CN106545007A - 在下部为硬质岩层的地层中成桩的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在下部为硬质岩层的地层中成桩的方法，包括以下步骤：采用旋挖钻机钻孔，当旋挖钻机到达硬质岩层时停止钻孔施工；采用水磨钻机继续钻孔至设计标高；以及将孔底清理干净，向钻孔内下放钢筋笼，随后灌注桩体混凝土。本发明避免了硬岩冲击、爆破产生的震动和噪音污染，也省去了终孔之后的二次清孔环节，解决了孔底淤泥和松土不易清理的问题，充分发挥了旋挖钻机和人工挖孔桩的各自优势，能够有效节约施工工期，降低施工费用，保证施工质量，且不受周围环境限制，满足安全文明及绿色施工要求。

Description

在下部为硬质岩层的地层中成桩的方法

技术领域

本发明涉及地下工程技术领域。更具体地说，本发明涉及一种在下部为硬质岩层的地层中成桩的方法。

背景技术

旋挖钻机成孔原理是借助于钻具自重和钻机加压力切入土层，斜向斗齿在钻斗回转时切下土块向斗内推进而完成取土，适用于干式和湿式成孔作业，常规湿式旋挖钻采用静态泥浆护壁钻斗取土工艺。因其成孔速度快、移动灵活、自动化程度高、环保和适用地层较广等优点而被广泛应用于公路桥梁、铁路、市政和水利等桩基工程之中。旋挖钻机一般适用于粘土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土以及含有部分卵石、碎石地区。

人工挖孔桩的原理是采用人力配合小型电动机具开挖桩基土石方，该施工工艺造价成本便宜、不需要大型设备、施工操作简单，且施工质量容易保证。

对于下部存在硬质岩层的地层(“上软下硬”地层)，采用常规旋挖成桩工艺进行成桩施工，进入硬岩地层以后钻进速度较慢影响施工进度；通常的应对措施是采用冲击钻和旋挖钻配合进行成桩施工，但岩层硬度较高地层，例如微风化的岩石地层，冲击钻钻进效率同样缓慢，而且容易对孔底造成破坏，不但成桩质量得不到保证，施工过程中产生的震动和噪音还会对周边环境带来不利影响；采用爆破法进行硬岩地层成桩施工同样面临成桩质量差、存在震动和噪音污染等问题，受到周边环境条件的限制。而在该地层条件下，若全部采用人工挖孔桩施工，则其单桩成孔效率太低，且大范围长时间地采取人工井下作业，人身安全隐患也极为严峻。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种提高在下部存在硬质岩层的地层中灌注桩成孔的施工效率，节省施工工期和成本，保证施工质量，并满足安全文明及绿色施工要求的施工工法。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种在下部为硬质岩层的地层中成桩的方法，包括以下步骤：

S1、采用旋挖钻机钻孔，当旋挖钻机到达硬质岩层时停止钻孔施工；

S2、采用水磨钻机继续钻孔至设计标高；以及

S3、将孔底清理干净，向钻孔内下放钢筋笼，随后灌注桩体混凝土。

优选地，所述步骤S1还包括：整平场地并测定桩位，在所述桩位埋设第一钢护筒，在旋挖钻机钻孔的同时向孔内注入泥浆进行护壁。

优选地，所述第一钢护筒的内径比桩径大200mm，所述第一钢护筒的长度为2m，壁厚为0.8mm。

优选地，所述步骤S2具体包括：

S21、检查钻孔的孔深、孔径、孔型以及倾斜度；

S22、钻孔合格后吊入第二钢护筒至孔底，随后拔除第一钢护筒，再将钻孔内泥浆抽排干净；

S23、架设定型井架以及卷扬机作为人工挖孔的配套设备；以及

S24、钻孔工人下至孔底，采用水磨钻机钻孔至设计标高。

优选地，所述第二钢护筒的外径比桩径大20mm，所述第二钢护筒的壁厚为10mm，所述第二钢护筒的上端高出地面300mm，下端抵触孔底。

优选地，所述第二钢护筒由多节短护筒拼装而成，相邻两个护筒之间通过螺栓螺母连接，最上端的短护筒的开口处沿圆周向等距焊接2个吊环。

优选地，所述第二钢护筒采用预先拼装，整体吊装、一次入孔的吊装方法：将所述第二钢护筒竖直吊至孔位上，所述第二钢护筒在自重作用下下沉一定深度后，在所述第二钢护筒顶部使用90KW振动锤，将所述第二钢护筒垂直、平稳地打至孔底。

优选地，当所述第二钢护筒打至孔底后，将所述第一钢护筒拔除，随后在所述第一钢护筒与第二钢护筒之间的空隙回填土并夯实。

优选地，所述水磨钻机挖孔施工时，每施工0.5-0.6m深度检查钻孔情况，如遇到流砂、土泥层和破碎岩层或裂隙时，减少开挖深度，施做混凝土护壁并抽出孔内积水。

本发明至少包括以下有益效果：

1、与现有技术相比，本发明提供的一种湿式旋挖成孔和钢护筒人工挖孔配合成桩的施工工法，将灌注桩成孔施工分为两个阶段，上部相对软弱的土质以及强风化岩地层采用湿式旋挖钻孔工艺进行成孔，钻进至硬质岩层后，吊入通长的钢护筒至孔底硬岩地层代替泥浆进行护壁，并抽排孔内泥浆，然后采用人工挖孔工艺进行硬岩部分成孔施工，终孔后进行吊装钢筋笼、灌注混凝土施工，并拔除通长钢护筒。这种施工方法充分利用了旋挖钻机在适宜地层成孔的高效性，又在保证了硬质岩层成孔施工的效率和施工质量的前提下，解决了孔底淤泥和松土不易清理的问题，避免了采用冲击钻或爆破成孔对环境的危害，满足安全文明及绿色施工要求。

2、相比旋挖钻机配合冲击钻机的工法成桩效率和质量更高，避免了硬岩冲击、爆破产生的震动和噪音污染，也省去了终孔之后的二次清孔环节，解决了孔底淤泥和松土不易清理的问题，充分发挥了旋挖钻机和人工挖孔桩的各自优势，能够有效节约施工工期，降低施工费用。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明中旋挖机挖孔施工阶段示意图；

图2为本发明中水磨钻机挖孔施工阶段示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供一种在下部为硬质岩层的地层中成桩的方法，包括以下步骤：

S1、采用旋挖钻机钻孔，当旋挖钻机到达硬质岩层时停止钻孔施工；

S2、采用水磨钻机继续钻孔至设计标高；以及

S3、将孔底清理干净，向钻孔内下放钢筋笼，随后灌注桩体混凝土。

优选地，所述步骤S1还包括：整平场地并测定桩位，在所述桩位埋设第一钢护筒，在旋挖钻机钻孔的同时向孔内注入泥浆进行护壁。

优选地，所述第一钢护筒的内径比桩径大200mm，所述第一钢护筒的长度为2m，壁厚为0.8mm。

优选地，所述步骤S2具体包括：

S21、检查钻孔的孔深、孔径、孔型以及倾斜度；

S22、钻孔合格后吊入第二钢护筒至孔底，随后拔除第一钢护筒，再将钻孔内泥浆抽排干净；

S23、架设定型井架以及卷扬机作为人工挖孔的配套设备；以及

S24、钻孔工人下至孔底，采用水磨钻机钻孔至设计标高。

优选地，所述第二钢护筒的外径比桩径大20mm，所述第二钢护筒的壁厚为10mm，所述第二钢护筒的上端高出地面300mm，下端抵触孔底。

优选地，所述第二钢护筒由多节短护筒拼装而成，相邻两个护筒之间通过螺栓螺母连接，最上端的短护筒的开口处沿圆周向等距焊接2个吊环。

优选地，所述第二钢护筒采用预先拼装，整体吊装、一次入孔的吊装方法：将所述第二钢护筒竖直吊至孔位上，所述第二钢护筒在自重作用下下沉一定深度后，在所述第二钢护筒顶部使用90KW振动锤，将所述第二钢护筒垂直、平稳地打至孔底。

优选地，当所述第二钢护筒打至孔底后，将所述第一钢护筒拔除，随后在所述第一钢护筒与第二钢护筒之间的空隙回填土并夯实。

优选地，所述水磨钻机挖孔施工时，每施工0.5-0.6m深度检查钻孔情况，如遇到流砂、土泥层和破碎岩层或裂隙时，减少开挖深度，施做混凝土护壁并抽出孔内积水。

如图1-2所示，为本发明提供的一个较佳实施例。本施工工法适用于成型直径≥0.8m的挖孔桩，以容纳一个以上的作业人员的活动和作业空间，包括以下施工步骤：

1)、参照图1所示，在施工现场进行整平场地，然后测定桩位，并埋设第一钢护筒101，事先进行泥浆制备，采用旋挖钻机102根据测定的桩位进行钻孔施工，钻孔施工同时往孔内注入护壁泥浆103；

2)、当旋挖钻机102钻至硬质岩层104导致钻进困难时，确定已钻进至硬质岩层后，停止旋挖钻机103成桩施工，立即对孔深、孔径、孔型、倾斜度进行检查；

3)、检查合格之后，立即吊入第二钢护筒105直至孔底，拔除第一钢护筒101，将孔内护壁泥浆103抽排干净；

4)、参照图2所示，架设定型井架106、安装卷扬机107等人工挖孔桩配套设备；

5)、钻孔工人108下至孔底，采用水磨钻机109进行余下硬质岩层104深度内的钻孔施工；

6)、采用人工水磨钻机109破碎岩石成桩施工至设计标高之后，人工将孔底石渣等清理干净，再次对孔深、孔径、孔型、倾斜度进行检查；

7)、验孔合格之后，吊装下放钢筋笼，并灌注桩体混凝土，在混凝土初凝之前拔除第二钢护筒105。

上述提供的一种湿式旋挖钻孔和钢护筒人工挖孔配合成桩的施工工法，将灌注桩成孔施工分为两个阶段，上部相对软弱的土质以及强风化岩地层采用旋挖钻102进行成孔，钻进至硬质岩层104后，吊入第二钢护筒105至孔底硬岩地层104代替泥浆103进行护壁，并抽排孔内泥浆103，然后人工108利用水磨钻机进行硬岩104成孔施工，终孔后进行吊装钢筋笼、灌注混凝土施工，并拔除第二钢护筒105。这种施工方法充分利用了旋挖钻机102在适宜地层成孔的高效性，又在保证了硬质岩层104成孔施工的效率和施工质量的前提下，解决了孔底淤泥和松土不易清理的问题，避免了采用冲击钻或爆破成孔对环境的危害，满足安全文明及绿色施工要求。

步骤1)中，整平场地应注意并保证一定的流水坡度，保证雨期地面的水能及时排走，不至流入孔内。

另外，第一钢护筒101内径比设计桩径大200mm，长度为2m，壁厚为0.8mm。

施工步骤2)中，钻进过程中旋挖钻机102钻进困难时，及时测得孔深，记录地质情况，捞渣取样并与设计相对照，确认是否进入硬质岩层104。

施工步骤3)中，第二钢护筒105外径比设计桩直径大20mm，壁厚为10mm，并最终高出地面300mm，防止人工挖孔桩阶段土石及其他杂物滚入孔内，也便于挡水和定位。

具体地，第二钢护筒105由多节短护筒拼装而成，相邻短护筒之间采用高强度螺栓螺母进行连接，上端开口处沿圆周向等距焊接2个吊环。

具体地，第二钢护筒105采用预先拼装，整体吊装、一次入孔的吊装方法。用吊车将第二钢护筒105缓缓吊起，竖直吊至孔位上方，第二钢护筒105在其自重作用下下沉一定深度后，利用起重机吊起90Kw振动锤，将第二钢护筒105垂直、平稳地打入土层直至孔底。

另外，第二钢护筒105下至孔底之后，利用振动锤将第一钢护筒101拔除，拔除之后，及时回填第二钢护筒105与第一钢护筒101之间空隙并夯实。

施工步骤4)中，定型井架106上安装滑轮，与卷扬机107组成提升系统，。

施工步骤5)中，人工108使用水磨钻机109挖孔施工，每节施工深度为0.5-0.6m，如遇到流砂、土泥层和破碎岩层或裂隙时，可减少开挖深度，并混凝土护壁，防止孔壁坍塌，并及时用水泵将孔内积水抽出。

在人工108使用水磨钻机109挖孔施工之前，利用人工108将孔内旋挖钻机102成孔留下的孔底淤泥和松土清理干净，利用提升系统将弃渣提升至地面运走。

施工步骤5)中，灌注桩体混凝土之后，采用振动锤将第二钢护筒105缓慢、匀速拔出，拔出过程中保持第二钢护筒105竖直，防止桩体混凝土局部夹泥。

本发明至少包括以下有益效果：

1、与现有技术相比，本发明提供的一种湿式旋挖成孔和钢护筒人工挖孔配合成桩的施工工法，将灌注桩成孔施工分为两个阶段，上部相对软弱的土质以及强风化岩地层采用湿式旋挖钻孔工艺进行成孔，钻进至硬质岩层后，吊入通长的钢护筒至孔底硬岩地层代替泥浆进行护壁，并抽排孔内泥浆，然后采用人工挖孔工艺进行硬岩部分成孔施工，终孔后进行吊装钢筋笼、灌注混凝土施工，并拔除通长钢护筒。这种施工方法充分利用了旋挖钻机在适宜地层成孔的高效性，又在保证了硬质岩层成孔施工的效率和施工质量的前提下，解决了孔底淤泥和松土不易清理的问题，避免了采用冲击钻或爆破成孔对环境的危害，满足安全文明及绿色施工要求。

2、相比旋挖钻机配合冲击钻机的工法成桩效率和质量更高，避免了硬岩冲击、爆破产生的震动和噪音污染，也省去了终孔之后的二次清孔环节，解决了孔底淤泥和松土不易清理的问题，充分发挥了旋挖钻机和人工挖孔桩的各自优势，能够有效节约施工工期，降低施工费用。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种在下部为硬质岩层的地层中成桩的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用旋挖钻机钻孔，当旋挖钻机到达硬质岩层时停止钻孔施工；

S2、采用水磨钻机继续钻孔至设计标高；以及

S3、将孔底清理干净，向钻孔内下放钢筋笼，随后灌注桩体混凝土。

2.如权利要求1所述的在下部为硬质岩层的地层中成桩的方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：整平场地并测定桩位，在所述桩位埋设第一钢护筒，在旋挖钻机钻孔的同时向孔内注入泥浆进行护壁。

3.如权利要求2所述的在下部为硬质岩层的地层中成桩的方法，其特征在于，所述第一钢护筒的内径比桩径大200mm，所述第一钢护筒的长度为2m，壁厚为0.8mm。

4.如权利要求3所述的在下部为硬质岩层的地层中成桩的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

S21、检查钻孔的孔深、孔径、孔型以及倾斜度；

S22、钻孔合格后吊入第二钢护筒至孔底，随后拔除第一钢护筒，再将钻孔内泥浆抽排干净；

S23、架设定型井架以及卷扬机作为人工挖孔的配套设备；以及

S24、钻孔工人下至孔底，采用水磨钻机钻孔至设计标高。

5.如权利要求4所述的在下部为硬质岩层的地层中成桩的方法，其特征在于，所述第二钢护筒的外径比桩径大20mm，所述第二钢护筒的壁厚为10mm，所述第二钢护筒的上端高出地面300mm，下端抵触孔底。

6.如权利要求5所述的在下部为硬质岩层的地层中成桩的方法，其特征在于，所述第二钢护筒由多节短护筒拼装而成，相邻两个护筒之间通过螺栓螺母连接，最上端的短护筒的开口处沿圆周向等距焊接2个吊环。

7.如权利要求6所述的在下部为硬质岩层的地层中成桩的方法，其特征在于，所述第二钢护筒采用预先拼装，整体吊装、一次入孔的吊装方法：将所述第二钢护筒竖直吊至孔位上，所述第二钢护筒首先在自重作用下下沉，然后使用90KW振动锤，将所述第二钢护筒垂直、平稳地打至孔底。

8.如权利要求7所述的在下部为硬质岩层的地层中成桩的方法，其特征在于，当所述第二钢护筒打至孔底后，将所述第一钢护筒拔除，随后在所述第一钢护筒与第二钢护筒之间的空隙回填土并夯实。

9.如权利要求8所述的在下部为硬质岩层的地层中成桩的方法，其特征在于，所述水磨钻机挖孔施工时，每施工0.5-0.6m深度检查钻孔情况，如遇到流砂、土泥层和破碎岩层或裂隙时，减少开挖深度，施做混凝土护壁并抽出孔内积水。