澳门威尼斯人官方官网《施工技术（中英文）》好文推荐｜地下连续墙环钻与潜孔锤双动力破岩施工技术深圳市城市轨道交通13号线工区上屋北站项目，标准段为地下2层3跨结构，站前单渡线跨结构。基坑安全等级为一级，车站全长394m，开挖深度16～22m，围护结构采用800mm厚地下连续墙加内支撑围护方案。地下连续墙设计墙厚800mm，坑底以下入中风化岩层2.5m或微风化岩层1.5m。

　　勘察资料揭示，中风化岩最大单轴抗压强度56.2MPa，微风化岩达115.0MPa，且场地内孤石发育，对成槽施工影响极大。为解决成槽过程中硬岩、孤石钻进难的问题，现场进场液压抓斗成槽机、旋挖桩机、冲孔桩机组合工艺施工，液压抓斗成槽机清除上部土层，旋挖桩机在主孔取岩芯引孔，冲孔桩机采用方锤修孔完成成槽。但总体施工工艺表现为成槽进度缓慢，单元槽段成槽用时通常超过10d，无法满足工期要求。

　　综合上述施工难点，通过不断摸索、总结得出：地下连续墙硬岩全套管管靴超前环钻与潜孔锤跟管双动力钻凿破岩综合施工技术，经过实践证明本技术成槽效率高、综合成本低、绿色环保。

　　本技术主要采用的施工设备为“双动力多功能钻机”，其外动力头与全套管连接，套管底焊接管靴，管靴底安装合金滚钻齿，经外动力头驱动全套管管靴，对岩体回转切削引孔形成环状临空面；潜孔锤置于套管内由内动力驱动，其锤体与管靴相互啮合，锤面略高于管靴底面，在潜孔锤高频振动的同时锤击带动管靴跟管钻进，并在管靴环状引孔后，一次性破碎内部岩芯；同时，在潜孔锤高风压输送管路中增加了液态水的输送，液态水在高风压作用下被雾化，直接与潜孔锤破碎的岩渣混合，用以控制潜孔锤破岩扬尘；另外，在全套管顶部连通了串筒防尘罩，使破碎的废渣沿着固定通道集中收纳，达到绿色施工的目的。

　　1)选用SWSD2512型双动力多功能钻机施工，该钻机配备了超高桩架、双动力头、大直径潜孔锤钻杆和全套管。

　　4)作业时内动力钻杆与外动力套管同轴逆向旋转，产生的扭矩方向相反、相互抵消、自行平衡，使钻凿过程稳定，如图1所示。

　　1)潜孔锤置于全套管内，全套管与跟管管靴为一体，潜孔锤钻头与全套管内的管靴结构相互啮合，在完全啮合状态下锤面高于管靴底面70mm。

　　3)成孔过程中，管靴钻齿预先触碰岩面，其较小的接触面在钻机大扭矩力和高频冲击力作用下，能快速超前破碎外圈硬岩，并形成一圈环状的临空面（最大临空高度70mm），达到环状引孔效果。

　　4)随着套管管靴环钻引孔的深入和临空面的加深，套管内的潜孔锤锤面和岩面接触，内部临空的薄弱岩芯由潜孔锤一次性破碎并排渣。潜孔锤这种在套管内临空面的破岩工艺，相比通常的全岩体引孔钻进效率更高。

　　5)随着不断进尺，环钻引孔与锤体破岩因特有的跟管构造，始终保持着一定的进尺差，实现了连续同步的先引孔、再破岩成孔的施工工况，实现高效破岩钻进。具体原理如图2所示。

　　1)潜孔锤是以压缩空气作为动力，压缩空气由空气压缩机提供，经钻机、钻杆进入潜孔冲击器，推动潜孔锤工作，利用钻头的往复冲击作用实现破碎岩石的目的，被破碎的岩屑随驱动潜孔锤的高风压携带至地表，其特点是冲击频率高、低冲程、破碎的岩屑颗粒小，便于压缩空气携带，孔底始终保持清洁澳门威尼斯人官网，岩屑在钻杆与套管间的间隙中上升过程中不容易形成堵塞，整体钻进效率高。

　　2)本技术采用特有的潜孔锤头结构，其底部呈台阶状，用于与外套管管靴相互啮合。锤底开设出风通道并布置合金滚钻齿，如图3所示。

　　1)定制一种环状的管靴结构，将其焊接至全套管底部，因管靴不同壁厚的特别设定，使其与潜孔锤头相互啮合。管靴具体尺寸为：外径800mm，上段长410mm壁厚30mm，下段长140mm壁厚50mm，坡口宽度20mm，角度45°，如图4所示。

　　2)潜孔锤钻机启动后，潜孔锤向下的冲击作用力通过啮合结构传递给管靴，使全套管与潜孔锤始终保持同步下沉，实现全套管跟管钻进，如图5所示。

　　在潜孔锤作业的空压机、储气罐、油雾罐集成管路中的油雾罐出口增设一路支管输送液态水，利用高风压将水和油雾化，三相物质共同输送至潜孔锤钻杆，并沿着钻杆输送至锤头。水雾在潜孔锤钻进过程不断扩散，惯性碰撞捕捉空气中悬浮的粉尘颗粒，将土渣、岩渣、粉尘等及其细小颗粒物迅速逼降，达到降尘的目的。

　　1）潜孔锤全套管钻进过程中，破碎的渣土、岩屑会随着超高风压，沿着潜孔锤钻杆与套管内壁形成的空间向上运动。

　　2）在全套管动力头上端外接排渣通道和防尘串筒，动力装置上端设封口法兰盘，法兰盘与钻杆间设胶垫封堵。使吹出的渣土和岩屑可沿着排渣通道和串筒集中收纳。

　　3）串筒防尘罩采用多个单节锥形防尘罩，通过固定式钢丝绳相互连接叠套形成。钻机卷扬系统与最下节串筒吊耳相连，根据成孔进展能自由提升或下落调整串筒长度。

　　1）场地平整 按规划场地和平面布置组织场地平整，拟采用的机械为步履行走方式且整机较大，故采用浇筑素混凝土进行硬底化处理，如图9所示。

　　2）根据成槽深度选择多功能钻机进场施工，本项目选用钻机型号为SWSD2512，桩架高45m。

　　3）按设计图纸进行定位放线mm并定制相应的管靴和潜孔锤头，潜孔锤头具体尺寸为：底部70mm高，直径为700mm；上部锤身直径740mm，台阶处设坡口宽20mm，角度45°。管靴具体尺寸为：外径800mm，上段长410mm，壁厚30mm；下段长140mm，壁厚50mm，坡口宽度20mm，角度45°。

　　5）组织施工设备及机具进场，包括多功能钻机、双轮铣、起重机、挖掘机、全套管、空压机、储气罐、油雾罐、水泵、钢筋加工机械、导墙模板、灌注导管等。

　　6）导墙采用机械配合人工开挖，开挖结束后进行垫层浇筑；按设计图纸组织钢筋加工和安置，经验收后进行支模；支模采用木方支撑，确保加固牢澳门威尼斯人官网，最后沿槽纵向两边分段对称浇筑混凝土。

　　2）用起重机将套管吊至竖直状态，调整桩架位置提升潜孔锤钻杆，将潜孔锤钻杆自上而下伸入套管内。

　　1）开钻前检查空压机、油雾罐、水泵等管路是否正常，检查钻具、推进机构、电气系统、压气系统、风管及防尘装置等确认完好，同时对孔位、护筒垂直度进行核查，合格后再进行钻进作业。

　　2）先将钻具（外套管、潜孔锤钻头、钻杆）提离地面20～30cm，开动空压机、钻具上方的回转电机，待护筒口出风时，再开始潜孔锤钻进作业。

　　4）启动2台空压机共同为潜孔锤提供高风压驱动，单机风量≥40m 3 /min，通过储气罐合并风压。

　　1）在多功能钻机施工过程中，管靴预先接触岩面；动力系统为管靴提供了加压和回转动力，潜孔锤的往复冲击通过啮合结构一并传递给管靴，又使管靴对岩层做冲击作用，形成钻、凿结合的施工效果。

　　2）管靴与岩体的接触面小、呈环状，配合上述各种作用力的有效结合，实现预先环状引孔，使完整岩面沿纵向分层，单次分层高度70mm，中部未破碎的岩芯同步形成了相应高度的临空面。

　　潜孔锤的锤面比管靴底面高70mm，在管靴完成环钻引孔后，潜孔锤与中部岩芯接触，随之破碎。已具备临空面的岩芯再经大直径潜孔锤的高频冲击，整体破岩效率高。

　　因特别设计，使管靴和潜孔锤头相互啮合，在潜孔锤向下破岩的同时，也带动着管靴向下进尺引环状孔，即达到了跟管钻进护壁的效果、又达到了外圈环状引孔、内部破碎岩芯相互同步的效果。另外管靴具备较好的导向型，对成孔垂直度控制有利。

　　引孔过程中潜孔锤头与管靴的啮合结构、管靴底部的合金滚钻齿会产生磨损，若磨损较大需要及时返场维修，如图8所示。

　　3）高压水泵的进水管与水桶相连，水泵的输水管与油雾器出口处的高压气管连接，水桶中的水经水泵压力作用下被输送至高压气管中与高压空气混合。

　　4）开动多功能钻机，空压机组持续输送高速气流，高风压将管路中输入的液态水及润滑油雾化，输送至潜孔锤冲击器并喷出，分散的微米级水雾覆盖并捕集喷出的岩屑、土尘，将高风压携带并飘浮在空气中的颗粒物、尘埃等迅速逼降。

　　2）单体防护罩筒体高1 020mm，罩壁底部直径800mm，顶部直径1 000mm；连接吊耳设于筒体顶部位置，共2个，用于给固定式钢丝绳绑扎；提升吊耳设于筒体顶部位置，共2个，沿筒体对称布置，可通过拉伸式钢丝绳实现对筒体的提拉或放下。

　　3）引孔前将串筒展开降至集渣箱孔口附近，随着多功能钻机向下进尺，串筒则同步向上拉起，但应确保串筒底口始终离集渣箱上口不大于500mm。

　　4）随着不断钻进，破碎的渣土和岩屑会沿着套管与钻杆之间间隙上返，通过排渣通道排至串筒中，再集中收纳到集渣箱内，当堆积一定量后组织清理。多功能钻机钻进泥渣串筒收集如图9所示。

　　1）多功能钻机引孔至设计槽深后，关闭风压机组动力驱动，将动力头反旋与套管脱开，提起潜孔锤钻杆组织终孔验收。

　　7）根据槽段宽选用直径280mm的灌注导管，下导管前对每节导管进行密封性检查，第一次使用时需做密封水压试验。

　　1）在导管上端外接清孔泵组织第2次清孔，置换泥浆及时补充新泥浆，直至孔底沉渣厚度≤50mm。

　　3）将隔水塞放入导管内，盖好密封挡板；为保证混凝土初灌导管埋深在0.8～1.0m，根据槽体选用合适方量的初灌料斗。

　　4）灌注过程中经常用测锤监测砼上升高度，适时提升拆卸导管，导管埋深控制在4～6m，严禁将导管底端提出混凝土面；灌注连续进行，以免发生堵管造成灌注质量事故。

　　采用潜孔锤钻机破岩效率高，特有的管靴结构能预先破碎外圈硬岩形成环槽，孔内形成的岩芯断面相比完整岩面薄弱，能进一步提高破岩效率；同时,潜孔锤采用的超大风压使得破碎的岩渣能一次吹出孔外，避免了岩渣重复破碎，大大加快了成孔速度。

　　采用全套管跟管钻进对地下连续墙引孔，其成孔孔型规则，垂直度控制好，孔壁稳定对周边扰动小；采用双轮铣修孔成槽，修槽全程垂直度自动监控，确保了成槽质量。

　　在传统潜孔锤高风压和油雾管路中增设液态水的输入，减少了成孔过程中产生的粉尘污染；同时采用全套管与串筒防尘罩组合，让破碎的渣土、岩屑沿固定通道外排，集中收集清运，实现绿色环保施工。

　　本技术采用的创新组合成槽工艺，发挥了潜孔锤破岩的优势，结合超前环钻引孔、跟管钻进等技术，与传统成槽工艺相比，本工法大大提升破岩工效，缩短了工期，降低了人工和机械使用费用，总体综合费用低。

　　1）全套管既护壁又做为跟管管靴，其底部环钻断面小澳门威尼斯人官网，通过钻机的大扭矩回转钻进动力，以及潜孔锤传递的高频冲击力，实现超前快速引孔形成环槽，为全套管内的潜孔锤破岩提供了临空面，大大提升了潜孔锤的破岩效率。

　　2）潜孔锤和外套管各设一套动力系统，通过多功能钻机将各部件进行有效结合，其完整的集成系统能一次完成成孔、破岩、跟管、降尘、集渣等工作项，集成度高、施工便捷且绿色环保。

　　根据多个项目的实践证明，本技术单槽段完成时间约2日历天，而采用传统旋挖钻机引孔以及冲孔桩机引孔单槽段完成时间通常不少于10日历天。通过测算本技术不仅能节约客观的工期，同时综合成本更低。

　　《施工技术（中英文）》2022年第1期）高子建.地下连续墙环钻与潜孔锤双动力破岩施工技术[J].施工技术(中英文),2022,51(19):46-51.