CN108560541A - 一种旋挖钻全护筒跟进岩面钻进施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋挖钻全护筒跟进岩面钻进施工方法，该桩基施工方法是在施工过程中采用全护筒跟进岩面的方法，边下护筒边钻进掏土，当护筒接近岩面时，抛填水泥、碎石和水玻璃并挤压的方法进行护筒底部处理，钻进过程中遇到的溶洞，也采用抛填挤压的处理措施，最后再完成钢筋混凝土灌注桩的成桩过程，这样的施工过程由于有全护筒跟进，能够保证施工过程安全有效的进行，对保护周围建筑的安全有极大保证。

Description

一种旋挖钻全护筒跟进岩面钻进施工方法

技术领域

本发明涉及桥涵桩基施工技术领域，具体涉及一种旋挖钻全护筒跟进岩面钻进施工方法.

背景技术

岩溶地区的地质情况较为复杂，此地区有丰富的地下水，地下水冲刷基岩下部，使该地区形成土洞，进一步则发展成大小和深浅不一的溶洞。在溶洞顶部脆弱部位，局部破碎或开口就能形成可见洞的溶洞，或是串珠样的溶洞。因此岩溶地区的施工条件就非常的复杂，经常会造成一系列的重大事故。

随着我国经济的迅速发展，现有的公路和铁路已无法满足经济的发展对交通运输的需求，因此就需要对现有公路或铁路进行扩建。当待扩建公路或铁路位于高架桥上时，扩建过程中不免要在待修建处的地基中设置一定数量的桩基础。如何在扩建桥梁桩基的施工过程中，确保旧路路基、老路桥梁、邻近建筑物以及邻近公路等的安全，是我们面临的重大难题。

在扩建过程中桩基的施工方法多采用混凝土灌注桩，这种施工方法是先在待建桩基处用钻机垂直向下钻进至设计标高形成钻孔，用泥浆护壁，然后取出钻头，在形成的钻孔中放置钢筋笼及导管，而后边灌注混凝土边上提导管，待混凝土灌注完成并固结后，即可形成桩基。在桩基的施工过程中，如果地基内存在大量溶洞，就可能使钻孔受力不均匀，从而引发偏孔、塌孔等问题，进而对邻近重要建筑造成极大危害，目前处理这种问题的方法大致有采用震动全护筒桩基施工设备、回填或人工挖孔等。其中采用振动全护筒施工设备容易对地基形成扰动，破坏原有地基结构，同时需要对桩基进行回填，工期较长。回填方法是将土壤回填到钻孔中进行二次钻孔，这样不仅使工期延长，而且第一次钻孔时孔壁没有足够保护，容易引发事故。人工挖孔的方法容易因塌孔和渗漏等问题造成人员伤亡。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适合应用于岩溶发育强烈地区的旋挖钻全护筒跟进岩面钻进施工方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种旋挖钻全护筒跟进岩面钻进施工方法，包括以下步骤：

(1)地质勘探，确定待施工地面中基岩层和溶洞的位置；

(2)通过旋挖钻机驱动护筒钻进及旋挖钻旋挖掏土交替向下进行，且所述旋挖掏土深度不低于所述护筒的底部；

(3)当护筒底部距离基岩层1～2米时，停止护筒的向下旋挖，并向钻孔内装填刃脚填料，用旋挖钻将刃脚填料与土层混合后，待其凝固至一定强度形成连接基岩层及护筒底部的刃脚处理层，然后护筒和旋挖钻向下钻进刃脚处理层，直至与基岩层的顶部接触；

(4)旋挖钻单独向下旋挖进入基岩层，当旋挖钻接触溶洞时，向钻孔中装填溶洞填料并挤压溶洞，形成溶洞处理层，然后旋挖钻钻进溶洞处理层；

(5)旋挖深度达到指定标后，开始安装钢筋笼、灌注混凝土，并上拔护筒，形成混凝土桩。

本发明的施工方法，在待施工地面的土层中旋挖时，采用的是护筒钻进和旋挖钻钻进掏土交替进行，即旋挖钻全护筒跟进，从而确保护筒对土层的全护壁作用；另外，在护筒与基岩层接触前，先形成刃脚处理层，使护筒和基岩接触点有刃脚处理层保护，避免渗漏等情况发生。

所述的护筒由多节组成子护筒，相邻子护筒之间通过螺栓固定，当一节子护筒的顶部距离地面30～50cm时，利用护筒夹持器夹持，然后在其上端固定连接另一节子护筒，然后继续向下旋挖。

所述的刃脚填料和溶洞填料均包括水泥、水玻璃和碎石，所述水泥、水玻璃及碎石的用量比为300kg：(8～12)kg：(0.8～1.5)m³，还可以酌情添加黏土，这样的填料凝固较快，且有较好的防渗漏特性。

形成所述的刃脚处理层的具体操作步骤如下：向钻孔内抛填刃脚填料，埋至护筒底部上1～2米，然后用旋挖钻机带螺纹型的旋挖钻头下钻，同时搅拌20～30转，再下扩孔钻头反复多次往孔外侧扩挤，待刃脚填料挤压至与护筒底部齐平，即停止搅拌，待2～3小时后凝固至一定强度，再进行后续钻进施工。由于基岩层的表面不一定为光滑平面，二护筒难以钻进基岩层内，所以护筒向下旋挖至基岩层表面时，与基岩层表面可能存在缝隙而发生渗漏。因此本发明通过在基岩层表面形成一个容易钻进且防渗漏的刃脚处理层，防止渗漏。

形成所述溶洞处理层的具体操作步骤如下：向钻孔中抛填溶洞填料，旋挖钻机带螺纹型的旋挖钻下至溶洞底钻搅20～30转，再用地雷型旋挖钻反复多次往外侧扩挤，根据抛填前后、挤压前后的孔深判断挤压效果，若溶洞漏水继续装填溶洞填料，直至溶洞填料的充满溶洞，停止搅拌，待2～3小时后凝固至一定强度，再进行后续钻进施工。进行溶洞处理，主要有以下几个优点：(1)由于溶洞的形成，破坏了基岩的完整性，所以用溶洞处理填料将溶洞预先填满，并使其具有一定强度，可以防止在钻进的过程中造成岩溶塌陷；(2)由于溶洞中有空腔存在，若旋挖钻直接下挖时，在下挖时容易，但回提时可能会卡在洞中，使回提更加困难；(3)由于地下溶洞相互之间存在孔隙连通，所以先将溶洞填充形成不透水的整体，避免在旋挖时发生渗漏现象。

向护筒内灌注混凝土的具体步骤如下：灌注分段进行，每次灌注的混凝土为两节护筒的距离，每次灌注时混凝土应连续灌注，导管伸入护筒内，待每次灌注完成后拆除料斗，开始上拔并拆除导管和两节护筒，拆除完毕后开始下一次灌注混凝土，每次灌注完混凝土开始拆导管至拆除两节护筒重新装回料斗的时间控制在45～60分钟，以此循环推进灌注混凝土至混凝土灌注完毕。

最后一节护筒在灌完混凝土后不拔起，待灌完桩2个小时后混凝土初凝时再拔起。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几方面：

(1)在待施工地面的土层中旋挖时，采用的是护筒钻进和旋挖钻钻进掏土交替进行，即旋挖钻全护筒跟进，从而确保护筒对土层的全护壁作用；

(2)在护筒与基岩层接触前，先形成刃脚处理层，使其对钢护筒与基岩面接触部位有较好的保护作用，能有效防止渗漏发生；

(3)在溶洞中先形成溶洞处理层，可以防止旋挖时溶洞发生坍塌、卡钻和渗漏现象。

附图说明

图1为本发明在土层旋挖时的结构示意图；

图2为本发明在基岩层旋挖时的结构示意图；

图3为本发明在溶洞旋挖时的结构示意图。

其中，1为枕木，2为护筒夹持器，3为子护筒，4为旋挖钻，5为基岩层，6为刃脚处理层，7为溶洞，8为溶洞处理层，9为钻孔。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种旋挖钻全护筒跟进岩面钻进施工方法，包括以下步骤：

1、根据桩基坐标，直接用全站仪进行放样定出桩位，旋挖钻机先引孔钻进直径1.27米左右，深2米。

2、将首节护筒吊移至孔里，连接好护筒3与旋挖钻机并开始下钻，首节子护筒3向下至其顶端距地面40cm时停止钻进，用护筒夹持器2夹牢，用螺栓将第二节子护筒3连接，下完第二节子护筒3后继续吊装下钻第三节及以后的子护筒3，以此类推；

3、旋挖钻机驱动护筒3钻进以及旋挖钻4钻进掏土交替进行，旋挖钻4钻进掏土深度不能低于护筒底部，确保护筒对地层的全护壁作用，如图1所示；

4、当护筒3一直下放至与基岩层5的距离为1～2米时，停止下放，待护筒3底部进行刃脚处理完成后再将护筒3下放至岩面。

5、钻孔过程中，经常对泥浆进行检测，保持孔内泥浆稠度，注意地层变化。

6、刃脚处理采用向孔内抛填水泥、小块碎石、水玻璃，埋至护筒3底部上1～2米，然后用旋挖钻机带螺纹旋挖钻头4下钻至护筒3底部下1米左右满钻，同时并搅20～30转左右(钻杆不停地上提下钻和左右摆动)，再下扩孔钻头反复多次往孔外侧扩挤，待抛填料基本挤压至护筒3底部下或与之持平，即停止作业2～3小时，待孔底填料和孔壁有一定强度后，姬星辰刃脚处理层6后，再进行钻进作业施工，反复多次可处理护筒底部。如图2所示。

7、用夹持器抱住钢护筒，根据勘察资料，针对溶洞7的大小和填充情况选择不同的处理方式，采用抛填黄泥、碎石、水泥、水玻璃处理溶洞7，大溶洞需要分层处理。每次处理完后，旋挖钻机须正反转护筒3不少于10转，以防止溶洞填料粘结护筒3底部。

8、溶洞填料的抛填顺序为：下水泥6包(整包下)，下水玻璃10kg(用薄袋装成两袋分两次下)，下碎石0.8～1.5m³，按以上顺序两次后，旋挖钻机带螺纹型的旋挖钻头4下至钻孔9的底部，慢钻搅20～30转左右(钻杆不停地上提下钻和左右摆动)，再下地雷型钻头你反复多次往外侧扩挤，根据抛填前后、挤压前后的孔深判断挤压效果，若溶洞7内漏水继续按以上顺序抛填水泥、水玻璃、碎石，并酌情加些黏土，此次应抛填较大量材料，其顶面基本与岩溶顶面持平(或略高)，然后用旋挖钻机按以上方法搅挤，搅挤到一定时间后，即停止作业2～3小时，待孔内填料和孔壁有一定强度后，即形成溶洞处理层8之后，再进行循环渐进作业施工，反复多次可填封溶洞孔壁。重复以上方法直至孔壁稳定为止，方可钻进下层岩板和溶洞处理，如图3所示。

9、钻孔达到设计深度后即开始清孔，并对成孔质量进行检查，满足设计要求后进行下步操作。

10、下放钢筋笼和导管，并进行二次清孔。

11、将顶管机吊入护筒，使其抱住护筒，并安放于略夯实的地面上，下铺50mm厚钢板垫底。

12、开始灌注混凝土，混凝土应连续灌注，第一次灌注完成后拆除料斗，开始上拔并拆除导管和护筒，拆除完毕后开始第二次灌注混凝土，从第一次灌注完混凝土开始拆导管至拆除两节护筒重新装回料斗约45～60分钟，以此循环推进灌注混凝土至混凝土灌注完毕。

13、最后一节子护筒在灌完混凝土后暂不拔起，待灌完桩2个小时后混凝土初凝时再拔起。

Claims (7)

1.一种旋挖钻全护筒跟进岩面钻进施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)地质勘探，确定待施工地面中基岩层和溶洞的位置；

(2)通过旋挖钻机驱动护筒钻进及旋挖钻旋挖掏土交替向下进行，且所述旋挖掏土深度不低于所述护筒的底部；

(3)当护筒底部距离基岩层1～2米时，停止护筒的向下旋挖，并向钻孔内装填刃脚填料，用旋挖钻将刃脚填料与土层混合后，待其凝固至一定强度形成连接基岩层及护筒底部的刃脚处理层，然后护筒和旋挖钻向下钻进刃脚处理层，直至与基岩层的顶部接触；

(4)旋挖钻单独向下旋挖进入基岩层，当旋挖钻接触溶洞时，向钻孔中装填溶洞填料并挤压溶洞，形成溶洞处理层，然后旋挖钻钻进溶洞处理层；

(5)旋挖深度达到指定标高后，开始安装钢筋笼、灌注混凝土，并上拔护筒，形成混凝土桩。

2.根据权利要求1所述的一种旋挖钻全护筒跟进岩面钻进施工方法，其特征在于，所述的护筒由多节组成子护筒，相邻子护筒之间通过螺栓固定，当一节子护筒的顶部距离地面30～50cm时，利用护筒夹持器夹持，然后在其上端固定连接另一节子护筒，然后继续向下旋挖。

3.根据权利要求1所述的一种旋挖钻全护筒跟进岩面钻进施工方法，其特征在于，所述的刃脚填料和溶洞填料均包括水泥、水玻璃和碎石，所述水泥、水玻璃及碎石的用量比为300kg：(8～12)kg：(0.8～1.5)m³。

4.根据权利要求1或3所述的一种旋挖钻全护筒跟进岩面钻进施工方法，其特征在于，形成所述的刃脚处理层的具体操作步骤如下：向钻孔内抛填刃脚填料，埋至护筒底部上1～2米，然后用旋挖钻机带螺纹型的旋挖钻头下钻，同时搅拌20～30转，再下扩孔钻头反复多次往孔外侧扩挤，待刃脚填料挤压至与护筒底部齐平，即停止搅拌，待2～3小时后凝固至一定强度，再进行后续钻进施工。

5.根据权利要求1或3所述的一种旋挖钻全护筒跟进岩面钻进施工方法，其特征在于，形成所述溶洞处理层的具体操作步骤如下：向钻孔中抛填溶洞填料，旋挖钻机带螺纹型的旋挖钻下至溶洞底钻搅20～30转，再用地雷型旋挖钻反复多次往外侧扩挤，根据抛填前后、挤压前后的孔深判断挤压效果，若溶洞漏水继续装填溶洞填料，直至溶洞填料的充满溶洞，停止搅拌，待2～3小时后凝固至一定强度，再进行后续钻进施工。

6.根据权利要求2所述的一种旋挖钻全护筒跟进岩面钻进施工方法，其特征在于，向护筒内灌注混凝土的具体步骤如下：灌注分段进行，每次灌注的混凝土为两节护筒的距离，每次灌注时混凝土应连续灌注，导管伸入护筒内，待每次灌注完成后拆除料斗，开始上拔并拆除导管和两节护筒，拆除完毕后开始下一次灌注混凝土，每次灌注完混凝土开始拆导管至拆除两节护筒重新装回料斗的时间控制在45～60分钟，以此循环推进灌注混凝土至混凝土灌注完毕。

7.根据权利要求6所述的一种旋挖钻全护筒跟进岩面钻进施工方法，其特征在于，最后一节护筒在灌完混凝土后不拔起，待灌完桩2小时后混凝土初凝时再拔起。