供有效支撑。

　　关键词：冲孔打桩机;施工方法;成孔质量;事故处理;展望

　　引言：

　　目前，建筑规模及速度不断扩增的背景下，各地区高层建筑、桥梁、铁路工程等建筑设施的数目持续上升，此时，大口径基础桩工程得以推广应用。但是，因为高层建筑、大项目桥梁铁路等复杂工程的内部构造复杂，载荷重，对承载、沉陷防控等性能要求较高。而桩是竖向埋进地层中而底层岩土深处传递载荷的一种受力杆件，建筑施工过程，以现场浇筑的钢筋混凝土桩，通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等方法在地基中形成桩孔，并将钢筋笼内置其中，以混凝土管制成桩，此即为桩基工程。而这其中钻孔灌注视为关键，如何高效、高质的实时钻孔作业至关重要。而冲击式钻进方法是作为常用的钻孔技术之一，在桩基工程中具有广泛应用性，冲孔打桩机以动力装置为驱动，来提升冲击重锤的高度，以此提升其冲击力，而后，让其自然落下便可更大的冲破碎能力，使得桩孔直径和深度更大，且其对施工工艺、地层要求较低，在桩基工程中具有较大的应用优势。鉴于此，下文将重点阐释冲孔打桩机在桩基工程中的应用原理、特性、问题，透过工程实例梳理全流程的应用特性。

　　一、工程实例

　　因铁路工程桩基工程大、耗时、耗材高，故而，研究选用中国铁建中铁十五局集团公司承建的武广客运专线DK1932+970至DK1952+92202铺架段汇线共有桥梁11座作为应用实例，其桩基工程施工中使用的是冲击成孔灌注桩，冲孔打桩机选用的某国企的CK1500型号，以此为例分析其现场施工中的应用方法、成孔质量问题、处理方法等。

　　二、冲孔打桩机应用原理

　　桩基工程中冲孔打桩机应用的基础是钻孔定位，其是确保桩基位置准确性的必要前提，为使其不偏离准确位置，应预挖坑埋设孔口管，而后，再试试开孔钻进，具体的施工步骤如下： 先根据预设的孔位，在预先开挖之前，先拉十字线将桩位中心对准，保护好十字线的4个固定点，然后，再实施开挖，并将孔口管下入。其中，护筒内径需大于桩外径30mm左右，高度为1m，以6-8mm厚的钢板卷制备而成，埋深应大于填土层，并以十字线测定其对中后，再埋设固定，护筒示意图如图1。

　　同时，冲孔打桩机安装现场应平整夯实，若为松软土地，则应以枕木铺垫方式进行预处理，以设备在桩基工程应用古城中出现沉降、移位问题，造成钻孔失误;而且，在钻机安装时应确保机架的水平，以桩位进行安装对位，并检测钻机各构成组件连接是否正确，润滑部位进行润滑油补给，并清除钻机上的杂物，确保各类安全防护装置安装到位，完成上述操作后， 再启动电机，空转3-5min，检查钻机是否运行正常。而后，便进入钻孔开挖作业流程，在初始阶段应以小冲程进行，孔底到达护简脚下3-4m后，结合具体情况适度调大冲程钻孔时，需实施观测钢丝绳的回弹状况，通过钻追冲击声来判定孔底情况，应秉承勤松动、少松绳的原则，将孔内水泥降水平面保持在大于护简脚Q5m以上、护筒顶面Q3m以下，以规避因泥浆荡漾损坏护筒脚孔壁，或是泥浆溢出。

　　三、冲孔打桩机在桩基工程应用中的常见问题及防控方法

　　(一)卡钻事故

　　在冲孔打桩机应用过程中通常因各种问题而常常发生卡钻问题，需要通过相应的方法加以防控和解决。

　　(1)事故诱因：在冲击成孔作业时造成卡钻事故的原因较多，如软弱地层中发生缩孔、坚硬地层中的钻头倾斜、没有及时清理钻渣、孔内有异物落入以及钻机操作人员操作不当等。

　　(2)解决方法：针对以上情况可使用以下方法进行处理：针对缩孔卡钻，需要上下提动钻头即可解决;若再无法解决，则采用振杠冲击钻头使钻头脫离土层; 若再无法解决，利用水下爆破方法采用炸药炸开嵌固的石头。

　　(二)掉钻问题

　　掉钻事故主要因为钢丝绳断裂或者是钻头和钢丝绳连接处的套环损坏导致。因此，在施工过程中要定期检查、更换钻头、钢丝绳及各关键零部件，在发现钻头及钢丝绳有损毁、断裂时，需及时换新或维修润滑，以免发生掉钻问题，造成人员伤害。如果发生掉钻事故，要及时将钻头打捞上来，否则，钻头容易被沉渣埋住造成经济损失，同时也影响了后续打孔。

　　(三)传动系统故障

　　传动系统是冲孔打桩机的核心构建，其构成较为复杂，涵盖齿轮减速器、卷扬滚筒等多个传动部件，一旦某个部件或部位产生故障，则直接影响钻进的效率，加速整个设备的磨损，影响其应用性能和受用寿命。而解决该问题的关键是定期的检查维护，日常中，应根据传动系统的运行状态，定期对关键部位的润滑点和油嘴加注润滑油，而且，要实时关注齿轮减速器润滑油油位高度，每间隔2-3个更换一次润滑油，以确保其维持在标高线以上，而且，在桩基工程应用过程中，工程监管及施工人员应实时观察冲孔打桩机的传动性能，以便及早发现异常情况，及时排查、定位故障源，进行针对性的处理。

　　四、成孔质量的控制

　　混凝土灌注桩承载能力的影响因素众多，而最主要的因素之一便是冲击钻成孔质量。加强成孔质量的控制可有效防止发生桩孔偏斜、缩径和塌孔等现象发生，保证施工质量。因此，对于成孔质量的控制主要体现在以下几方面：

　　(1)采用隔孔施工的钻孔程序使用冲孔打桩机进行成孔作业，在既有的混凝土强度下保证钻头的振动对周围成孔产生的影响在最小范围内。(2)作业过程中定时检测钻架，保证钻孔的垂直度，便于鋼筋笼和导管的顺利沉放，从而为后续作业提供坚实基础。(3)最后，还需要对钻机各个组成部分进行检查和维修，如接合处的螺纹、钢丝绳等，保证整体结构的稳定性和完整性，保证钻孔质量。

　　五、结论与展望

　　因冲孔打桩机以高速传动系统为基础支撑，可带动钻头进行高效、高质的冲击钻孔，提升桩基工程施工的效率，达到节能人力、财力的目的，与当前节能降耗的建筑业发展需求相一致，为此，优化其自身及应用性能成为当下研究的重点。而鉴于其目前多采用手动机械式操控，频发离合器抱闸操作，耗费大量人工，为此，未来将自动化控制技术引入其中，通过全自动化或半自动化的设计，来提升冲孔打桩机的智能操控性能。在信息化、智能化高速发展的今天，结合相关软硬件配合可将自动控制技术融入到冲孔打桩机作业中，通过程序控制实现其全自动化或半自动化操作，达到1人值守甚至无人值守的效果，可有效缓解人力劳动投入，提高工程质量和工程效益。同时也可以节约大量能源，降低工程造价，创造良好的经济效益。

　　参考文献：

　　[1]周庆固.工程钻探技术及施工方法实例[M].北京：地质出版社，1987：1.1021.

　　[2]杨浩军，齐小茹，余立成.冲击钻孔桩机在基础工程中的应用[J].建筑机械化，2005 (10)：53254

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