CN106677166A - 卵砾石――风化岩地层钻孔灌注桩双机联合成桩流水施工方法 - Google Patents

卵砾石――风化岩地层钻孔灌注桩双机联合成桩流水施工方法 Download PDF

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胡勇
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B3/02Surface drives for rotary drilling

Abstract

本发明公开了一种适用于卵砾石——风化岩地层钻孔灌注桩双机联合成桩流水施工方法,步骤如下:采用大功率液压螺旋钻机进行钻进,钻至设计桩底标高,满足设计及相关规范对桩长及桩端持力层的要求,成孔并提出钻杆。利用挖机等设备将大功率液压螺旋钻机成孔产生的渣土重新分层填入桩孔,控制回填速率,保证回填土对桩孔的填充质量。桩位复核并重新放样后,采用长螺旋钻机对回填孔位重新钻进并通过长螺旋钻机的钻杆端部向桩孔泵压桩身混凝土,桩身混凝土灌注顶面高于设计桩顶标高0.5~1 米。完成后,采用振动后插钢筋笼的方法将钢筋笼下放至设计标高。重复上述步骤,实现大功率液压螺旋钻机与长螺旋钻机联合成桩流水施工。

Description

卵砾石一一风化岩地层钻孔灌注桩双机联合成桩流水施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及建筑工程中的钻孔灌注粧成粧施工方法,属于建筑施工技术领域。
背景技术
[0002]随着规划用地的日趋紧张及建筑功能一一荷载的不断增大,深基础的应用越来越广泛。钻孔灌注粧是深基础传力及变形控制结构的主要组成部分,钻孔灌注粧的成粧质量直接决定了建筑承重结构的安全性和耐久性。
[0003]既有的钻孔灌注粧成粧工艺,往往采用单钻机成粧的方式。旋挖钻机成孔快、破岩能力强,但施工噪音大、钻孔时对地层扰动大,在卵砾石层中钻进易塌孔;正循环、反循环钻机采用泥浆护壁方式保持粧孔孔壁完整性,但成孔速率低,存在泥浆排放易污染环境、孔内泥浆的存在易导致基岩软化等问题;长螺旋钻机在岩层中破岩钻进困难;大功率液压螺旋钻机在较坚硬、较完整地层中钻进速率较高,对地层扰动小,在卵砾石层中成孔质量高,施工噪音低,但通过大功率液压螺旋钻机钻杆进行孔内栗压粧身混凝土时往往会因混凝土运输车辆调度、交通拥堵等问题延长成粧时间,降低成粧效率,且大功率液压螺旋钻机租金高昂,利用大功率液压螺旋钻机单机成粧经济效益较差。因此,本发明提出了一种钻孔灌注粧双机联合成粧流水施工方法,将大功率液压螺旋钻机成孔质量高、钻进能力强的优点与长螺旋钻机孔内栗压混凝土、租金较低的优点相结合,进行双机联合成粧流水施工,而且特别适合用于卵砾石一一风化岩地层。可最大程度减少孔壁临空时间,克服了卵砾石层粧孔的塌孔、缩径等问题,是一种适合流水作业的施工方法。
[0004] 中国发明专利(CN 101713278 B.2012.09.05)提出了一种钻孔灌注粧成孔一粧双机施工方法,采用旋挖钻机钻进上部土层及全风化岩层后采用回转钻机钻进中等风化岩层的双机成孔施工方法。该施工方法仅针对钻孔灌注粧成孔中的钻机成孔工艺进行了改进,将以往的单钻机成孔改为双钻机成孔,其双机成孔后孔壁仍临空或以护壁泥浆平衡主动土压力。而卵砾石一一风化岩地层钻孔灌注粧双机联合成粧流水施工方法,是大功率液压螺旋钻机破岩成孔并回填孔位后再以长螺旋钻机钻进已回填孔位并通过钻杆栗压混凝土,通过振动后插钢筋笼的方式成粧。与中国发明专利(CN 101713278 B.2012.09.05)不同之处在于,初次成孔采用大功率液压螺旋钻机单钻机成孔,回填粧孔后更换为长螺旋钻机进行粧孔二次钻进,二次钻进与钻杆内栗压混凝土相结合,最大程度减少孔壁临空时间,克服了卵砾石层粧孔的塌孔、缩径等问题,是一种在成粧全过程中的双机联合流水施工方法,而非成孔(钻孔灌注粧成粧中的步骤之一)过程中的双机施工方法。所以,相较于中国发明专利(CN 101713278 B.2012.09.05),本施工方法在通过回填一次成孔粧孔、二次钻孔及钻杆栗压混凝土以最大限度降低孔壁临空时间、大功率液压螺旋钻机与长螺旋钻机联合流水施工等方面存在明显的区别与优越之处。
发明内容
[0005] 本发明的目的是针对现有卵砾石一一风化岩地层钻孔灌注粧施工方法的不足,提出适用于卵砾石一一风化岩地层的钻孔灌注粧双机联合成粧流水施工方法。
[0006] 本发明的实施方法,即卵砾石一一风化岩地层钻孔灌注粧双机联合成粧流水施工方法的施工步骤,如下:
(1)采用大功率液压螺旋钻机对设计孔深范围内的卵砾石层、风化岩层等地层进行钻进,钻杆横截面中心对准粧位,钻杆保持竖直,钻杆垂直度偏差〈I %,钻头对中偏差<5mm;
(2)大功率液压螺旋钻机钻杆通长布置螺旋式切土片,钻杆螺旋钻进过程中切土片切削土体,并利用土与切土片表面间的摩擦力使切削下的土不从钻杆上剥落,提升钻杆的同时将切削下的土带出粧孔,如此循环成孔,大功率液压螺旋钻机可直接进行干取土;钻杆端部安装有用于钻进卵砾石层及风化岩层的钻头,可以在具有较高硬度与较高完整性的地层中钻进。
[0007] (3)根据大功率液压螺旋钻机提升钻杆时带出的渣土性状,判断粧孔深度范围内的地层分布及粧端持力层的硬度及完整性,采用标定钻杆钻进深度及标准测绳孔深量测相结合的方法确定孔深,结合地质报告,及时调整钻进参数,满足相关成孔要求。
[0008] ⑷大功率液压螺旋钻机钻进成孔并提升钻杆后,利用挖机设备,将钻孔时产生的渣土分层填入已成孔的粧孔中,控制回填速率,保证渣土对粧孔的填充质量,降低孔壁临空时间,控制粧孔缩径,克服卵砾石层中钻进时存在的塌孔、缩径等问题;
(5)利用挖机设备清理已回填孔位处的渣土并清理场地,满足大功率液压螺旋钻机移位要求;此时,大功率液压螺旋钻机的工作结束,可将其移位进行下一粧孔进行施工;
(6)粧孔回填完毕后,利用全站仪、经玮仪等设备,进行粧位复核并重新放样;
(7)通过操纵长螺旋钻机的步履组件,使钻杆头部中心对准粧位标记,钻头对中误差控制在5mm以内,钻杆倾斜度控制在I %以内;通过长螺旋钻机对已回填粧孔进行钻进,通过操纵界面的深度指示器及标定钻杆钻进深度相结合的方法控制钻进深度,钻进至大功率液压螺旋钻机成孔孔底;
(8)混凝土地栗通过混凝土输送栗管与长螺旋钻机的钻杆连接,利用混凝土地栗,通过混凝土输送栗管,向长螺旋钻机钻杆端部栗压混凝土,使混凝土从钻头开孔处压入粧孔底;
(9)完成粧身混凝土栗压后,长螺旋钻机移位进行下一粧孔的钻进及栗压混凝土施工;
(10)将振动用管在地面水平穿入钢筋笼后,与振动装置可靠连接,且钢筋笼顶部与振动装置进行连接。用吊车将振动装置、振动用管及钢筋笼整体吊起;将钢筋笼底部中心对准粧孔中心,利用重锤工具保证钢筋笼垂直度;将钢筋笼与振动用管缓慢插入粧身混凝土;先依靠振动装置、振动用管及钢筋笼的自重缓慢插入,当自重不能继续插入时,开启振动装置,使钢筋笼下沉到设计深度,断开振动装置与钢筋笼的连接,缓慢连续拔出振动用管;
(I I)上述施工步骤重复进行,实现大功率液压螺旋钻机成孔一一长螺旋钻机二次成孔并栗压混凝土的流水施工。
[0009] 本发明克服了传统钻孔灌注粧成粧工艺在卵砾石一一风化岩地层中存在的成孔困难、成粧速率低、施工成本高及环境污染等不足;而本发明的大功率液压螺旋钻机成孔以及长螺旋钻机二次成孔并栗压混凝土的流水施工,缩短大功率液压螺旋钻机租赁时间,有效节约设备租金;不产生泥浆排放,方便混凝土罐车通行,不会导致施工现场泥泞混乱;施工噪音低,即使靠近居民区,也不会扰民;有利于文明施工,还可以开夜班。本发明具有可靠、高效、环保的优点,提高了卵砾石一一风化岩地层钻孔灌注粧的施工质量,具有很高的经济价值和社会效益。
具体实施方式
[0010] 1.施工前准备工作
安排配电设备,满足大功率液压螺旋钻机、长螺旋钻机及混凝土地栗的施工用电负荷。
[0011] 平整场地,路面硬化。工作面满足设备展开空间要求,以及设备施工时的地基承载力要求。
[0012] 规划钢筋笼制作场地,方便钢筋笼穿管及起吊。保证钢筋笼质量,满足振动后插技术要求。
[0013] 根据图纸坐标,利用全站仪、经玮仪等设备,进行粧位放样,标记粧中心,供钻机就位对中。
[0014] 2.大功率液压螺旋钻机钻进
大功率液压螺旋钻机就位对中。通过操纵大功率液压螺旋钻机的步履组件,使钻杆头部中心对准粧位标记,钻头对中误差控制在5mm以内,钻杆倾斜度控制在I %以内。
[0015]大功率液压螺旋钻机钻进。下放动力头下方短护筒,围护粧孔口,防止动力头上部出土器弃土落石掉入孔口。
[0016]大功率液压螺旋钻机钻杆通长布置螺旋式切土片,钻杆螺旋钻进过程中切土片切削土体,并利用土与切土片表面间的摩擦力使切削下的土不从钻杆上剥落,提升钻杆的同时将切削下的土带出粧孔,如此循环成孔,大功率液压螺旋钻机可直接进行干取土;钻杆端部安装有用于钻进卵砾石层及风化岩层的钻头,可以在具有较高硬度与较高完整性的地层中钻进。
[0017]启动钻杆开始钻进。通过操纵界面的深度指示器控制钻进深度。预判成孔后提钻,并用标准测绳测量孔深,孔深需满足设计要求及相关规范要求。具体来说,根据大功率液压螺旋钻机提升钻杆时带出的渣土性状,判断粧孔深度范围内的地层分布及粧端持力层的硬度及完整性,采用标定钻杆钻进深度及标准测绳孔深量测相结合的方法确定孔深,结合地质报告,及时调整钻进参数,满足相关成孔要求。
[0018] 3.成孔回填与大功率液压螺旋钻机移位
大功率液压螺旋钻机钻进成孔并提升钻杆后,利用挖机设备,将钻孔时产生的渣土分层填入已成孔的粧孔中,控制回填速率,保证渣土对粧孔的填充质量,降低孔壁临空时间,控制粧孔缩径,克服卵砾石层中钻进时存在的塌孔、缩径等问题。
[0019] 利用挖机设备清理已回填孔位处的渣土并清理场地,满足大功率液压螺旋钻机移位要求;此时,大功率液压螺旋钻机的工作结束,可将其移位进行下一粧孔进行施工。
[0020] 粧孔回填,其目的在于:最大程度减少孔壁临空时间,克服了卵砾石层粧孔的塌孔、缩径等问题。利用挖机等设备,将大功率液压螺旋钻机成孔时产生的渣土,分层填入已成孔的粧孔。即:回填时控制回填速率,不易过快,用挖机一斗一斗地将渣土填入粧孔,保证渣土对粧孔的填充质量,防止因过快的回填而导致粧孔内深处存有空穴,导致深处孔壁临空。
[0021] 大功率液压螺旋钻机移位。清理孔口处弃土废渣,满足大功率液压螺旋钻机移位要求。通过操纵大功率液压螺旋钻机的步履组件,移至下一粧位处。准备开始钻进下一粧。
[0022] 4.粧位复核与重新放样
粧孔回填完毕后,利用全站仪、经玮仪等设备,进行粧位复核。用钢制长杆标记粧中心,供钻机就位对中。
[0023] 5.长螺旋钻机二次钻进一一钻杆内栗压混凝土
(I)长螺旋钻机就位对中。
[0024] 通过操纵长螺旋钻机的步履组件,使钻杆头部中心对准粧位标记,钻头对中误差控制在5mm以内,钻杆倾斜度控制在I %以内。
[0025] (2)长螺旋钻机钻至孔底。
[0026] 启动长螺旋钻机对已回填粧孔进行钻进,通过操纵界面的深度指示器及标定钻杆钻进深度相结合的方法控制钻进深度,钻进至大功率液压螺旋钻机成孔孔底;
(3)长螺旋钻机管内栗压混凝土。
[0027] 混凝土地栗通过混凝土输送栗管与长螺旋钻机的钻杆连接,利用混凝土地栗,通过混凝土输送栗管,向长螺旋钻机钻杆端部栗压混凝土,使混凝土从钻头开孔处压入粧孔底;粧身混凝土灌注顶面高于设计粧顶标高0.5〜I米。
[0028] 6.长螺旋钻机移位
完成粧身混凝土栗压后,通过操纵长螺旋钻机的步履组件,从已灌注完成粧位处移至待栗压混凝土粧孔,准备进行下一粧的二次钻进及钻杆内栗压混凝土施工。
[0029] 7.振动后插钢筋笼
将振动用管在地面水平穿入钢筋笼后,与振动装置可靠连接,且钢筋笼顶部与振动装置进行连接。用吊车将振动装置、振动用管及钢筋笼整体吊起;将钢筋笼底部中心对准粧孔中心,利用重锤工具保证钢筋笼垂直度;将钢筋笼与振动用管缓慢插入粧身混凝土;先依靠振动装置、振动用管及钢筋笼的自重缓慢插入,当自重不能继续插入时,开启振动装置,使钢筋笼下沉到设计深度,断开振动装置与钢筋笼的连接,缓慢连续拔出振动用管。
[0030] 8.成粧
钢筋笼下放到位后,单根钻孔灌注粧施工完成。在地面粧孔处设置安全防护设施,保护钻孔灌注粧,防止人员跌落粧孔。
[0031] 9.流水施工
重复上述施工步骤,实现大功率液压螺旋钻机成孔一一长螺旋钻机二次成孔并栗压混凝土的流水施工。

Claims (1)

1.卵砾石一一风化岩地层钻孔灌注粧双机联合成粧流水施工方法,其特征是包含如下步骤: (1)采用大功率液压螺旋钻机对设计孔深范围内的卵砾石层、风化岩层等地层进行钻进,钻杆横截面中心对准粧位,钻杆保持竖直,钻杆垂直度偏差〈I %,钻头对中偏差<5mm; (2)大功率液压螺旋钻机钻杆通长布置螺旋式切土片,钻杆螺旋钻进过程中切土片切削土体,并利用土与切土片表面间的摩擦力使切削下的土不从钻杆上剥落,提升钻杆的同时将切削下的土带出粧孔,如此循环成孔,大功率液压螺旋钻机可直接进行干取土;钻杆端部安装有用于钻进卵砾石层及风化岩层的钻头,可以在具有较高硬度与较高完整性的地层中钻进; (3)根据大功率液压螺旋钻机提升钻杆时带出的渣土性状,判断粧孔深度范围内的地层分布及粧端持力层的硬度及完整性,采用标定钻杆钻进深度及标准测绳孔深量测相结合的方法确定孔深,结合地质报告,及时调整钻进参数,满足相关成孔要求; ⑷大功率液压螺旋钻机钻进成孔并提升钻杆后,利用挖机设备,将钻孔时产生的渣土分层填入已成孔的粧孔中,控制回填速率,保证渣土对粧孔的填充质量,降低孔壁临空时间,控制粧孔缩径,克服卵砾石层中钻进时存在的塌孔、缩径等问题; (5)利用挖机设备清理已回填孔位处的渣土并清理场地,满足大功率液压螺旋钻机移位要求;此时,大功率液压螺旋钻机的工作结束,可将其移位进行下一粧孔进行施工; (6)粧孔回填完毕后,利用全站仪、经玮仪等设备,进行粧位复核并重新放样; (7)通过操纵长螺旋钻机的步履组件,使钻杆头部中心对准粧位标记,钻头对中误差控制在5mm以内,钻杆倾斜度控制在I %以内;通过长螺旋钻机对已回填粧孔进行钻进,通过操纵界面的深度指示器及标定钻杆钻进深度相结合的方法控制钻进深度,钻进至大功率液压螺旋钻机成孔孔底; ⑶混凝土地栗通过混凝土输送栗管与长螺旋钻机的钻杆连接,利用混凝土地栗,通过混凝土输送栗管,向长螺旋钻机钻杆端部栗压混凝土,使混凝土从钻头开孔处压入粧孔底; (9)完成粧身混凝土栗压后,长螺旋钻机移位进行下一粧孔的钻进及栗压混凝土施工; (10)将振动用管在地面水平穿入钢筋笼后,与振动装置可靠连接,且钢筋笼顶部与振动装置进行连接;用吊车将振动装置、振动用管及钢筋笼整体吊起;将钢筋笼底部中心对准粧孔中心,利用重锤工具保证钢筋笼垂直度;将钢筋笼与振动用管缓慢插入粧身混凝土;先依靠振动装置、振动用管及钢筋笼的自重缓慢插入,当自重不能继续插入时,开启振动装置,使钢筋笼下沉到设计深度,断开振动装置与钢筋笼的连接,缓慢连续拔出振动用管; (I D钢筋笼下放到位后,单根钻孔灌注粧施工完成;在地面粧孔处设置安全防护设施,保护钻孔灌注粧,防止人员跌落粧孔; (12)上述施工步骤重复进行,实现大功率液压螺旋钻机成孔,长螺旋钻机二次成孔并栗压混凝土的流水施工。
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