CN108589707A - 一种全套管长螺旋钻与旋挖钻组合式施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全套管长螺旋钻与旋挖钻组合式施工工法，首先全套管长螺旋钻机对准桩位，套管和螺旋钻杆同时旋转下沉；套管进入硬岩石层后，套管留在孔内，提升螺旋钻杆，取土完毕，移机；然后旋挖钻机就位，对套管以下硬岩石层部分进行成孔作业；成孔完毕后，旋挖钻机移至下一根套管内进行硬岩石部分成孔，与全套管长螺旋钻机水平作业；将钢筋笼吊装至孔内，钢筋笼在套管底部安放到位后，向桩孔内灌注混凝土；待混凝土灌注至计算标高后，停止灌注；最后全套管长螺旋桩机就位，提升拔除套管，成桩结束。本发明提供的施工工法同时利用了全套管长螺旋钻机和旋挖钻机各自的技术优势，具有绿色环保、效率高、质量可靠、噪声小、节约成本的优点。

Description

一种全套管长螺旋钻与旋挖钻组合式施工工法

技术领域

本发明涉及一种用于钻孔灌注桩、咬合桩等施工的全套管长螺旋钻与旋挖钻组合式CRP(Casing augerRotary drill Pile)的灌注桩施工方法，属于土木工程技术领域。

背景技术

灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。

目前，钻孔灌注桩施工的常规机械设备为旋挖钻机、GPS钻机、冲孔桩机等。但上述设备施工效率低，成孔过程中需要泥浆护壁防止塌孔，存在泥浆排放污染问题，且成桩质量较差，桩身垂直度低，存在易塌孔、扩孔、缩颈、孔底残渣厚等工艺弊病。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种绿色环保、施工效率高、质量可靠、噪声小、节约成本、适合各类地质条件的钻孔灌注桩施工工法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种全套管长螺旋钻与旋挖钻组合式施工工法，其特征在于，该方法由以下5个步骤组成：

步骤1：全套管长螺旋钻机对准桩位，全套管长螺旋钻机的套管和螺旋钻杆同时旋转下沉；

步骤2：套管进入硬岩石层后，套管留在孔内，提升螺旋钻杆，取土完毕，移机；

步骤3：旋挖钻机就位，对套管以下硬岩石层部分进行成孔作业；成孔完毕后，旋挖钻机移至下一根套管内进行硬岩石部分成孔，与全套管长螺旋钻机水平作业；

步骤4：将钢筋笼吊装至孔内；钢筋笼在套管底部安放到位后，向钢筋笼内灌注混凝土；待混凝土灌注至计算标高后，停止灌注；

步骤5：全套管长螺旋桩机就位，将压笼器吊入套管内，全套管长螺旋桩机的螺旋钻头顶伸至压笼器，钢筋笼吊筋挂于螺旋钻头上，提升拔除套管，成桩结束。

优选地，所述步骤1中，全套管长螺旋钻机的钻头中心与桩位偏差控制在20mm范围内，确保全套管长螺旋钻机及套管的垂直度；全套管长螺旋钻机采用自动监测垂直度的系统，并通过钻机桅杆及底盘套管液压抱闸调节，以确保全套管长螺旋钻机及套管的垂直度控制在1/300以内，防止钻杆在套管内无法顺利下钻。

优选地，所述步骤1中，螺旋钻杆的叶片与套管之间的距离小于20mm。

优选地，所述步骤2中，移机是指：钻机移至上一根桩已灌注完毕的桩孔，拔出套管，然后移至下一根新桩进行下套管、取土流水作业。

优选地，所述步骤3中，硬岩石层部分成孔作业时，无需泥浆护壁。

优选地，所述步骤3中，为防止旋挖钻机成孔完毕后，旋挖钻机的桶形钻头提升时与套管底部相碰卡住，套管底部与桶形钻头顶部均设计成坡口。

优选地，所述步骤3中，成孔完成后，进行孔深检测；若沉渣厚度大于设定阈值，则采用旋挖捞砂斗进行清渣。

优选地，所述步骤3中，成孔完成后，采用专用刷壁器清除套管内的泥皮，确保泥皮厚度≤5mm。

优选地，所述步骤5中，拔出套管前，安装压笼器，防止拔管时将套管底部的钢筋笼带起。

本发明提供的全套管长螺旋钻与旋挖钻组合式施工工法同时利用了全套管长螺旋钻机和旋挖钻机各自的技术优势，取长补短，组合施工，并通过套管与钻杆垂直度控制技术得以实现该工法。相比现有技术，本发明提供的全套管长螺旋钻与旋挖钻组合式施工工法具有如下有益效果：

1、采用钢套管护壁、螺旋钻杆取土，无泥浆排放，绿色环保；

2、节约泥浆外运费；成桩孔径规整，有效控制充盈系数，节约混凝土；

3、采用钢套管护壁，无塌孔、扩孔、缩颈等现象，成桩质量好；

4、采用套管旋转切割+螺旋钻杆取土，无挤土、无塌孔、无振动，施工噪声低，对周边环境影响小；

5、长螺旋取土，施工效率高；

6、旋挖钻机功率大，适合进行入岩作业，且在岩层内施工，不存在塌孔、扩孔等现象，无需泥浆护壁，适合各类地质条件；

7、旋挖钻机可在钢套管内施工，且施工最大深度为80米，克服了全套管钻机施工深度不足的弊端。

附图说明

图1为本实施例提供的全套管长螺旋钻与旋挖钻组合式施工工法的施工流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

本发明提供了一种全套管长螺旋钻与旋挖钻组合式施工工法，其同时利用了全套管长螺旋钻机和旋挖钻机各自的技术优势，取长补短，组合施工。

全套管长螺旋钻机的技术优势如下：①采用全套管对桩孔护壁，无需使用泥浆，避免泥浆排放污染，绿色环保，钢套管护壁能避免塌孔、缩颈等弊端，还能有效控制混凝土充盈系数，节约材料；②该钻机机架高度约40m，双动力头可升至顶部，在下动力头将整根套管下沉的同时，上动力头进行长螺旋钻杆取土作业，套管无需分节压入，长螺旋钻杆取土快速，能大幅度提高施工工效，节约机械、人工成本。

全套管长螺旋钻机的技术劣势如下：①受机架高度影响，最大施工深度为32米；②受设备工艺及性能影响，在强度大于20MPa的岩层内施工困难。

旋挖钻机的技术优势如下：①采用伸缩钻杆，最大施工深度为80米，可在套管内施工；②入岩能力强，强度150MPa内的岩层均可施工。

旋挖钻机的技术劣势如下：①需采用泥浆护壁，存在泥浆排放污染、塌孔、缩颈等弊端，混凝土充盈系数无法控制。②每次抓取桩孔内的渣土有限，需来回往复取土，施工速度较慢。

本发明全套管长螺旋钻与旋挖钻组合式施工工法的具体步骤如下：

1、测量定位

(1)根据测量控制点使用全站仪进行实地放样，做好标志，在进行自检后请监理进行复核，并及时办理复核手续。

(2)根据现场控制水准点，利用水准仪测出地面标高，计算出钻孔深度、吊筋长度，以控制桩顶标高、桩长以及钢筋笼标高，并做好记录，以备查阅。

2、钻机就位

(1)复测桩位；

(2)钻机就位、调平，钻头中心与桩位偏差控制在20mm范围内，钻机采用自动监测垂直度的系统，并可通过钻机桅杆及底盘套管液压抱闸调节，以确保其垂直度控制在1/300以内，防止钻杆在套管内无法顺利下钻。

(3)桩基施工净间距需满足≥2D(D指单根桩区域直径，即一根桩施工完成后，与下一根桩间的净距离需大于两倍桩径，防止刚施工完的桩还未完全凝固，发生窜孔)，且相邻两根桩施工时间间隔不小于48小时。并合理布置施工流程，机械交叉施工，注意施工安全。

(4)套管外径需保证不小于桩径，钻头采用专用的铲型钻头，在钻头焊接钨钢合金牙齿，斜向切割土体，随螺旋叶片的上升土体排出孔口。螺旋钻杆叶片与套管之间的距离差小于20mm，当距离过大时，取土不彻底，施工时钻杆左右摇晃。

3、成孔

(1)钻机就位后，桩架垂直度调整好后，对好桩位，启动钻机，先钻0.5～1.0m深，检查一切正常后，再继续钻进，套管和螺旋钻杆同时旋转下沉，土块随螺旋叶片上升排出孔口。

(2)钻进过程中，排出孔口的土应及时清除运走，排土口下方搭设可移动式围挡控制下落土体扩散；如排出土体为粉性土、砂砾土，可采用伸缩漏斗排渣。

(3)全套管与长螺旋钻头进入硬岩层后，在原深度处空钻清土，空钻数圈后，提升螺旋钻杆取土。

(4)全套管长螺旋钻机移机，全套管长螺旋钻机移至上一根桩已灌注完毕的桩孔，拔出套管，然后移至下一根新桩进行下套管、取土作业。

(5)旋挖钻机就位，对套管以下硬岩石层部分进行成孔作业(硬岩石层成孔无需泥浆护壁)，成孔完毕后，钻机移至下一根套管内进行硬岩石成孔，与全套管长螺旋钻机水平作业。

(6)孔深检测，若沉渣较厚，则采用旋挖捞砂斗进行清渣。

(7)针对套管内壁可能存在的粘附土，采用刷壁器清除套管内泥皮，刷壁次数≥2次。刷壁器第二次下沉刷壁应旋转90°，均匀刷除套管内壁泥皮，确保泥皮厚度≤5mm。

4、钢筋笼制作及吊放

(1)钢筋笼预先制作，保护层垫块需按要求设置，并根据开孔单确定吊筋长度，技术员进行验收后再通知监理验收；

(2)钢筋笼采用多点起吊，用50T履带吊整笼吊装。平缓下放钢筋笼，吊筋挂于套管口。钢筋笼安装标高允许偏差±100mm。

5、砼灌注

(1)安放混凝土导管，混凝土导管底口距孔底约0.5m；

(2)混凝土运输至现场后进行塌落度测试，控制塌落度在180mm±20mm范围内；

(3)混凝土初灌量应能保证混凝土灌入后，混凝土导管埋入混凝土深度不小于1m；

(4)混凝土超灌量根据开孔单计算量进行灌注；

(5)逐步拔除混凝土导管，混凝土导管埋入混凝土面的深度不得小于2m；6、提升套管

(1)安装压笼器；

(2)桩机就位，钻头顶伸至压笼器，钢筋笼吊筋挂于螺旋钻头上；

(3)提升拔除套管。

以长30m桩为例，钻孔灌注桩施工工艺对比如下表：

由上表可知，与冲击钻、潜水钻等传统工艺以及旋挖工艺相比，本发明提供的全套管长螺旋钻与旋挖钻组合式施工工法的施工效率高，无泥浆、场地整洁、绿色环保，对周边环境影响小，桩身垂直度高，桩体质量可靠，且能节约成本。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种全套管长螺旋钻与旋挖钻组合式施工工法，其特征在于，该方法由以下5个步骤组成：

步骤1：全套管长螺旋钻机对准桩位，全套管长螺旋钻机的套管和螺旋钻杆同时旋转下沉；

步骤2：套管进入硬岩石层后，套管留在孔内，提升螺旋钻杆，取土完毕，移机；

步骤3：旋挖钻机就位，对套管以下硬岩石层部分进行成孔作业；成孔完毕后，旋挖钻机移至下一根套管内进行硬岩石部分成孔，与全套管长螺旋钻机水平作业；

步骤4：将钢筋笼吊装至孔内；钢筋笼在套管底部安放到位后，向钢筋笼内灌注混凝土；待混凝土灌注至计算标高后，停止灌注；

步骤5：全套管长螺旋桩机就位，将压笼器吊入套管内，全套管长螺旋桩机的螺旋钻头顶伸至压笼器，钢筋笼吊筋挂于螺旋钻头上，提升拔除套管，成桩结束。

2.如权利要求1所述的一种全套管长螺旋钻与旋挖钻组合式施工工法，其特征在于：所述步骤1中，全套管长螺旋钻机的钻头中心与桩位偏差控制在20mm范围内；全套管长螺旋钻机采用自动监测垂直度的系统，并通过钻机桅杆及底盘套管液压抱闸调节，以确保全套管长螺旋钻机的垂直度控制在1/300以内。

3.如权利要求1所述的一种全套管长螺旋钻与旋挖钻组合式施工工法，其特征在于：所述步骤1中，螺旋钻杆的叶片与套管之间的距离小于20mm。

4.如权利要求1所述的一种全套管长螺旋钻与旋挖钻组合式施工工法，其特征在于：所述步骤2中，移机是指：钻机移至上一根桩已灌注完毕的桩孔，拔出套管，然后移至下一根新桩进行下套管、取土作业。

5.如权利要求1所述的一种全套管长螺旋钻与旋挖钻组合式施工工法，其特征在于：所述步骤3中，硬岩石层部分成孔作业时，无需泥浆护壁。

6.如权利要求1所述的一种全套管长螺旋钻与旋挖钻组合式施工工法，其特征在于：所述步骤3中，为防止旋挖钻机成孔完毕后，旋挖钻机的桶形钻头提升时与套管底部相碰卡住，套管底部与桶形钻头顶部均设计成相切坡口。

7.如权利要求1所述的一种全套管长螺旋钻与旋挖钻组合式施工工法，其特征在于：所述步骤3中，成孔完成后，进行孔深检测；若沉渣厚度大于设定阈值，则采用旋挖捞砂斗进行清渣。

8.如权利要求1所述的一种全套管长螺旋钻与旋挖钻组合式施工工法，其特征在于：所述步骤3中，成孔完成后，采用刷壁器清除套管内的泥皮，确保泥皮厚度≤5mm。

9.如权利要求1所述的一种全套管长螺旋钻与旋挖钻组合式施工工法，其特征在于：所述步骤5中，拔出套管前，安装压笼器，用于防止拔管时将套管底部的钢筋笼带起。