CN104264689A

CN104264689A - 成槽、成孔以及大直径桩由多个小直径桩替换的施工方法

Info

Publication number: CN104264689A
Application number: CN201410446893.2A
Authority: CN
Inventors: 钟国辉; 傅伟强; 龚胜; 黄喜雄; 廖志辉; 易尚林
Original assignee: GUANGDONG PROV FOUNDATION ENGINEERING Co
Current assignee: GUANGDONG PROV FOUNDATION ENGINEERING Co
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2034-09-03
Also published as: CN104264689B

Abstract

本发明公开了一种成槽、成孔以及大直径桩由多个小直径桩替换的施工方法，主要包括地下连续墙潜孔锤辅助成槽、大直径桩潜孔锤辅助成孔、大直径桩由潜孔锤施工数个小直径桩进行等量替换三个方面内容。该技术较之常规成槽、成孔方法，能有效的克服高岩面层、坚硬岩层、斜坡岩层等综合复杂地质条件下施工出现的入岩效率低、偏孔、卡锤、甚至难以成孔等诸多缺陷，能大大提高地下连续墙成槽和大直径桩成孔入岩施工效率，解决了高岩面和硬岩等复杂地质条件下入岩成槽和成孔施工技术难题，施工质量稳定可靠，符合安全文明和环保施工要求，能有效避免工程的经济损失和工期损失。

Description

成槽、成孔以及大直径桩由多个小直径桩替换的施工方法

技术领域

本发明用于地基基础施工领域，特别是涉及一种成槽、成孔以及大直径桩由多个小直径桩替换的施工方法。

背景技术

在地下连续墙的入岩成槽施工中，传统的方法是采用圆锤冲孔破碎岩体成孔，再用方锤修孔成槽；在硬岩地质条件下大直径桩成孔过程中，常规的方法是效率低的冲桩机成孔。这些方法均存在明显的效率低下、工期长及成本高等缺点。入岩成槽、成孔一直是地下工程施工的难点，尤其是穿过软弱地层后再入岩，遇高岩面层、坚硬岩层、斜坡岩层等复杂地质条件时，圆锤冲孔破碎岩体的施工难度更大、效率更低，而且在复杂的地质条件下传统的施工方法非常容易发生偏孔、卡锤、入岩难等现象，严重制约着地下连续墙、灌注桩的施工效率和施工质量。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种硬岩地质条件下的成槽、成孔方法，该方法施工难度小、效率高，而且在复杂的地质条件下避免发生偏孔、卡锤、入岩难等现象，有力地解决了高岩面及硬岩地质条件下地下连续墙成槽和大直径灌注桩成孔难题；此外本发明还提供了一种大直径桩由多个小直径桩替换的施工方法，解决了高岩面条件下大直径桩入岩施工难题，能加快施工进度，避免工期损失。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种成槽施工方法，包括以下步骤：

A. 将地下连续墙划分为若干槽段，每个槽段分为若干相互交替的主孔位和副孔位；

B. 采用潜孔锤在各所述主孔位施工成孔，获得主孔；采用冲桩机驱动圆锤在两相邻主孔间的所述副孔位施工成孔，获得副孔；

C. 各所述槽段内全部主孔和副孔施工完成后，采用冲桩机驱动方锤对各所述槽段进行修孔，修正主孔和副孔间的槽边缘以联孔成槽；

D. 修孔完毕之后清底，完成整个地下连续墙各槽段的成槽施工。

进一步作为本发明技术方案的改进，步骤B采用潜孔锤在各所述主孔位施工成孔过程中，潜孔锤穿过上层的土层时，采用潜孔锤钻进，潜孔锤在钻杆的外侧设置套管，并保持潜孔锤与套管同步跟进，其间进行1～2次提拔钻杆排渣清孔；潜孔锤到达岩面后，潜孔锤开始冲击钻进以破碎岩体成孔，套管随潜孔锤跟进至岩面20cm～50cm后停止，潜孔锤继续冲击钻进入岩至设计孔深。

进一步作为本发明技术方案的改进，步骤B采用冲桩机驱动圆锤在两相邻主孔间的所述副孔位施工成孔过程中，当圆锤到达岩面后，低锤密击，当孔位已形成稳定后，提高冲锤落距，当岩面不平整或者岩层软硬不均，需采取低压轻触、提锤吊打方式钻进。

进一步作为本发明技术方案的改进，步骤D在清底前需进行刷壁处理；在清底过程中，泥浆泵或吸泥管将槽底的泥浆不断排出，排出过程中及时向槽内补充优质泥浆，保持浆面基本平衡。

一种成孔施工方法，包括以下步骤：

a) 在预成孔的大直径桩位内定位一个或者多个一次孔位，大直径桩位内的剩余部分为二次孔位；

b) 采用潜孔锤在所述一次孔位施工成孔，获得一次孔；一次孔施工完毕后，采用冲桩机驱动圆锤在所述二次孔位施工成孔，获得二次孔；

c) 二次孔施工完毕后进行清孔，完成整个大直径桩成孔施工。

进一步作为本发明技术方案的改进，当所述一次孔位为一个时，所述一次孔位定位于预成孔的大直径桩位中心；当所述一次孔位为多个时，多个一次孔位沿预成孔的大直径桩位中心对称均匀布置，各一次孔位的中心均布置在预成孔的大直径桩半径的中点上；一次孔位的面积和不小于预成孔的大直径桩位桩孔面积的25%。

进一步作为本发明技术方案的改进，步骤b采用潜孔锤在所述一次孔位施工成孔过程中，潜孔锤穿过上层的土层时，采用潜孔锤钻进，潜孔锤在钻杆的外侧设置套管，并保持潜孔锤与套管同步跟进，其间进行1～2次提拔钻杆排渣清孔；潜孔锤到达岩面后，潜孔锤开始冲击钻进以破碎岩体成孔，套管随潜孔锤跟进至岩面20cm～50cm后停止，潜孔锤继续冲击钻进入岩至设计孔深。

一种大直径桩由多个小直径桩替换的施工方法，包括以下步骤：

1) 在原预成孔的大直径桩位内定位多个小直径桩孔位；

2) 采用潜孔锤在所述小直径桩孔位依次施工成孔，获得小直径桩孔；当一小直径桩孔成孔后立即安放钢筋笼并浇筑混凝土，获得小直径桩，待小直径桩桩身混凝土强度达到75%后，进行下一个小直径桩孔位成孔施工；

3) 待各小直径桩孔位内的小直径桩全部施工完毕后，进行承台施工。

进一步作为本发明技术方案的改进，多个小直径桩孔位组成群桩，所述群桩的几何中心位于原预成孔的大直径桩中心，多个小直径桩孔位的截面积和不小于原预成孔的大直径桩的截面积，小直径桩孔位之间的净距不小于500mm。

进一步作为本发明技术方案的改进，步骤2）采用潜孔锤在所述小直径桩孔位施工成孔过程中，潜孔锤穿过上层的土层时，采用潜孔锤钻进，潜孔锤在钻杆的外侧设置套管，并保持潜孔锤与套管同步跟进，其间进行1～2次提拔钻杆排渣清孔；潜孔锤到达岩面后，潜孔锤开始冲击钻进以破碎岩体成孔，套管随潜孔锤跟进至岩面20cm～50cm后停止，潜孔锤继续冲击钻进入岩至设计孔深。

本发明的有益效果：

1.本施工方法有助于快速破碎岩体成孔，高效成槽成孔。

潜孔锤冲击钻进破碎岩体成孔的速度可达2-3m/h，成孔效率高。而且，潜孔锤遇到斜坡岩层和软硬不均匀岩层时，可采取低压轻触、提锤吊打的方式并配合以套管跟进，以此冲击钻进破碎岩体成孔，能有效避免偏孔。在地下连续墙辅助成槽和大直径桩辅助成孔中，潜孔锤施工好主孔后，再由冲桩机施工副孔，从而达到高效成槽成孔，且经济合理。其经济效益主要体现在工期成本上，加快了地下连续墙成槽和大直径桩成孔的施工，避免了工程的经济损失和工期损失。由潜孔锤施工多个小直径桩替代原大直径桩，解决了高岩面条件下大直径桩入岩施工难题，能加快施工进度，避免工期损失。

2.降低了施工噪声，提高安全文明施工效果。

采用连续、高频、低噪音、低振动的潜孔锤冲击破碎岩体施工成孔，相比传统的冲桩机冲击成孔能降低施工噪声。对振动有较高要求、邻近地铁、邻近周边居民住宅的基坑项目可以有效地降低噪声排放，减少振动影响，达到安全文明施工要求。

3.推动行业技术进步

目前在高岩面层、坚硬岩层、斜坡岩层等复杂地质条件下地下连续墙施工成槽和大直径桩成孔，是一项技术性的难题。通过推广该施工技术，可填补我国在该项施工技术的不足，推动行业技术进步。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明潜孔锤成孔状态示意图；

图2是本发明成槽施工方法中主孔位和副孔位划分示意图；

图3是本发明成孔施工方法中预成孔的大直径桩位内定位一个一次孔位时一次孔位和二次孔位定位示意图；

图4是本发明成孔施工方法中预成孔的大直径桩位内定位三个一次孔位时一次孔位和二次孔位定位示意图；

图5是本发明成孔施工方法中预成孔的大直径桩位内定位四个一次孔位时一次孔位和二次孔位定位示意图；

图6是本发明大直径桩由多个小直径桩替换的施工方法中大直径桩由四个小直径桩替换示意图；

图7是本发明大直径桩由多个小直径桩替换的施工方法中大直径桩由三个小直径桩替换示意图。

具体实施方式

参照图1至图7，潜孔锤是以压缩空气为动力的一种气动冲击工具，潜孔锤的进入地层的部分包括钻杆11、套管12、锤身13及锤头14。其由空压机提供的具有一定压力的空气，带动潜孔锤缸体内的活塞作轴向反复运动，使潜孔锤端部的锤头14在旋转的同时，产生冲击效能，它所产生的冲击功和冲击频率可以直接传给锤头14，然后再通过钻杆11的回转驱动，形成对岩石的脉动破碎能力，从而对岩土施以粉碎破坏，达到入岩成孔效果。同时利用潜孔锤排出的压缩空气，将破碎后的岩石颗粒排出体外，从而实现了孔底冲击回转钻进和清孔的目的。为保证槽段（桩孔）上部土体和连续墙导墙的稳定，潜孔锤可在钻进过程中加套管12护壁，能有效克服塌孔问题，减少了环境污染，提高了工作效率。

本发明提供了一种成槽施工方法，包括以下步骤：

A. 将地下连续墙划分为若干槽段，每个槽段分为若干相互交替的主孔位21和副孔位22，为有效提高冲桩机施工副孔位22和修孔的效率，主孔位21间距不宜太大，实际应用中，600mm厚墙主孔位21间距为0.9 m -1.1m，800mm厚墙主孔位21间距为1.2 m -1.4m，1000mm厚墙主孔位间距为1.6 m -1.8m；

B. 采用潜孔锤在各所述主孔位21施工成孔，获得主孔，采用潜孔锤在各所述主孔位21施工成孔过程中，潜孔锤穿过上层的土层时，采用潜孔锤钻进，潜孔锤在钻杆11的外侧设置套管12，并保持潜孔锤与套管12同步跟进，其间进行1～2次提拔钻杆11排渣清孔；潜孔锤到达岩面后，潜孔锤开始冲击钻进以破碎岩体成孔，为防止偏孔，开始时要采取低压慢速冲击，套管12随潜孔锤跟进至岩面20cm～50cm后停止，以减少套管12和岩壁的摩擦，延长套管12的使用寿命，潜孔锤继续冲击钻进入岩至设计孔深；采用冲桩机驱动圆锤在两相邻主孔间的所述副孔位22施工成孔，获得副孔，采用冲桩机驱动圆锤在两相邻主孔间的所述副孔位22施工成孔过程中，当圆锤到达岩面后，低锤密击，当孔位已形成稳定后，提高冲锤落距，以获得较快的进尺，强、中、微风化岩层，以2～4m的中高冲程冲击成孔，由于两侧的主孔施工完成，形成副孔的临空面并有导向作用，副孔冲击入岩成孔的效率也能得到很大提高，且能有效保证成孔垂直度；

C. 各所述槽段内全部主孔和副孔施工完成后，采用冲桩机驱动方锤对各所述槽段进行修孔，修正主孔和副孔间的槽边缘23以联孔成槽，冲击过程中控制冲程在1m以内，以达到充分修整槽边缘23，并防止打空锤和放绳过多，减少对槽壁的扰动；

D. 修孔完毕之后清底，在清底前也可进行刷壁处理；在清底过程中，泥浆泵或吸泥管将槽底的泥浆不断排出，泥浆泵或吸泥管下放时如果不能一次到底，须先在距槽底1～2m处进行试吸，防止潜水泥浆泵或吸泥管堵塞；排出过程中及时向槽内补充优质泥浆，保持浆面基本平衡完成整个地下连续墙各槽段的成槽施工。

步骤B中，潜孔锤到达岩面后，可根据潜孔锤的锤头14冲击响声和钻杆11的转动情况判断岩面情况。如果潜孔锤的锤头14冲击响声频率不稳定或钻杆11转动异常，则岩面不平整或者岩层软硬不均，需采取低压轻触、提锤吊打方式钻进。待钻至岩面平整或岩层软硬程度一致后，则采取常压常速冲击钻进破碎岩体成孔。

施工参数控制（以600mm厚墙并采用XHP1170空气压缩机施工为例）：（1）风量：约33m3/min；（2）风压：1.03Mpa～2.59Mpa之间；（3）钻压：80kN～90kN之间；（4）转数：18r/min～20r/min之间；（5）套管：套管12分节安装，可更好地控制成孔垂直度，避免塌孔和破坏导墙。

一种成孔施工方法，包括以下步骤：

a) 在预成孔的大直径桩位内定位一个或者多个一次孔位31，大直径桩位内的剩余部分为二次孔位32；

b) 采用潜孔锤在所述一次孔位31施工成孔，获得一次孔；在所述一次孔位31施工成孔过程中，潜孔锤穿过上层的土层时，采用潜孔锤钻进，潜孔锤在钻杆11的外侧设置套管12，并保持潜孔锤与套管12同步跟进，其间进行1～2次提拔钻杆11排渣清孔；潜孔锤到达岩面后，潜孔锤开始冲击钻进以破碎岩体成孔，为防止偏孔，开始时要采取低压慢速冲击，套管12随潜孔锤跟进至岩面20cm～50cm后停止，以减少套管12和岩壁的摩擦，延长套管12的使用寿命，潜孔锤继续冲击钻进入岩至设计孔深；一次孔施工完毕后，采用冲桩机驱动圆锤在所述二次孔位32施工成孔，获得二次孔；圆锤的直径与预成孔的大直径桩直径一致。开始冲孔前要检查冲桩机的机械性能及桩锤锤径、锤牙、钢丝绳是否符合要求。刚开始冲击岩层时，应低锤密击，当孔位已形成稳定时，再适当提高冲锤落距，以获得较快的进尺，强、中、微风化岩层，以2～4m的中高冲程冲击成孔。由于桩孔内一次孔施工完成，形成临空面并有导向作用，二次孔冲击入岩成孔的效率也能得到很大提高，且能有效保证成孔垂直度；

其中，当所述一次孔位31为一个时，所述一次孔位31定位于预成孔的大直径桩位中心；当所述一次孔位31为多个时，多个一次孔位31沿预成孔的大直径桩位中心对称均匀布置，各一次孔位31的中心均布置在预成孔的大直径桩半径的中点上；一次孔位31的面积和不小于预成孔的大直径桩位桩孔面积的25%。

以1600mm预成孔的大直径桩为例，可在桩孔中央由潜孔锤施工一个直径800mm的一次孔，这时一次孔面积率（一次孔面积占原桩孔面积的百分比）为25%；也可由潜孔锤对称施工三个直径为500mm的一次孔，这时一次孔面积率为29.3%；还可由潜孔锤对称施工四个直径为400mm的一次孔，这时一次孔面积率为25%。

以1200mm预成孔的大直径桩为例，可在桩孔中央由潜孔锤施工一个直径600mm的一次孔，这时一次孔面积率为25%；也可由潜孔锤对称施工三个直径为400mm的一次孔，这时一次孔面积率为33.3%；还可由潜孔锤对称施工四个直径为300mm的一次孔，这时一次孔率为25%。

1) 在原预成孔的大直径桩位内定位多个小直径桩孔位41；

2) 采用潜孔锤在所述小直径桩孔位41依次施工成孔，获得小直径桩孔，在所述小直径桩孔位41施工成孔过程中，潜孔锤穿过上层的土层时，采用潜孔锤钻进，潜孔锤在钻杆11的外侧设置套管12，并保持潜孔锤与套管12同步跟进，其间进行1～2次提拔钻杆11排渣清孔；潜孔锤到达岩面后，潜孔锤开始冲击钻进以破碎岩体成孔，为防止偏孔，开始时要采取低压慢速冲击，套管12随潜孔锤跟进至岩面20cm～50cm后停止，以减少套管12和岩壁的摩擦，延长套管12的使用寿命，潜孔锤继续冲击钻进入岩至设计孔深；当一小直径桩孔成孔后立即安放钢筋笼并浇筑混凝土，获得小直径桩，待小直径桩桩身混凝土强度达到75%后，进行下一个小直径桩孔位41成孔施工；

3) 待各一个小直径桩孔位41内的小直径桩全部施工完毕后，进行承台施工。

其中，小直径桩孔位41定位、桩径和数量选择的原则如下：多个小直径桩孔位41组成群桩，所述群桩的几何中心位于原预成孔的大直径桩中心，多个小直径桩孔位41的截面积和不小于原预成孔的大直径桩的截面积，小直径桩孔位41之间的净距不小于500mm。

以1600mm原预成孔的大直径桩位为例，可由潜孔锤施工四个直径为800mm的小直径桩进行等量替代，这时替代率（多个一个小直径桩孔截面积之和与原桩截面积的百分比）为100%；也可由潜孔锤施工三个直径为1000mm的小直径桩进行替代，这时替代率为117%。

以1200mm原预成孔的大直径桩位为例，可由潜孔锤施工四个直径为600mm的小直径桩进行等量替代，这时替代率为100%；也可由潜孔锤施工三个直径为700mm的小直径桩进行替代，这时替代率为102%。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种成槽施工方法，其特征在于包括以下步骤：

A.将地下连续墙划分为若干槽段，每个槽段分为若干相互交替的主孔位和副孔位；

B.采用潜孔锤在各所述主孔位施工成孔，获得主孔；采用冲桩机驱动圆锤在两相邻主孔间的所述副孔位施工成孔，获得副孔；

C.各所述槽段内全部主孔和副孔施工完成后，采用冲桩机驱动方锤对各所述槽段进行修孔，修正主孔和副孔间的槽边缘以联孔成槽；

D.修孔完毕之后清底，完成整个地下连续墙各槽段的成槽施工。

2.根据权利要求1所述的成槽施工方法，其特征在于：步骤B采用潜孔锤在各所述主孔位施工成孔过程中，潜孔锤穿过上层的土层时，采用潜孔锤钻进，潜孔锤在钻杆的外侧设置套管，并保持潜孔锤与套管同步跟进，其间进行1～2次提拔钻杆排渣清孔；潜孔锤到达岩面后，潜孔锤开始冲击钻进以破碎岩体成孔，套管随潜孔锤跟进至岩面20cm～50cm后停止，潜孔锤继续冲击钻进入岩至设计孔深。

3.根据权利要求1所述的成槽施工方法，其特征在于：步骤B采用冲桩机驱动圆锤在两相邻主孔间的所述副孔位施工成孔过程中，当圆锤到达岩面后，低锤密击，当孔位已形成稳定后，提高冲锤落距，当岩面不平整或者岩层软硬不均，需采取低压轻触、提锤吊打方式钻进。

4.根据权利要求1所述的成槽施工方法，其特征在于：步骤D在清底前需进行刷壁处理；在清底过程中，泥浆泵或吸泥管将槽底的泥浆不断排出，排出过程中及时向槽内补充优质泥浆，保持浆面基本平衡。

5.一种成孔施工方法，其特征在于包括以下步骤：

a)在预成孔的大直径桩位内定位一个或者多个一次孔位，大直径桩位内的剩余部分为二次孔位；

b)采用潜孔锤在所述一次孔位施工成孔，获得一次孔；一次孔施工完毕后，采用冲桩机驱动圆锤在所述二次孔位施工成孔，获得二次孔；

c)二次孔施工完毕后进行清孔，完成整个大直径桩成孔施工。

6.根据权利要求5所述的成孔施工方法，其特征在于：当所述一次孔位为一个时，所述一次孔位定位于预成孔的大直径桩位中心；当所述一次孔位为多个时，多个一次孔位沿预成孔的大直径桩位中心对称均匀布置，各一次孔位的中心均布置在预成孔的大直径桩半径的中点上；一次孔位的面积和不小于预成孔的大直径桩位桩孔面积的25%。

7.根据权利要求5所述的成孔施工方法，其特征在于：步骤b采用潜孔锤在所述一次孔位施工成孔过程中，潜孔锤穿过上层的土层时，采用潜孔锤钻进，潜孔锤在钻杆的外侧设置套管，并保持潜孔锤与套管同步跟进，其间进行1～2次提拔钻杆排渣清孔；潜孔锤到达岩面后，潜孔锤开始冲击钻进以破碎岩体成孔，套管随潜孔锤跟进至岩面20cm～50cm后停止，潜孔锤继续冲击钻进入岩至设计孔深。

8.一种大直径桩由多个小直径桩替换的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

1）在原预成孔的大直径桩位内定位多个小直径桩孔位；

2）采用潜孔锤在所述小直径桩孔位依次施工成孔，获得小直径桩孔；当一小直径桩孔成孔后立即安放钢筋笼并浇筑混凝土，获得小直径桩，待小直径桩桩身混凝土强度达到75%后，进行下一个小直径桩孔位成孔施工；

3）待各小直径桩孔位内的小直径桩全部施工完毕后，进行承台施工。

9.根据权利要求8所述的大直径桩由多个小直径桩替换的施工方法，其特征在于：多个小直径桩孔位组成群桩，所述群桩的几何中心位于原预成孔的大直径桩中心，多个小直径桩孔位的截面积和不小于原预成孔的大直径桩的截面积，小直径桩孔位之间的净距不小于500mm。

10.根据权利要求8所述的大直径桩由多个小直径桩替换的施工方法，其特征在于：步骤2）采用潜孔锤在所述小直径桩孔位施工成孔过程中，潜孔锤穿过上层的土层时，采用潜孔锤钻进，潜孔锤在钻杆的外侧设置套管，并保持潜孔锤与套管同步跟进，其间进行1～2次提拔钻杆排渣清孔；潜孔锤到达岩面后，潜孔锤开始冲击钻进以破碎岩体成孔，套管随潜孔锤跟进至岩面20cm～50cm后停止，潜孔锤继续冲击钻进入岩至设计孔深。