中建二局第三建筑工程有限公司 武汉 430000
摘要：上个世纪八十年代中期，日本在整体式措管机基础上进行了新型全套管施工设备的开发，该设备应用主要用于城市地下障碍物的拔出与置换，障碍物包含混凝土预制桩、钢板桩、钢管桩以及灌注桩等，沿海地区与城市硬岩全套管钻凿成孔，复杂破碎的沿海滩涂、填石填海地层、卵砾石地层以及地下水丰富的砂层的全套管成孔灌注桩施工。在日本全回转钻机已经形成直接在1000mm至3000mm范围内的系列产品，并且在广泛应用过程中有派生除了较多全套管回转掘削工法，包含了平林制造所的HCR工法、三菱重工的MTR工法、日本车辆的SUPERTOP工法、日立建机的CD工法等，不同的工法有自身灵活多样的技术性，具有较高的机械化程度。
关键词：施工工艺；施工方式；基本特征；全套管全回转；钻机
我国当前全回转套管钻机并没有实现自主研发，在上个世纪九十年代我国从日本引进了全套管设备，主要在铁路建设及桥梁工程中应用，在背景外环高价、青藏铁路以及地铁工程施工中都得到了应用。2004年上海隧道公司从日本引进了两台全回转套管钻机，在四号线坍塌事故中将其运用于工程修复，并且获取了较好效果，是我国大型事故中应用全套管设备成功抢险的范例。
一、全套管全回转钻机施工方式及主要特征
（一）套管回转方式及垂直加载方式
通常情况下将套管回转方式扥为全回转钻机回转驱动套管及措管机小角度搓动套管这两种方式，应用边转动边压拔套管的方式能够促进套管起拔与压力阻力的显著降低。工程施工的实践经验表明，全回转方式与搓管方式转动套管同时起拔和压入的阻力是静压方式的约五分之一或者三分之一。一般情况下垂直加载方式主要分为动压与静压两种，动压主要包含了高频振动、地频振动以及冲击等[2]。在适合地层上施加动压能够徐静钻进效率的提升，例如在含水量较少的粗颗粒地层以及土层上应用振动套管能够促进地层与套管之间摩阻力的显著减少，从而促进套管贯入速度的提升。在含水细砂层中应用能够液化砂层，造成套管不能灌入地层，因此这种情况下更适合应用搓管静压的方式。
（二）空地辅助碎岩方式及套管内排渣方式
为了促进底层与套管之间摩阻力的进一步降低，促进套管钻进速度的有效提升，可以将高压水管预埋于双壁套管内部，应用这种方式在套管底部形成高压水射流，从而实现砂层、土层以及风化岩层套管钻进效率的显著提高。并且将全套管孔底驱动方式在硬岩地层中应用能够显著提升全套管嵌岩的效率，比如采用大风动潜孔锤超前勘岩钻进，切实解决特殊工程的紧急施工，这种装备需要大风量空压机的配备，这是今后的主要研究方向。通常情况下套管内排渣方式主要有配套旋挖机旋挖取土及起重机的冲抓取土两种方式。配套旋挖机旋挖取土称之为全套管旋挖成孔工法，必须增加一台旋挖钻机进行套管内取土，钻掘效率得到显著提升，一次性购置费较高，清底及桩孔质量好，具有较高的综合施工效益[3]。起重机冲抓取土称之为全套管冲抓成孔工法，设备配套不仅实用还比较简单，履带起重机吊放冲抓斗在套管内取土的同时，能够在灌注混凝土及吊放钢筋笼中应用，施工现场机具的吊放与布置，整体工程的综合造价较低，我国很多工程中已经实现了这种方式的普遍应用。
（三）基本特征分析
首先，成孔特征。无泥浆，干式原状取土，钻进全程套管护壁。其次，灌注特征。灌注全成套管护壁，边拔套管边往下灌注。再次，应用领域。全套管拔桩、全套管咬合桩、全套管灌注桩、全套管清障。最后，环保优势。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在所有复杂地层中基本上都适用，对周边地基不会产生扰动，成桩质量好，干式成孔，是一种环保性的大口径成孔成桩新技术[4]。
二、全套管全回转钻机施工工艺探讨
（一）全套管钻进成孔
首先，全回转钻机对钻机回转驱动套管及中桩位同时下压套管，迅速实现套管钻入地层。其次，当套管钻入地层时，可以通过掉级应用沿着套管内壁进行冲抓斗的释放直到孔底进行冲抓取土，在套管内冲抓取土的同时钻进套管，若遇到地下障碍物或者孤石时，套管靴边能够在切割的同时将孤石压住[5]。最后，在套管内应用冲锤进行孤石的冲击破碎，孤石能够被迅速冲碎，并且套管持续性钻进的过程中，套管外孤石会被挤入打破孔壁中，之后再通过抓斗捞出套管内被冲碎孤石。按照这种边冲抓边钻进套管的方式，直到将套管钻至设计桩深，全部抓取套管内岩土之后进行孔底沉渣终孔的清理。
（二）全套管灌注成桩
第一，终孔后吊机下入灌装管和钢筋笼，灌注混凝土的同时进行套管的起拔。第二，混凝土灌注之后全部拔出套管，成桩结束。并且与冲击反循环施工法、泥浆循环回转施工法以及旋挖施工法等钻孔灌注桩施工法相比较而言，全回转套管冲抓成孔灌注桩施工工艺具有自身的显著优势。首先，在工程施工中全孔套管的灌注、钻进以及护壁等环节均不具有孔壁坍塌风险，并且灌注桩也不具有缩径、断桩的风险。其次，成桩垂直具有较高精度，成桩时不会扰动周边建筑物地基，无振动、噪声、无泥浆排放，不会对周围居民产生干扰，几乎对所有复杂地层都十分适用。最后，在拔出地下预制桩个灌注桩、深基坑支护用的咬合桩、清除地下掌障碍物以及旧桩置换灌注桩等多个领域都较为适用。与其他工法相比较而言，该施工工艺很大程度上具有应用创新的特征，是当前我国城市基础建设中绿色环保、广谱高效的新型砖孔灌注桩施工技术。
（三）全套管清除深埋的钢桩与钢管
首先，施工工艺。全回转大直径套管套住地下的小直径钢桩或钢管，内部土体用冲抓斗取出；钢桩周围未能涉及的土体采用水射流喷射的方法清除；将钢桩应用吊机进行直接拔出。其次，适用范围。在套管无法抓斗、无法冲锤、无法切割、无法冲凿破碎的深埋地下小直径钢结构。通常情况下能够在直径800—1000mm范围内的钢桩或者钢管进行清除，并且所应用的外套管直径在1500mm至2000mm范围内，埋深通常在二十米至四十米范围内。所清除的钢管与外套管之间空间主要用于还要水力射流处理及冲抓斗取土，具有较高的有效性与环保性。因为外套管全孔护壁，在施工清障环节中对周围建筑物地基及基础不会产生影响，无振动无噪音，在原位清障及城市改造换灌注桩施工中十分适用。
结语
综上所述，文章主要围绕着全套管全回转钻机施工方式及主要特征、全套管全回转钻机施工工艺两个方面展开了论述与探讨，目的是为了促进我国相关领域加强对全套管全回转钻机的深入研究与充分应用，切实提升工程施工的效率与质量，从而获取更大的经济效益。
参考文献
[1]曹礼林.全回转全套管设备在特殊环境复杂地层钻孔灌注桩中的应用[J].价值工程，2018，37（09）：124-128.
[2]方能榕.全回转全套管钻机清除地下遗留桩施工技术在某地铁工程中的应用[J].福建建设科技，2017（06）：56-58+63.
[3]本刊讯.QHZ-2000型全回转套管钻机创卵砾石地层钻进最深记录——在卵砾石层钻进直径1200mm、深度达61.7m[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2014，41（06）：34.
[4]沈保汉.桩基础施工新技术专题讲座（二十九）盾安DTR全套管全回转钻机喀斯特地层大直径灌注桩施工工法（下）[J].工程机械与维修，2014（01）：102-104.
[5]沈保汉.桩基础施工新技术专题讲座（二十九）盾安DTR全套管全回转钻机喀斯特地层大直径灌注桩施工工法（上）[J].工程机械与维修，2013（12）：112-114+116-117.
论文作者:徐欢
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/3
标签：套管论文; 钻机论文; 地层论文; 方式论文; 抓斗论文; 直径论文; 工法论文; 《建筑学研究前沿》2018年第24期论文;