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复杂地层桩基础施工关键装备研发与产业化

2019/11/15 15:50

复杂地层桩基础施工关键装备研发与产业化

    项目简介:

    该项目研制的双动力头潜孔锤凿岩钻机可在各种软硬松散地层、碎石层、卵石层及岩层等复杂地质条件下快速钻孔形成大承载力嵌岩(入岩)桩,其适应性强、施工效率高(是普通冲击钻的1020倍),成孔质量好,无泥浆污染,是目前最先进的入岩钻孔施工设备。解决了长期困扰桩基础施工行业的入岩难题和泥浆污染问题。

    我国目前所用的大直径入岩钻孔设备都十分落后,基本上都是冲击钻,钻进能力差、效率低、易塌孔、泥浆污染严重。日本、韩国等发达国家广泛应用的双动力头潜孔锤凿岩钻孔机,可在各种软硬松散地层、碎石层、卵石层及岩层等复杂地质条件下快速钻孔形成大承载力嵌岩(入岩)桩,成孔质量好,无泥浆污染,是目前最先进的入岩钻孔施工设备。但桩基础施工需要的直径在Ø400mm以上的该种设备国内目前还是空白,完全依赖进口。

    主要科技内容:(1)国内首次提出了双通道潜孔锤的概念,一通道为潜孔锤提供动力的注气通道,另一通道为注浆通道,提钻过程中通过该通道向桩孔内注入水泥浆,解决提钻后再注浆引起的断桩、桩内夹渣、注浆困难等难题。(2)形成了双动力头带外套管的长螺旋钻孔机研究设计技术,并成功研制了上下动力头核心基础件(3)揭示了碎石与排渣的机理,形成了钻头和钻具的基本参数设计方法,建立了大直径气动潜孔锤的正反循环排渣设计理论。(4)系统地形成了双通道带螺旋排渣叶片的贯通式大直径气动潜孔锤的研究设计方法与软件平台。(5)发明了一种钻杆六方接头自动卡接装置,可以实现动力头与六方接头钻杆的自动、快速连接与分离,消除了安全隐患,施工效率高,成本低。(6)发明了多功能螺旋自动清土器,研制了被动式和主动式两种自动排土装置。

    该项目取得的成果有:双动力头潜孔锤凿岩钻孔机新产品1项;新装置6项;专利7项,其中授权发明专利4项;发表研究论文18篇,其中SCIEI收录2篇;出版专著1部;编制行业标准2项,均已发布;形成了年产100台套双动力头潜孔锤凿岩钻机产业化基地1处;培养了专业技术人才8人,研究生17名。 

    获奖等级:三等奖

    完成单位:北京建筑机械化研究院有限公司、上海振中机械制造有限公司、同济大学、东北石油大学