CN105155519A - 旋挖钻孔扩底灌注桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋挖钻孔扩底灌注桩施工方法，该方法在直孔段的钻进钻头采用筒式钻头；所述直孔段钻孔完成后进行第一次清孔，清孔时先更换捞渣钻头，再反复捞渣，捞渣完成后再进行扩底操作；所述扩底完成后进行第二次清孔，在不提出扩底钻头的情况下反复上下提动并旋转扩底钻头，上下的幅度为扩底的行程，之后更换捞渣钻头，再反复捞渣，捞渣完成之后安装钢筋笼和导管；所述钢筋笼和导管安装完成之后进行第三次清孔，不停移动导管吸取沉渣，确保导管的吸取范围覆盖到孔底的每一个位置，吸取完成后灌注混凝土。该方法在不同的步骤中采用三次清孔，保证了旋挖钻孔扩底灌注桩的施工效率以及桩体底部的可靠性。

Description

旋挖钻孔扩底灌注桩施工方法

技术领域

本发明属于桩施工领域，具体涉及一种旋挖钻孔扩底灌注桩施工方法。

背景技术

扩底桩在同样桩径、桩长的条件下，比传统的等直径桩单桩承载力高30%以上。旋挖钻孔扩底灌注桩是扩底桩的一种，因其施工时效率高、机动性强、操作简便、劳动强度小、组织管理简单、少泥浆的特点而被逐渐推广应用。

旋挖钻孔扩底灌注桩的施工过程一般包括：1）埋设护筒；2）旋挖钻机就位；3）钻头在直孔段钻进成孔，同时向孔内加入泥浆，通过泥浆护壁并始终保持钻头钻进和提出的过程中孔内泥浆面不变；4)当钻至指定深度后，提起钻头并更换扩底钻头，将扩底钻头置于孔底部并进行扩底；5）扩底完成后，安装钢筋笼和导管；6）灌注混凝土；7）养护成桩。旋挖钻孔扩底灌注桩的施工过程中，钻孔、扩孔以及提起钻头均会在孔底产生沉渣，若孔底部沉渣没有及时清干净，造成沉渣过厚的话，灌注桩很容易造成夹层甚至断桩，因此需要在旋挖钻孔扩底灌注桩施工过程中尤其是灌注混凝土前增加清孔的步骤，旋挖钻机钻杆的构造特殊，钻孔的清孔并不能直接采用常规工艺中的连续清孔。

旋挖灌注桩扩底施工技术适于淤泥质土、粘性土、砂砾石层、全/强风化岩层及部分强度不高的中风化岩层地层,在高强度地层中扩底效率低、钻头损耗量大。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋挖钻孔扩底灌注桩施工方法，该方法在不同的步骤中采用三次清孔，保证了旋挖钻孔扩底灌注桩的施工效率以及桩体底部的可靠性。

本发明所采用的技术方案是：

一种旋挖钻孔扩底灌注桩施工方法，依次包括以下步骤，1）埋设护筒；2）旋挖钻机就位；3）钻头在直孔段钻进成孔，同时向孔内加入泥浆，通过泥浆护壁并始终保持钻头钻进和提出的过程中孔内泥浆面不变；4)当钻至指定深度后，提起钻头并更换扩底钻头，将扩底钻头置于孔底部并进行扩底；5）扩底完成后，安装钢筋笼和导管；6）灌注混凝土；7）养护成桩；其特征在于：所述直孔段的钻进钻头采用筒式钻头；所述直孔段钻孔完成后进行第一次清孔，清孔时先更换捞渣钻头，再捞渣，捞渣完成后再进行扩底操作；所述扩底完成后进行第二次清孔，在不提出扩底钻头的情况下反复上下提动并旋转扩底钻头，上下的幅度为扩底的行程，之后更换捞渣钻头，再捞渣，捞渣完成之后安装钢筋笼和导管；所述钢筋笼和导管安装完成之后进行第三次清孔，利用导管作为清孔的工具，不停移动导管吸取沉渣，确保导管的吸取范围覆盖到孔底的每一个位置，吸取完成后灌注混凝土。

进一步地，所述扩底钻头优选在微风化层中进行扩底。

进一步地，所述扩底钻头扩底前，需要确认扩底钻头是否位于孔底，如孔底沉渣过多导致扩底钻头没有到底，需要转动钻杆将扩底钻头旋至底部。

进一步地，所述扩底钻头扩底后需要进行检测，其检测的方法有两种，一种是通过仪表直接观测主动钻杆在扩底过程中的行程，如行程到位则扩底完成，另一种是上提主动钻杆，钻机的负荷会逐渐增大，当上提至一定行程后整个扩底钻头处于悬空状态，此时负荷会突然增大，此段上提的行程即为主动钻杆在扩底过程中的行程，如行程到位则扩底完成。

本发明的有益效果是：

1.筒式钻头钻进时，可以将钻到的泥土收集，集满后封闭开口并退出孔外将泥土倒出，如此循环钻进，对孔底产生的沉渣量少；扩底前进行第一次清孔，保证了扩底钻头扩底位置的精确性；第二次清孔时先将扩底钻头内的泥土排出，再捞渣，既可以及时清理扩底钻头又可以防止扩底钻头提出时掉渣；孔底呈倒锥形，通过前两次的清孔可以捞出大部分的沉渣，而少量的沉渣会集中于锥底的尖部（最底部），此时已安装钢筋笼和导管，不能设置捞渣钻头，只能通过导管将沉渣吸出。该方法在不同的步骤中采用三次清孔，保证了旋挖钻孔扩底灌注桩的施工效率以及桩体底部的可靠性。

2.在微风化层中进行扩底，扩底效率高、钻头损耗量小。

3.更换扩底钻头后，将扩底钻头至于孔底部，如果沉渣过多，需要将扩底钻头旋至孔底，如果省去此操作，则容易造成扩底位置的偏差，不符合原有的设计要求，容易产生安全隐患。

4.通过主动钻杆在扩底过程中的行程是否到位判断扩底是否完成，采用两种方法得知主动钻杆在扩底过程中的行程，一种直接读取仪表上的读数，另一种是实际操作获取数据，采用两种获得方式数据可靠性高。

附图说明

图1是本发明的施工原理图。

图2是本发明中扩底钻头的结构以及展开过程图。

图3是本发明的施工流程图。

图中：1-钻头接头；2-限位块；3-1#钻杆；4-钻头筒体；5-扩翼；6-连杆；7-2#钻杆；8-单动装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

旋挖钻孔扩底灌注桩最基本的步骤是：1）埋设护筒；2）旋挖钻机就位；3）钻头在直孔段钻进成孔，同时向孔内加入泥浆，通过泥浆护壁并始终保持钻头钻进和提出的过程中孔内泥浆面不变；4)当钻至指定深度后，提起钻头并更换扩底钻头，将扩底钻头置于孔底部并进行扩底；5）扩底完成后，安装钢筋笼和导管；6）灌注混凝土；7）养护成桩。如图1所示，本发明在不同的步骤中添加三次清孔—所述直孔段钻孔完成后进行第一次清孔，清孔时先更换捞渣钻头，再反复捞渣（捞渣次数根据实际清孔效果而定），捞渣完成后再进行扩底操作；所述扩底完成后进行第二次清孔，在不提出扩底钻头的情况下反复上下提动并旋转扩底钻头，上下的幅度为扩底的行程，之后更换捞渣钻头，再反复捞渣捞渣次数根据实际清孔效果而定），捞渣完成之后安装安装钢筋笼和导管；所述钢筋笼和导管安装完成之后进行第三次清孔，利用导管作为清孔的工具之一，不停移动导管吸取沉渣，确保导管的吸取范围覆盖到孔底的每一个位置，吸取完成后灌注混凝土。

扩底前进行第一次清孔，保证了扩底钻头扩底位置的精确性；第二次清孔时先将扩底钻头内的泥土排出，再捞渣，既可以及时清理扩底钻头又可以防止扩底钻头提出时掉渣；孔底呈倒锥形，通过前两次的清孔可以捞出大部分的沉渣，而少量的沉渣会集中于锥底的尖部（最底部），此时已安装钢筋笼和导管，不能设置捞渣钻头，只能通过导管将沉渣吸出。该方法在不同的步骤中采用三次清孔，保证了旋挖钻孔扩底灌注桩的施工效率以及桩体底部的可靠性。

在本实施例中，所述直孔段的钻进钻头采用筒式钻头。筒式钻头钻进时，可以将钻到的泥土收集，集满后封闭开口并退出孔外将泥土倒出，如此循环钻进，对孔底产生的沉渣量少。

在本实施例中，所述扩底钻头优选在微风化层中进行扩底。在微风化层中进行扩底，扩底效率高、钻头损耗量小。

如图3所示，本发明的具体实施步骤如下。

1.埋设护筒——桩基定位后，根据定位点拉十字线，以四个控制桩来控制埋设护筒。将钻机行走至桩位处，利用钻机自动控制系统，调整好钻杆、钻头中心和钻杆垂直度，先掏出要埋设护筒的中心土体，再将护筒置于其上，并调整好四周偏差，利用钻机旋挖头将其静力压入土中，使其上部出浆口底与泥浆沟槽底平齐。

2.旋挖钻机就位——旋挖钻机就位前，将其行走的履带调整至最大宽度，行走至桩位附近，利用吊线法，在钻杆底部设置吊线，微调钻机位置，并利用自动控制系统调整其垂直度，确保转盘中心、钻杆中心和桩位在一条直线上。调整完成后，利用钻机的定位系统锁定桩位。

3.直孔段钻进成孔——土层钻进：选用筒式钻头，在孔内将筒式钻头下降到预定深度后，旋转筒式钻头并加压，使切削的土体进入筒式钻头的钻筒内，泥土挤满钻筒后，反转筒式钻头，筒式钻头底部封闭，将筒式钻头提出到孔口，转动机体，开启筒式钻头底部开关，倒出弃土。如此循环钻至要求的深度。同时向孔内加入泥浆，通过泥浆护壁并始终保持钻头钻进和提出的过程中孔内泥浆面不变。

钻孔过程中，根据地层情况控制钻速：在钻软土地层时，可适当加快钻进速度；在钻硬地层时，要降低钻速；在易缩径地层中，要增加扫孔次数；在砂层钻进时，要加大泥浆比重和粘度，放慢转速和提杆速度。较硬地层钻进：换用全断面滚刀钻头或短螺旋锥形钻头，钻进不超过一个钻头的深度，再下人筒状捞渣钻头捞出孔底钻渣。

4.泥浆及泥浆处理——泥浆在使用前要静置至少24小时，当有条件进行净化时，净化后的泥浆可马上投入使用。配制泥浆的性能指标要符合要求。施工过程中出现大量泥浆流（漏）失时，立即向孔内泵人泥浆，以补充流失的泥浆量，保持孔内压力平衡，维持孔壁稳定。

5.直孔终孔检验及第一次清孔——直孔达到设计或符合要求的孔深后，用经标定的测绳对钻孔深度进行校核，孔深符合要求后，停止向下钻进。第一次清孔采用捞渣钻头反复捞取孔底沉渣，经现场检测符合要求后可终止清孔。

6.扩底

6.1扩底作业前的准备——扩底作业在直孔钻至设计深度后，按上述要求清孔，更换扩底钻头，即可进行扩底作业。扩底钻头为单动机构，纵向加压可实现压力转换，如图2所示，扩底钻头下至钻孔底后，扩底钻头底部的单动装置8被压至坚硬的地层，由于单动装置8不设置切削刃具，它本身不再随钻头旋转，也就使钻头不再向下运动，从而为钻头扩底作业提供支点，钻压经主动钻杆向下传导，通过钻头接头1传至1#钻杆3，1#钻杆3下压带动连杆6将扩翼5撑开，旋转钻头和扩翼5，钻头、扩翼5外沿的切削刃具切割四周的岩（土）体即可扩底。所加钻压根据扩孔时阻力变化情况及时调整，以钻杆平稳旋转，钻杆无激烈抖动、发动机负荷无明显放大为准。扩底钻头入孔前，在地面对扩底钻头进行检查，检查内容包括扩底钻头的规格、完好性、限位块2、扩底行程，并作好记录。

6.2扩底作业——扩底钻头放入孔底后，要认真丈量确认钻头是否到底，如有沉渣时，要开动钻机转动钻杆，将钻头放置到扩底的部位，如果省去此操作，则容易造成扩底位置的偏差，不符合原有的设计要求，容易产生安全隐患。开始扩底前，量取主动钻杆的余尺，作为扩底的初始行程，然后开始扩底作业。从操作仪表盘中读取，起始读数为上道工序终孔的孔深，扩底完成为该孔深加上扩底行程。扩底作业时，钻机要采取“轻压慢转、遇阻提钻”的操作要求。在具体的判断上以钻机是否有明显的抖动为准，切忌强行加压钻进。钻进达到要求的行程后，说明扩底完成，此时再校核孔深进一步确认，如孔深不变则说明扩底有效，可提钻。

6.3扩底检测——现场最直观的检测，即钻孔扩底完成后，观测其行程，方法有二种：一种是在钻进过程中的行程对比，达到行程即完成了扩底；第二种是扩底完成后，提动钻杆，从钻机的负荷可以知道实际的行程量是多少，如在静止状态，钻头呈张开状态，此时提起钻杆，负荷增大，上提一定行程后整个钻具处于悬空状态，这时负荷会突然增大，由此也可以判断扩底行程，进而判定扩底是否完成。通过主动钻杆在扩底过程中的行程是否到位判断扩底是否完成，采用两种方法得知主动钻杆在扩底过程中的行程，一种直接读取仪表上的读数，另一种是实际操作获取数据，采用两种获得方式数据可靠性高。

7.第二次清孔——第二次清孔，在不提出扩底头的情况下进行，清孔时反复上下提动钻头，提动幅度为扩底的行程，并旋转钻头，以使扩大头部位的松散物落人孔底。之后下人捞渣钻头，对孔底沉渣进行捞取，在捞渣过程中，注意保持孔内泥浆面。在清孔过程中，随时掌握沉渣情况和状态，灵活掌握终止清孔的时机。

8.钢筋笼制作，钢筋笼、导管安装

8.1钢筋笼制作——钢筋笼制作严格按设计和规范要求的进行，制作前，钢筋须经过复检且合格，所使用的焊条符合规范要求。钢筋笼保护层的厚度及设置，严格按设计或规范要求进行。钢筋笼制作时，对制作场地需专门进行平整，采用简易的架空架，使钢筋和钢筋笼等半成品在制作时，保持顺直、清洁。当钢筋笼附着泥土时，要及时清理。

8.2钢筋笼、导管安装——钢筋笼制作完成后，要及时对其进行验收，并悬挂验收状态标识牌，并放置于专门的存放场地，运输可采用自制的钢筋笼运输车，当钢筋长度较长时，要采取多点二端起吊的方式对钢筋笼进行平移和起立操作。钢筋吊直后，待其稳定，将其对准桩孔，缓缓将钢筋笼放人孔内。如有阻力，需上下活动，不得强压、猛墩人孔。起吊作业前，须认真检查吊重作业的钢丝绳及滑轮组件等的完好性。钢筋笼孔口对接时，应保持上、下节钢筋的垂直连接。钢筋笼到位后，以笼体的顶标高作为控制钢筋笼纵向位置，当笼顶位于护筒面下较大时，要采用加焊定位吊筋，将钢筋笼固定在护筒或地面其它稳定的地方。钢筋笼安装完成后安装导管。

9.第三次清孔——第三次清孔的必要性：此次清孔在导管安装完成后，利用导管作为清孔的工具之一，它是最后保证桩的孔底沉渣的关键，经前两次清孔后，孔底基本上干净，由于下笼过程中会把孔壁的泥渣或泥皮带至孔底，因此，有必要进行第三次清孔。清孔根据孔底的实际情况，可采用反循环与正循环的清孔机理不同，可将安放钢筋笼过程中产生的孔底沉渣顺利吸出。清孔导管移动：清孔过程中，要不停地移动导管位置，确保桩底断面内的沉渣能被清理掉。

10.混凝土灌注——初灌前，在灌注斗底部，设置好隔水塞。正常灌注后，要不时提动导管，以防导管无法提动。混凝土灌注应连续进行，不得将导管底口提离混凝土面。混凝土灌注过程中，随时检查混凝土面高度、孔内导管长度、埋管深度等情况，控制导管埋深在要求的范围内。混凝土超灌高度要满足要求。

拆除的导管，要及时清洗，以备再用。

11.养护成桩。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种旋挖钻孔扩底灌注桩施工方法，包括以下步骤，1）埋设护筒；2）旋挖钻机就位；3）钻头在直孔段钻进成孔，同时向孔内加入泥浆，通过泥浆护壁并始终保持钻头钻进和提出的过程中孔内泥浆面不变；4)当钻至指定深度后，提起钻头并更换扩底钻头，将扩底钻头置于孔底部并进行扩底；5）扩底完成后，安装钢筋笼和导管；6）灌注混凝土；7）养护成桩；其特征在于：所述直孔段的钻进钻头采用筒式钻头；所述直孔段钻孔完成后进行第一次清孔，清孔时先更换捞渣钻头，再捞渣，捞渣完成后再进行扩底操作；所述扩底完成后进行第二次清孔，在不提出扩底钻头的情况下反复上下提动并旋转扩底钻头，上下的幅度为扩底的行程，之后更换捞渣钻头，再捞渣，捞渣完成之后安装钢筋笼和导管；所述钢筋笼和导管安装完成之后进行第三次清孔，利用导管作为清孔的工具，不停移动导管吸取沉渣，确保导管的吸取范围覆盖到孔底的每一个位置，吸取完成后灌注混凝土。

2.如权利要求1所述的旋挖钻孔扩底灌注桩施工方法，其特征在于：所述扩底钻头优选在微风化层中进行扩底。

3.如权利要求1所述的旋挖钻孔扩底灌注桩施工方法，其特征在于：所述扩底钻头扩底前，需要确认扩底钻头是否位于孔底，如孔底沉渣过多导致扩底钻头没有到底，需要转动钻杆将扩底钻头旋至底部。

4.如权利要求1所述的旋挖钻孔扩底灌注桩施工方法，其特征在于：所述扩底钻头扩底后需要进行检测，其检测的方法有两种，一种是通过仪表直接观测主动钻杆在扩底过程中的行程，如行程到位则扩底完成，另一种是上提主动钻杆，钻机的负荷会逐渐增大，当上提至一定行程后整个扩底钻头处于悬空状态，此时负荷会突然增大，此段上提的行程即为主动钻杆在扩底过程中的行程，如行程到位则扩底完成。