CN104805830B - 非爆破岩石抗拔桩施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非爆破岩石抗拔桩施工方法，该非爆破岩石抗拔桩施工方法包括埋设孔口段反力架、孔口段分层抽取岩芯、孔口段岩面清凿；搭设标准段反力架、标准段分层抽取岩芯、标准段岩面清凿；搭设扩大段反力架、扩大段分层抽取岩芯、扩大段岩面清凿等施工流程。本发明有益效果为：能够完成孔口段、标准段、扩大段的全部施工工作，解决了扩大段施工难度大的问题；速度快，全岩层开挖施工平均速度可以达到1.2m/天；自动化机械化程度高；通用性强；操作方便；安全节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程领域，尤其涉及一种非爆破岩石抗拔桩施工方法。
背景技术
随着我国铁路、公路和城市基础建设步伐的加快，隧道多存在着浅埋下穿城乡构筑物和建筑物的情况，这些地段隧道施工采用较多的仍是钻爆法施工。为保证地表居民、构筑物和建筑物安全，钻爆法施工必须采用爆破震动控制技术，既便是很先进的爆破震动控制技术，也只能是最大限度地降低爆破震动，爆破震动振速控制波动性较大，易对居民造成影响。在地表建筑物林立的城市环境下进行浅埋隧道掘进施工时，对于下穿地表抗震等级低的构筑物困难地段，或者不允许产生爆破震动的地段，非爆破开挖往往成为一种不得不选用的手段。
在基坑建设过程中，因为周边环境、火工材料采购等原因，基坑底部的抗拔桩不能采用常规的钻爆施工；机械冲孔桩又受基坑内支撑结构影响，不能灵活摆布，成桩过程中基坑岩面无法形成浆池满足泥浆循环要求，泥浆排放也是一施工难题，且冲孔桩只能冲击成型同一桩径，不能满足桩基底部设置扩大端头的抗拔桩施工要求。
中国专利号为201420473338.4的实用新型专利公开了一种基于水磨钻的临近既有铁路线钻孔桩成孔施工结构，包括由上至下开挖形成的上部开挖孔段、支撑于上部开挖孔段内的孔内支撑架和采用水磨钻由上至下分段钻成的下部钻孔段，上部开挖孔段和下部钻孔段均呈竖直向布设且二者形成钻孔桩的桩孔；上部开挖孔段的内壁上设置有一层混凝土护壁或砂浆护壁；上部开挖孔段的深度与钻孔桩所处位置处软土层的厚度相同；上部开挖孔段的横截面形状为圆形；下部钻孔段的内壁由多个沿圆周方向布设的半圆形侧壁组成；下部钻孔段由上至下分为多个钻孔节段。现有技术中“基于水磨钻的临近既有铁路线钻孔桩成孔施工结构”适用于上土下岩的地质条件，且是直径相同的桩基施工中，无法满足全岩的地质条件，且不能满足上部为标准桩径，端部为扩大头的抗拔桩施工要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种非爆破、速度快、自动化机械化程度高、通用性强、操作方便、安全节能环保的非爆破岩石抗拔桩施工方法。
为了解决本发明所要解决的技术问题，本发明公开了一种非爆破岩石抗拔桩施工方法，其特征在于：该非爆破岩石抗拔桩施工方法包括如下施工步骤：
（1）桩位测量放样后，根据设定埋设孔口段反力架；
（2）岩石抽芯机就位，调整抽芯机导杆外倾角，满足设计角度后通过抽芯机和孔口段反力架的配合开始分层抽取抗拔桩孔口段周边岩芯，分层厚度与岩芯抽取钻筒长度匹配，抽取岩芯时按顺时针或反时针顺序抽取，直至当层周边岩芯抽取完毕并吊运至孔外；
（3）当层周边岩芯抽取完毕后，用手风钻配短钻杆在岩盘上的直径上钻取等间距的劈裂孔，劈裂孔孔深与层间抽芯深度匹配，然后在劈裂孔上施加均匀的劈裂压力，直至在直径方向的劈裂孔及周边抽芯间形成预裂缝隙，再次对垂直于预裂缝隙的两个半径线上的劈裂孔施加均匀的劈裂压力将岩盘根据需要分解成若干块，在岩盘底部采用劈裂法将岩盘与底部岩体分离；
（4）将分解后的岩盘用孔口吊运机械吊运至孔口安全范围外堆放，并用风镐将不平整的岩面清凿整理为基本平整的下一循环工作面；
（5）重复循环（2）~（4）工作，直至完成抗拔桩孔口段桩基开挖；
（7）在孔内搭设标准段反力架，该标准段反力架采用可调长度及压力的支撑杆件组成，将支撑杆件加压附着在岩壁上，抽芯机立柱与反力架上的反力板连接，并将抽芯反力作用通过反力板---支撑杆件---岩壁途径提供反作用力，本标准段反力架在当层周边岩芯抽取完毕后临时拆除，并在下一循环重新安装；
（8）重复（2）~（4）、（7）工作，直至完成余留长20cm标准段外的抗拔桩标准段桩基开挖；
（9）在孔内搭设扩大段反力架，该扩大段反力架采用可调长度及压力的支撑杆件组成，将支撑杆件加压附着在岩壁上，扩大段反力架的反力板底侧活动连接有三角楔块，抽芯机立柱与反力架上的反力板连接，三角楔块倾角与抽芯倾角匹配，以基本满足抽芯机立柱与反力架接触面垂直，避免移位造成意外，抽芯反力作用通过反力板---支撑杆---岩壁途径提供反作用力，本扩大段反力架在当层周边岩芯抽取完毕后临时拆除，并在下一循环重新安装；
（10）重复（2）~（4）、（9）工作直至完成抗拔桩下部扩大段施工。
作为本发明的一种改进，所述步骤（1）包括如下步骤：
a、桩位测量放样后，以桩中心点为中心施做混凝土的锁口圈梁，并在锁口圈梁上等间距埋设孔口段反力架立柱，立柱高度与岩石抽芯机身参数匹配；
b、制作锁口圈梁的混凝土强度满足要求后，在孔口段反力架立柱上搭设孔口段反力架剩余组件，完成孔口反力架搭设。
作为本发明的一种改进，所述孔口段反力架剩余组件包括孔口段反力架横撑和支撑厚木板，所述孔口段反力架横撑可拆卸的固定在所述反力架立柱上，所述支撑厚木板通过单向挂钩组件固定在孔口段反力架横撑上。
作为本发明的一种改进，所述步骤（10）中重复步骤（2）的过程中，抽芯机外倾角根据抗拔桩扩大端头参数进行调整，同时利用抽芯机上的锁定装置固定后倾角。
作为本发明的一种改进，所述步骤（3）中的劈裂孔至少为四个。
作为本发明的一种改进，所述步骤（3）中均匀的劈裂压力通过手风钻配钢钎套钢靴的方式循环提供。
作为本发明的一种改进，所述反力板通过单向挂钩组件固定在支撑杆件上。
作为本发明的一种改进，所述反力板为支撑厚木板。
总的来说本发明具有如下有益效果：
1、能够完成孔口段、标准段、扩大段的全部施工工作，解决了扩大段施工难度大的问题；
2、速度快，全天24小时作业，分班流水作业，各个抗拔桩孔位可以同时平行施工，全岩层开挖施工平均速度可以达到1.2m/天；
3、自动化机械化程度高，利用取芯机、孔口吊机、手风钻、风镐，辅以适当人工配合可完成该项施工；
4、通用性强，孔口反力架与孔内反力架可以通用，孔内反力架通过锲块可以满足扩大段施工要求，通过增加减少劈裂孔，可以满足不同桩径的施工要求；即可以满足在不同的地质条件下，不同桩径、变桩径的特殊施工要求；
5、操作方便，使用的工具少，用手风钻通过更换钻杆及钎头可以实现钻孔、劈裂、清底的施工要求；
6、安全节能环保，本施工方法无爆破飞石，安全可靠；噪音小，无泥浆外流处理，环保；本施工方法仅用小型用电设备，相比大型钻机及空压机，节能效果良好。
附图说明
图1本发明抗拔桩孔口段、标准段、扩大段施工剖视图；
图2本发明孔口段反力支架结构示意图；
图3本发明标准段反力支架结构示意图；
图4图3的俯视图；
图5本发明每循环周边岩芯抽取后岩盘结构示意图；
图6本发明岩盘结构1/2劈裂示意图；
图7本发明岩盘结构1/4劈裂示意图；
其中：1—锁扣圈梁，2—孔口段反力架立柱，3—孔口段反力架横撑，4—支撑厚木板，5—单向挂钩组件，6—支撑杆件，7—岩盘，8—劈裂孔，9—三角形木楔块，10—孔口段，11—标准段，12—扩大段，13—裂缝，14—岩壁。
具体实施方式
下面结合附图对发明作进一步说明。
如图1所示，本发明抗拔桩施工从桩顶到桩底由上到下分三段实施，一为孔口段10施工，二为标准段11施工，三为扩大段12施工。
孔口段施工：
如图2所示，孔口段10施工前，经桩位测量放样后，以桩中心点为中心施做锁口圈梁1混凝土，并在混凝土制成的锁口圈梁1上等间距埋设四根孔口段反力架立柱2，反力架立柱2的高度与岩石抽芯机身参数匹配；制作锁口圈梁1的混凝土强度满足要求后，在反力架立柱2上搭设孔口段反力架横撑3、支撑厚木板4以及单向挂钩组件5，完成孔口反力架搭设，其中孔口段反力架横撑3可拆卸的固定在反力架立柱2上，所述支撑厚木板4通过单向挂钩组件5固定在孔口段反力架横撑3上；
岩石抽芯机就位，将抽芯机导向杆螺旋升高支撑杆顶紧支撑厚木板4下部，调整抽芯机导杆外倾角，满足设计角度后开始分层抽取抗拔桩孔口段周边岩芯，分层厚度与岩芯抽取钻筒长度匹配，抽取岩芯时按顺时针或反时针顺序抽取，直至当层周边岩芯抽取完毕并吊运至孔外。当每层周边岩芯抽取完毕后，用手风钻配短钻杆在岩盘7上的直径线上钻取等间距的四个劈裂孔8，劈裂孔8孔深与层间抽芯深度匹配，然后用手风钻配钢钎的方式循环轮流在劈裂孔8上施加均匀的劈裂压力，直至在直径方向形成裂缝13，将岩盘1一分为二，再次对垂直于预裂缝隙的两个半径线上的劈裂8施加均匀的劈裂压力将岩盘7由1/2分解为1/4，劈裂完成后将岩盘7与下部岩石采用劈裂法将其分离。最后将分解后的岩盘7用孔口吊运机械吊运至孔口安全范围外堆放，并用风镐将不平整的岩面清凿整理为基本平整的下一循环工作面，直至完成抗拔桩孔口段桩基开挖。
标准段施工：
如图3、图4所示，标准段施工与孔口段施工相类似，在孔内搭设标准段反力架，标准段反力架采用可调长度及压力的支撑杆件6组成，将支撑杆件6加压附着在岩壁14上，抽芯机立柱与反力架上的支撑厚木板4紧贴，并将抽芯反力作用通过反力板---支撑杆---岩壁途径提供反作用力，本反力架在当层周边岩芯抽取完毕后临时拆除，并在下一循环重新安装，直至完成余留长20cm标准段外的抗拔桩标准段桩基开挖；
如图5、图6、图7所示，岩石抽芯机就位，将抽芯机导向杆螺旋升高支撑杆顶紧支撑厚木板4下部，调整抽芯机导杆外倾角，满足设计角度后开始分层抽取抗拔桩标准段周边岩芯，分层厚度与岩芯抽取钻筒长度匹配，抽取岩芯时按顺时针或反时针顺序抽取，直至当层周边岩芯抽取完毕并吊运至孔外。当每层周边岩芯抽取完毕后，用手风钻配短钻杆在岩盘7上的直径线上钻取等间距的四个劈裂孔8，劈裂孔8孔深与层间抽芯深度匹配，然后用手风钻配钢钎的方式循环轮流在劈裂孔8上施加均匀的劈裂压力，直至在直径方向形成裂缝13，将岩盘1一分为二，再次对垂直于预裂缝隙的两个半径线上的劈裂8施加均匀的劈裂压力将岩盘7由1/2分解为1/4，劈裂完成后将岩盘7与下部岩石采用劈裂法将其分离。最后将分解后的岩盘7用吊运机械吊运至安全范围外堆放，并用风镐将不平整的岩面清凿整理为基本平整的下一循环工作面，直至完成抗拔桩标准段桩基开挖。
扩大段施工：
如图3、图4所示，抗拔桩下部扩大段施工，首先根据抗拔桩扩大端头参数对抽芯机工作外倾角进行调整，角度调整完后，通过抽芯机上的锁定装置固定抽芯机活动立柱；在孔内搭设扩大段反力架，扩大段反力架采用可调长度及压力的支撑杆件6组成，将支撑杆件6加压紧紧附着在岩壁14上，支撑厚木板4通过单向挂钩组件5挂在支撑杆件6下部，同时在厚木板上增加三角形木楔块9，三角形木楔块9与厚木板4底部活动连接，楔块倾角与抽芯倾角匹配，以基本满足抽芯机立柱与扩大段反力架接触面垂直，避免移位造成意外；
如图5、图6、图7所示，岩石抽芯机就位，将抽芯机导向杆螺旋升高支撑杆顶紧支撑厚木板4和三角形木楔块9下部，抽芯机外倾角根据抗拔桩扩大端头参数进行调整，同时利用抽芯机上的锁定装置固定后倾角，满足设计角度后开始分层抽取抗拔桩标准段周边岩芯，分层厚度与岩芯抽取钻筒长度匹配，抽取岩芯时按顺时针或反时针顺序抽取，直至当层周边岩芯抽取完毕并吊运至孔外。当每层周边岩芯抽取完毕后，用手风钻配短钻杆在岩盘7上的直径线上钻取等间距的劈裂孔8，劈裂孔8的数量根据桩基扩大后的直径，灵活增加，劈裂孔8孔深与层间抽芯深度匹配，然后用手风钻配钢钎的方式循环轮流在劈裂孔8上施加均匀的劈裂压力，直至在直径方向形成裂缝13，将岩盘1一分为二，再次对垂直于预裂缝隙的两个半径线上的劈裂孔8施加均匀的劈裂压力将岩盘7劈裂成设定的块数，劈裂完成后将岩盘7与下部岩石采用劈裂法将其分离。最后将分解后的岩盘7用吊运机械吊运至安全范围外堆放，并用风镐将不平整的岩面清凿整理为基本平整的下一循环工作面，直至完成抗拔桩扩大段桩基开挖。
通过穗莞深城际轨道虎门火车站抗拔桩施工验证，本发明公开的非爆破岩石抗拔桩施工方法能够完成孔口段、标准段、扩大段的全部施工工作，解决了扩大段施工难度大的问题，具有速度快、自动化机械化程度高、通用性强、操作方便、安全节能环保的特点。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。
Claims (8)
1.一种非爆破岩石抗拔桩施工方法，其特征在于：该非爆破岩石抗拔桩施工方法包括如下施工步骤：
（1）桩位测量放样后，根据设定埋设孔口段反力架；
（2）岩石抽芯机就位，调整抽芯机导杆外倾角，满足设计角度后通过抽芯机和孔口段反力架的配合开始分层抽取抗拔桩孔口段周边岩芯，分层厚度与岩芯抽取钻筒长度匹配，抽取岩芯时按顺时针或反时针顺序抽取，直至当层周边岩芯抽取完毕并吊运至孔外；
（3）当层周边岩芯抽取完毕后，用手风钻配短钻杆在岩盘上的直径上钻取等间距的劈裂孔，劈裂孔孔深与层间抽芯深度匹配，然后在劈裂孔上施加均匀的劈裂压力，直至在直径方向的劈裂孔及周边抽芯间形成预裂缝隙，再次对垂直于预裂缝隙的两个半径线上的劈裂孔施加均匀的劈裂压力将岩盘根据需要分解成若干块，在岩盘底部采用劈裂法将岩盘与底部岩体分离；
（4）将分解后的岩盘用孔口吊运机械吊运至孔口安全范围外堆放，并用风镐将不平整的岩面清凿整理为平整的下一循环工作面；
（5）重复循环（2）~（4）工作，直至完成抗拔桩孔口段桩基开挖；
（7）在孔内搭设标准段反力架，该标准段反力架采用可调长度及压力的支撑杆件组成，将支撑杆件加压附着在岩壁上，抽芯机立柱与反力架上的反力板连接，并将抽芯反力作用通过反力板---支撑杆件---岩壁途径提供反作用力，本标准段反力架在当层周边岩芯抽取完毕后临时拆除，并在下一循环重新安装；
（8）重复（2）~（4）、（7）工作，直至完成余留长20cm标准段外的抗拔桩标准段桩基开挖；
（9）在孔内搭设扩大段反力架，该扩大段反力架采用可调长度及压力的支撑杆件组成，将支撑杆件加压附着在岩壁上，扩大段反力架的反力板底侧活动连接有三角楔块，抽芯机立柱与反力架上的反力板连接，三角楔块倾角与抽芯倾角匹配，以满足抽芯机立柱与反力架接触面垂直，避免移位造成意外，抽芯反力作用通过反力板---支撑杆---岩壁途径提供反作用力，本扩大段反力架在当层周边岩芯抽取完毕后临时拆除，并在下一循环重新安装；
（10）重复（2）~（4）、（9）工作直至完成抗拔桩下部扩大段施工。
2.根据权利要求1所述的非爆破岩石抗拔桩施工方法，其特征在于：所述步骤（1）包括如下步骤：
a、桩位测量放样后，以桩中心点为中心施做混凝土的锁口圈梁，并在锁口圈梁上等间距埋设孔口段反力架立柱，立柱高度与岩石抽芯机身参数匹配；
b、制作锁口圈梁的混凝土强度满足要求后，在孔口段反力架立柱上搭设孔口段反力架剩余组件，完成孔口反力架搭设。
3.根据权利要求2所述的非爆破岩石抗拔桩施工方法，其特征在于：所述孔口段反力架剩余组件包括孔口段反力架横撑和支撑厚木板，所述孔口段反力架横撑可拆卸的固定在所述反力架立柱上，所述支撑厚木板通过单向挂钩组件固定在孔口段反力架横撑上。
4.根据权利要求1所述的非爆破岩石抗拔桩施工方法，其特征在于：所述步骤（10）中重复步骤（2）的过程中，抽芯机外倾角根据抗拔桩扩大端头参数进行调整，同时利用抽芯机上的锁定装置固定后倾角。
5.根据权利要求1所述的非爆破岩石抗拔桩施工方法，其特征在于：所述步骤（3）中的劈裂孔至少为四个。
6.根据权利要求1所述的非爆破岩石抗拔桩施工方法，其特征在于：所述步骤（3）中均匀的劈裂压力通过手风钻配钢钎套钢靴的方式循环提供。
7.根据权利要求1所述的非爆破岩石抗拔桩施工方法，其特征在于：所述反力板通过单向挂钩组件固定在支撑杆件上。
8.根据权利要求7所述的非爆破岩石抗拔桩施工方法，其特征在于：所述反力板为支撑厚木板。
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Effective date of registration: 20160223 Address after: 510610 room 3005-3009, No. 167, Lin Xi Road, Guangzhou, Guangdong, China Applicant after: Guangdong water power urban rail transit construction Co., Ltd Applicant after: Guangdong No.2 Hydroelectricity Bureau Co., Ltd. Applicant after: GUANGDONG YSD SURVEYING & DESIGNING CO., LTD. Address before: 510610 room 3005-3009, No. 167, Lin Xi Road, Guangzhou, Guangdong, China Applicant before: Guangdong water power urban rail transit construction Co., Ltd Applicant before: Guangdong No.2 Hydroelectricity Bureau Co., Ltd. |
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