预应力管桩施工在穿越砾质粘性土层时，部分区域会遇到中风化、微风化球体或夹层，引起断桩或打裂，难以沉入持力层，须采用采用大直径风动潜孔锤引孔技术穿越中风化、微风化球体或夹层。以下简单介绍一下潜孔锤引孔施工工艺。
一、潜孔锤引孔沉桩工艺与参数分析
1、潜孔锤引孔沉桩工艺
大直径潜孔锤在高风压空压机的作用下，以压缩空气为动力介质驱动其工作的，对硬岩进行高频率破碎冲击；在气动潜孔锤钻进过程中，高压空气驱动冲击器内的活塞作高频往复运动，并将该运动所产生的动能源源不断的传递到钻头上，使钻头获得一定的冲击功。钻头在该冲击功的作用下，连续的对孔底岩石施行冲击。岩石在该冲击功的作用下，形成体积破碎。同时，空压机产生的压缩空气将破碎的岩屑吹出孔外，并且可以冷却钻头。大直径潜孔锤在块石、孤石、中风化和微风化硬岩地层的钻探中，取得了良好的效果，满足预应力管桩的顺利成桩。大直径风动潜孔锤引孔工艺是将潜孔锤施工技术与预应力管桩引孔技术结合起来，以解决复杂地层的沉桩难题。
潜孔锤引孔沉桩施工工艺流程如下图：

a、潜孔锤引孔；

b、潜孔锤钻进至预定桩深；

c、预应力管桩沉桩；

d、预应力管桩沉桩至持力层。

①引孔桩机就位保证桩机垂直度，下放潜孔锤钻具（如图1－a）；

②引孔穿透砾石层。启动空压机，进行潜孔锤直锤钻进，直至引孔穿过中风化或微风化球体（如图1－b）；

③桩机就位。安装管桩，进行沉桩作业（如图1－c）；

④打桩及送桩至强风化泥岩层，根据收锤标准收锤（如图1－d）。

2、机具设备：

根据工艺要求，为实现大直径风动潜孔锤引孔施工，选用如下配套设备：

气动潜孔锤：金箭铭PERAK180高风压潜孔锤；

潜孔钻头：金箭铭MB600钻头；

钻杆：直径508*6米  光杆钻杆  

空压机：1台阿特拉斯XRHS1096




桩机：长螺旋钻机

 

3、潜孔锤引孔技术参数分析

目前，国内使用潜孔锤主要以800mm以下居多，大于300mm的钻孔属于大直径潜孔锤钻进范围。气动潜孔锤钻进工艺的主要参数有两个：风压和风量。

这两个参数主要是满足两方面的要求：

1、满足驱动冲击器碎岩功率的要求；

2、满足将孔内岩屑排出井外，避免重复破碎。不同水文地质条件、钻孔结构、孔深孔径参数对风量、风压的需要是不同的，潜孔锤的参数可按下述方法

选定：

（1）风量。

该项目所选冲击器的额定风量为 30m3/min，随着孔深的增加和孔径的增大，保证孔底岩屑的排出，减少岩粉的重复破碎达到理想的钻进效率，通常要求孔内风量上返速度=15m/s，此时气流速度大于岩屑悬浮速度。根据钻孔直径、钻杆外径、排渣通道上的上返风速等条件，其风量可按下式计算：

Q=47.1K1K2（D2 -d2 ）V

式中：

Q———送风量m3/min；

K1———孔深修正系数K1＝1～1.1；

K2——— 孔内涌水系K2＝1～1.5；

D———钻孔直径；

d———钻杆外径；

V———上返风速（15～ 25m/s）。

根据公式，孔口上返风速为15m/s，钻孔深度钻孔修正系数取K1＝1.0，孔内涌水系数取K2＝1.5；

（2）风压。金箭铭PERAK180潜孔锤属高压潜孔锤，所需风压是1.3～2.4MPa，然而钻进效率的高低是受风压直接影响的，风压越大，其冲击功越大，碎岩效率越高。

因此完成大直径风动潜孔锤钻进，首先应满足冲击器工作压力的要求，使其满负荷工作，同时还需要满足随着钻孔深度增加带来的沿程压（0.0015MPa/m），克服水位以下的水柱压力和排除孔内岩屑的压差等要求。