CN107842313B - 一种旋挖钻机挤压成孔施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑施工技术领域，具体公开了一种旋挖钻机挤压成孔施工工艺，包括以下步骤：(1)施工准备；(2)桩位放样；(3)旋挖钻机就位，使钻头缓慢着地，旋转，开钻；(4)旋挖钻机的钻头穿越软弱层段时，换装挤压成孔专用钻头，缓慢钻进；(5)钻进过程中钻进阻力明显增大，钻进速度低于0.1m/min时，反旋旋挖钻机的钻杆，均匀缓慢提升挤压成孔专用钻头，根据扭矩大小控制好提升速度；(6)当成孔过程中出现塌孔的情况时，往塌孔的部位回填粘土，利用旋挖钻机驱动挤压成孔专用钻头再次钻进，将粘土挤压在孔周形成密实稳定的护壁。采用本发明申请的施工技术，能降低塌孔风险，即便发生塌孔时也能够迅速补救，避免影响施工进度。
Description
技术领域
本发明属于建筑施工技术领域，尤其涉及一种旋挖钻机挤压成孔施工工艺。
背景技术
旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用，旋挖钻机的额定功率一般为125-450kW，动力输出扭矩为120-400kN·m，最大成孔直径可达1.5-4m，最大成孔深度为60-90m，可以满足各类大型基础施工的要求。
现有旋挖钻机钻孔的工作原理为:钻机动力头装置为钻杆提供扭矩、加压装置通过加压动力头的方式将加压力传递给钻杆钻头，钻头回转破碎岩土，并直接将破碎的岩土装入钻头内，然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土、卸土，直至钻至设计深度。与传统的冲击或回转钻进、泥浆循环护壁等成孔技术相比，采用旋挖钻机钻孔具有自动化程度高、施工速度快、操作灵活方便、安全性能高及适用性强等优势。但是采用这种工艺钻孔，遇到松软的土层或级配差的碎石层时极易发生塌孔，处理塌孔多采用钢护筒或砼回灌方案，无论是采用钢护筒还是砼回灌的补救方案，都存在代价高昂、严重影响施工进度的问题。采用螺杆桩成孔工艺，在一定程度上虽然能够解决遇到松软土层或级配差的碎石层时极易发生塌孔的问题，但采用该工艺，成孔的直径比旋挖小得多，且该工艺应用的设备为长螺旋钻机，功率小，螺旋钻杆长，嵌岩段成孔效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种旋挖钻机挤压成孔施工工艺，降低塌孔风险，即便发生塌孔时也能够迅速补救，避免影响施工进度。
为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种旋挖钻机挤压成孔施工工艺，包括以下步骤：
(1)施工准备：准备与成孔深度及桩径相匹配的旋挖钻机，与设计桩径相同的旋挖钻机用钻头以及挤压成孔专用钻头，和含水率为12-15％的粘土；所述挤压成孔专用钻头从上到下包括反锥形排渣筒和上大下小的锥形挤压筒，锥形挤压筒的外壁上设置有钻进螺旋板；反锥形排渣筒和钻进螺旋板的外沿均布设置有多个金刚钻齿；反锥形排渣筒上端面设有可与旋挖钻机连接的连接件；
(2)桩位放样：整平施工场地后，将所有桩位放出，钉好保护桩，做好测量复核，并记录放样数据备案；
(3)旋挖钻机就位，驱使旋挖钻机带动钻头工作，使钻头缓慢着地，旋转，开钻；
(4)旋挖钻机的钻头穿越软弱层段时，换装挤压成孔专用钻头，然后均匀缓慢挤压钻进，钻进速度控制在0.7-0.8m/s；
(5)钻进过程中钻进阻力明显增大，钻进速度低于0.1m/min时，反旋旋挖钻机的钻杆，均匀缓慢提升挤压成孔专用钻头；
(6)当成孔过程中出现塌孔的情况时，往塌孔的部位回填粘土，利用旋挖钻机驱动挤压成孔专用钻头再次钻进，将粘土挤压在孔周形成密实稳定的护壁。
本基础方案的工作原理在于：使用挤压成孔专用钻头钻进时，金钢钻齿先粉碎了土层中的块状岩石，使挤压成孔专用钻头能够顺利钻进。钻进时，土层中的土壤受到钻进螺旋板的作用向上排出，由于锥形挤压筒为锥形，土壤向上排出时，锥形挤压筒的作用使得土壤向外侧挤压，同时，向上的土壤受到反锥形排渣筒下端面的反向作用力，土壤向锥形挤压筒外侧流动，在锥形挤压筒和反锥形排渣筒的双重作用下，实现了夯实孔洞的目的，孔壁土体被挤压密实后大幅提高了孔壁的土体稳定性和密实度，既能显著降低塌孔风险，也降低了桩身混凝土浇筑材料耗量。在钻进施工中，若土层中的渣土级配差、缺少细骨料，万一出现了塌孔现象，由于反锥形排渣筒为反锥体的设计，可利用该反锥形排渣筒及筒身上的金钢钻齿通过反向旋转击碎掩盖部分的岩土体而顺利起钻。挤压成孔专用钻头顺利起钻后，往塌孔的部位回填粘土，然后再采用挤压成孔专用钻头挤压钻进，在这个过程中，挤压成孔专用钻头将大块的石料击碎为较小的石块，同时将粘土与击碎后的石块混合均匀，再将混合均匀的粘土和石块挤压密实迅速形成稳定的护壁结构，从而达到成孔的目的。
本基础方案的有益效果在于：
1、使用挤压成孔专用钻头挤压成孔的过程中，不取土，不排浆，不产生污染，与现有的钻进成孔技术相比，由于不排渣，不需对排出的渣土进行处理，更加环保，而且明显降低施工成本。
2、现有的采用旋挖钻机进行挖孔的施工流程为：测量定位-护筒埋设-设备安装定位-钻进成孔-清孔、换浆，操作复杂，流程繁琐。而使用本工艺成孔，因挤压成孔提高了孔壁周边土体的密实度，显著降低了塌孔的风险，无需埋设钢护筒，同时由于孔壁土体变得密实，成孔后灌注桩时，桩身砼用量可节约5％-30％。因施工过程无渣土排出，无需进行清孔、排浆，还有效节省了施工成本和加快了施工进度。
3、采用本挤压成孔施工技术，成孔的直径能够超过800mm，挤压成孔专用钻头穿越嵌岩段时，金钢钻齿能够击碎岩石，成孔效率高，解决了长螺旋钻机无法形成直径超过800mm以上的孔，且嵌岩段成孔效率低的问题。
4、采用现有技术成孔的过程中，当出现塌孔的现象时，一般会采用钢护筒或砼回灌的方案进行补救。采用砼回灌方案时，需将孔内比设计直径大的部分用砼灌注，回灌砼后须等待砼凝固，施工进度严重受到影响，而且砼的成本较高，增加了施工成本。采用钢护筒方案，需加大钢护筒的直径，和增加打拨钢护筒的大型设备，钢护筒的成本和租用打拨机械的费用同样也不低。而采用本施工工艺，无需适用钢护筒、砼等价值较高的材料，比钢护筒、砼回灌处理塌孔施工工艺成本低百分之五十以上；采用本施工工艺，也无需等待砼凝固，没有打拨钢护筒的工序，其施工速度比现有工艺提高一倍以上。
进一步，所述步骤(3)中，旋挖钻机就位后，保证桩位附近平整，使旋挖钻机钻头的尖端对正桩位的中心点。
进一步，所述步骤(3)中，旋挖钻机在开钻前，先空载运转，检查旋挖钻机的机械性能。检查旋挖钻机的机械性能，避免在施工过程中出现意外。
进一步，挤压成孔专用钻头还包括防偏转钻体，所述防偏转钻体固定在锥形挤压筒的上端面，反锥形排渣筒固定在防偏转钻体的上端面，反锥形排渣筒下端面的直径大于锥形挤压筒上端面的直径。设置防偏转钻体，能够使挤压成孔专用钻头在钻进的过程中更加稳定，避免发生偏转。
进一步，所述锥形挤压筒的下端设置有直筒，钻进螺旋板的下端端头与直筒下端端头齐平。设置直筒，保证了在钻头入土时具有足够强度。
进一步，所述防偏转钻体上设有贯穿防偏转钻体直径的通孔，通孔内固定有压杆，压杆的两端伸出防偏转钻体且伸出的长度可调节。可以根据实际施工的需要调节压杆的长度，利用压杆改变挤压成孔专用钻头在施工时的实际效果的直径，从而在成孔施工过程中，可以节省较多更换钻头时间，提高施工效率。
进一步，钻进螺旋板下端端头以及直筒下端外壁均布设置有多个金刚钻齿。挤压成孔专用钻头工作时，金刚钻齿能够粉碎土层中的块状岩石，使挤压成孔专用钻头能够顺利钻进；同时，金刚钻齿的设置还能够减少挤压成孔专用钻头的磨损，延长使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例1中使用的挤压成孔专用钻头的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
说明书附图1中的附图标记包括：锥形挤压筒1、钻进螺旋板2、防偏转钻体3、反锥形排渣筒4、连接件5、金刚钻齿6、直筒8、耐磨材料层9。
实施例1
一种旋挖钻机挤压成孔施工工艺，包括以下步骤：
(1)施工准备：准备与成孔深度及桩径相匹配的旋挖钻机，与设计桩径相同的旋挖钻机用钻头以及挤压成孔专用钻头，和含水率为12-15％的粘土，若从地勘报告分析存在级配非常差严重缺细骨填料的土层时，可根据试桩制备合适的粘土。如图1所示，挤压成孔专用钻头从上到下包括反锥形排渣筒4、防偏转钻体3和上大下小的锥形挤压筒1，防偏转钻体3的侧壁设有耐磨材料层9，锥形挤压筒1为封闭的结构，锥形挤压筒1的外壁上设置有钻进螺旋板2。锥形挤压筒1的下端设置有直筒8，钻进螺旋板2的下端端头与直筒8下端端头齐平，设置直筒8，保证了在钻头入土时具有足够强度。防偏转钻体3固定在锥形挤压筒1的上端面，而反锥形排渣筒4固定在防偏转钻体3的上端面，反锥形排渣筒4下端面的直径大于锥形挤压筒1上端面的直径。反锥形排渣筒4、钻进螺旋板2的外沿、钻进螺旋板2下端端头以及直筒8下端外壁均布设置有多个金刚钻齿6，金刚钻齿6能够粉碎土层中的块状岩石，使挤压成孔专用钻头能够顺利钻进；同时，金刚钻齿6的设置还能够减少挤压成孔专用钻头的磨损，延长使用寿命。反锥形排渣筒4上端面设有可与旋挖钻机连接的连接件5，通过连接件5，可方便的将该挤压成孔专用钻头安装在旋挖钻机上。
(2)桩位放样：整平施工场地后，组织测量放样人员将所有桩位放出，钉好保护桩，做好测量复核，并记录放样数据备案；
(3)旋挖钻机在开钻前，先空载运转，检查旋挖钻机的机械性能；
(4)旋挖钻机就位，就位后，保证桩位附近平整，使旋挖钻机钻头的尖端对正桩位的中心点；然后驱使旋挖钻机带动钻头工作，使钻头缓慢着地，旋转，开钻；在开钻的过程中最好以钻头的自重作为钻进压力，以更好的保证桩基精度。
(5)旋挖钻机的钻头穿越软弱层段时，换装挤压成孔专用钻头，然后均匀缓慢挤压钻进，钻进速度控制在0.7-0.8m/s；
(6)钻进过程中钻进阻力明显增大，钻进速度低于0.1m/min时，反旋旋挖钻机的钻杆，均匀缓慢提升挤压成孔专用钻头，提升速度控制在0.6-0.8m/s；
(7)当成孔过程中出现塌孔的情况时，往塌孔的部位回填粘土，利用旋挖钻机驱动挤压成孔专用钻头再次钻进，将粘土挤压在孔周形成密实稳定的护壁。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于：实施例2中，挤压成孔专用钻头的防偏转钻体3上设有贯穿防偏转钻体直径的通孔，通孔内固定有压杆，压杆的两端伸出防偏转钻体且伸出的长度可调节。压杆包括分别固定在通孔两侧的套筒以及滑动连接在套筒和通孔内的滑杆，两根滑杆伸出套筒的长度相等。套筒上开有多个限位孔，滑杆上开有与限位孔配合的多个插孔，利用插销等固定件依次穿过限位孔、插孔可将滑杆固定。根据实际施工的需要调节压杆的长度，利用压杆改变挤压成孔专用钻头在施工时的实际效果的直径，从而在成孔施工过程中，可以节省较多更换钻头时间，提高施工效率。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (7)
1.一种旋挖钻机挤压成孔施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)施工准备：准备与成孔深度及桩径相匹配的旋挖钻机，与设计桩径相同的旋挖钻机用钻头以及挤压成孔专用钻头，和含水率为12-15％的粘土；所述挤压成孔专用钻头从上到下包括反锥形排渣筒和上大下小的锥形挤压筒，锥形挤压筒的外壁上设置有钻进螺旋板；反锥形排渣筒和钻进螺旋板的外沿均布设置有多个金刚钻齿；反锥形排渣筒上端面设有可与旋挖钻机连接的连接件；
(2)桩位放样：整平施工场地后，将所有桩位放出，钉好保护桩，做好测量复核，并记录放样数据备案；
(3)旋挖钻机就位，驱使旋挖钻机带动钻头工作，使钻头缓慢着地，旋转，开钻；
(4)旋挖钻机的钻头穿越软弱层段时，换装挤压成孔专用钻头，然后均匀缓慢挤压钻进，钻进速度控制在0.7-0.8m/s；
(5)钻进过程中钻进阻力明显增大，钻进速度低于0.1m/min时，反旋旋挖钻机的钻杆，均匀缓慢提升挤压成孔专用钻头；
(6)当成孔过程中出现塌孔的情况时，往塌孔的部位回填粘土，利用旋挖钻机驱动挤压成孔专用钻头再次钻进，将粘土挤压在孔周形成密实稳定的护壁。
2.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机挤压成孔施工工艺，其特征在于：所述步骤(3)中，旋挖钻机就位后，保证桩位附近平整，使旋挖钻机钻头的尖端对正桩位的中心点。
3.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机挤压成孔施工工艺，其特征在于：所述步骤(3)中，旋挖钻机在开钻前，先空载运转，检查旋挖钻机的机械性能。
4.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机挤压成孔施工工艺，其特征在于：挤压成孔专用钻头还包括防偏转钻体，所述防偏转钻体固定在锥形挤压筒的上端面，反锥形排渣筒固定在防偏转钻体的上端面，反锥形排渣筒下端面的直径大于锥形挤压筒上端面的直径。
5.根据权利要求4所述的一种旋挖钻机挤压成孔施工工艺，其特征在于：所述锥形挤压筒的下端设置有直筒，钻进螺旋板的下端端头与直筒的下端端头齐平。
6.根据权利要求4所述的一种旋挖钻机挤压成孔施工工艺，其特征在于：所述防偏转钻体上设有贯穿防偏转钻体直径的通孔，通孔内固定有压杆，压杆的两端伸出防偏转钻体且伸出的长度可调节。
7.根据权利要求5所述的一种旋挖钻机挤压成孔施工工艺，其特征在于：钻进螺旋板下端端头以及直筒下端外壁均布设置有多个金刚钻齿。
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