CN108678661A - 方形抗滑桩成孔方法以及成孔用方形钻头 - Google Patents

方形抗滑桩成孔方法以及成孔用方形钻头 Download PDF

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Abstract

方形抗滑桩成孔方法以及成孔用方形钻头,方法包括以下步骤:人工开挖出锁口的外轮廓,并在内侧支设模板,浇筑钢筋混凝土形成锁口;在锁口底面向下施工护壁,采用钢筋混凝土浇筑形成护壁;利用旋挖钻机的圆形钻头沿方形抗滑桩孔横截面的长度方向依序相连钻出至少一排圆形引孔,各排圆形引孔之间也相连,并且,方形抗滑桩孔的侧壁都与临近的圆形引孔的边缘相切;更换为方形钻头,利用旋挖钻杆的重力和旋挖钻机的动力头的下压力使方形钻头沿方形抗滑桩孔的轮廓线向下切削余土,直至满足设计要求。本发明采用旋挖钻机成孔矩形抗滑桩,可提高抗滑桩成孔效率,降低安全风险,同时成孔质量也有保证。

Description

方形抗滑桩成孔方法以及成孔用方形钻头
技术领域
本发明涉及建筑施工领域,具体地说,涉及一种方形抗滑桩成孔方法以及成孔用方形钻头。
背景技术
旋挖钻机是一种用于成孔作业的桩基施工设备,随着近几年国内基础工程的大力发展,旋挖钻机以其高效、快捷、环保、成孔质量高等优势得到了广泛的应用。旋挖钻机主要利用动力头驱动钻杆,并通过钻杆将动力头的驱动力与加压力传递至钻头来实现对地层的切削与钻进。高速公路方形抗滑桩一般设置在挖方边坡平台上或填方边坡坡脚处,用于加固边坡滑动面或收缩坡脚,由于目前的旋挖钻机的钻头均为圆形,主要用于圆柱桩孔的施工。因此,方形抗滑桩通常采用人工进行成孔。采用人工成孔方形抗滑桩施工周期长,安全隐患大,不利于边坡开挖后快速进行抗滑加固。
发明内容
为解决以上问题,本发明提供一种方形抗滑桩成孔方法,包括以下步骤:S1,抗滑桩锁口施工:人工开挖出锁口的外轮廓,并在内侧支设模板,浇筑钢筋混凝土形成锁口;S2,护壁施工:在锁口底面向下施工护壁,采用钢筋混凝土浇筑形成护壁;S3,采用圆形钻头钻圆形引孔:利用旋挖钻机的圆形钻头沿方形抗滑桩孔横截面的长度方向依序相连钻出至少一排圆形引孔,各排圆形引孔之间也相连,并且,方形抗滑桩孔的侧壁都与临近的圆形引孔的边缘相切;S4,采用方形钻头扫孔:更换为方形钻头,利用旋挖钻杆的重力和旋挖钻机的动力头的下压力使得方形钻头沿方形抗滑桩孔的轮廓线向下切削余土,当切削的土体堆积到难以下压时,更换为圆形钻头,循环液体将桩孔内渣土清除,然后,更换为方形钻头继续修正方形抗滑桩孔的轮廓,直至满足设计要求。
优选地,所述护壁内部敷设有钢筋网片。
优选地,所述相连是指相邻的圆形引孔的边缘相切或相互搭接。
优选地,根据不同的地质情况采用不同直径的圆形钻头,其中,对于坚硬地层,选用的圆形钻头应能使得沿方形抗滑桩孔横截面的长度方向依序相连钻出至少三排圆形引孔;对于中硬地层,选用的圆形钻头应能使得沿方形抗滑桩孔横截面的长度方向依序相连钻出至少两排圆形引孔;对于软地层,选用圆形钻头的直径与待成孔的方形抗滑桩孔的宽度一致;对于不均匀地层,根据地质构造不同选用不同直径的圆形钻头。
一种方形抗滑桩成孔用方形钻头,包括:交叉连接的纵向支撑和横向支撑,基板,以方形轮廓包围纵向支撑和横向支撑,且基板的内侧与纵向支撑和横向支撑的端部连接为一体;多个第一切削刀片,沿周向设置在所述基板的外壁上;连接套,所述连接套的一端与纵向支撑和/或横向支撑连接为一体,所述连接套的另一端与旋挖钻杆连接在一起。
优选地,在所述方形轮廓的四个角都设置有边角支撑板,所述边角支撑板与方形轮廓的两个侧边形成三角形区域,并且,从连接套的外壁向四个边角还延伸出加强筋。
优选地,边角支撑板为镂空的形式,以便于切削的土体能够从镂空处漏出,并且,从边角支撑板向对应的方形轮廓的边角线延伸出一个第二切削刀片。
优选地,连接套包括同心地套设在一起的内套和外套,在内套和外套之间设置有多个滚珠,内套具有与旋挖钻杆的横截面轮廓相配合的形状和尺寸,外套与纵向支撑和横向支撑连接为一体,所述内套套设并固定在圆形钻头上方的旋挖钻杆上,通过一趟钻进完成钻引孔和扫孔工作。
优选地,在与方形抗滑桩孔横截面尺寸一致的方形钻头上设置有两个连接套,每个连接套的内套分别与一个旋挖钻杆连接,通过两个旋挖钻机分别驱动两个旋挖钻杆旋转,进而带动两个圆形钻头旋转钻出引孔,并且,两个圆形钻头上方的方形钻头同时切削余下的土体。
优选地,方形钻头的基板所围成的方形轮廓是从下至上尺寸逐渐缩小的锥形。
本发明采用旋挖钻机成孔矩形抗滑桩,可提高抗滑桩成孔效率,缩短施工周期,降低安全风险,同时成孔质量也有保证。根据不同地质,采用不同直径的圆形钻头和钻孔排列形式,能够提高施工效率以及成孔质量。方形钻头结构简单、使用方便。且方形钻头可以设置在圆形钻头上方的旋挖钻杆上,可以一趟钻进即完成钻孔和扫孔的工作,进一步提升成孔效率。还进一步地,可以将与方形抗滑桩孔轮廓一致的方形钻头上设置两个圆形钻头,通过两个旋挖钻机分别驱动圆形钻头钻进,而方形钻头则同时随着旋挖钻杆向下移动进行扫孔,进一步提升成孔效率。
附图说明
通过结合下面附图对其实施例进行描述,本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。
图1-1是表示本发明实施例的硬地层的钻孔排列布置图;
图1-2是表示本发明实施例的较硬地层的钻孔排列布置图;
图1-3是表示本发明实施例的软地层的钻孔排列布置图;
图1-4是表示本发明实施例的不均匀地层的钻孔排列布置图;
图2-1是表示本发明实施例的方形钻头的正视图;
图2-2是表示本发明实施例的方形钻头的侧视图;
图2-3是表示本发明实施例的方形钻头的俯视图;
图2-4是表示本发明实施例的具有第二切削刀片的方形钻头的俯视图;
图3是表示本发明实施例的方形钻头的连接套的横截面图;
图4-1是表示本发明实施例的组合钻头钻进示意图一;
图4-2是表示本发明实施例的组合钻头钻进示意图二。
具体实施方式
下面将参考附图来描述本发明所述的方形抗滑桩成孔方法以及成孔用方形钻头的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到,在不偏离本发明的精神和范围的情况下,可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此,附图和描述在本质上是说明性的,而不是用于限制权利要求的保护范围。此外,在本说明书中,附图未按比例画出,并且相同的附图标记表示相同的部分。
本实施例的方形抗滑桩成孔方法适用于横截面是长方形、正方形、矩形的抗滑桩孔成孔,该方法包括以下步骤:
S1抗滑桩锁口施工:在待成孔的方形抗滑桩孔的位置人工开挖出锁口的外轮廓,并在内侧支设钢模板,浇筑钢筋混凝土形成锁口。锁口用于为旋挖钻机提供作业平台,并可以为旋挖钻杆导向。
S2护壁施工:在锁口底面向下施工护壁,护壁采用钢筋混凝土浇筑,优选地,可以在内部敷设钢筋网片。
S3采用圆形钻头钻圆形引孔:利用旋挖钻机的圆形钻头沿方形抗滑桩孔横截面的长度方向依序相连钻出至少一排圆形引孔101,各排圆形引孔101之间也相连,并且,方形抗滑桩孔的侧壁都与临近的圆形引孔101的边缘相切。其中,所述相连是指相邻的圆形引孔101的边缘相切或相互搭接。如图1-1所示,沿方形抗滑桩孔的长度方向形成三排圆形引孔101。三排圆形引孔101沿方形抗滑桩孔的宽度方向相互搭接。
S4采用方形钻头扫孔:调整旋挖钻杆垂直度,利用旋挖钻杆的重力和动力头的下压力向下压方形钻头,沿设计的抗滑桩孔的轮廓线向下切削余土。当切削的土体堆积较多时,更换为圆形钻头,循环液体将孔内渣土清除,然后再使用方形钻头继续修正方形抗滑桩孔轮廓,直至成型满足设计要求。
在一个可选实施例中,步骤3中,根据不同的地质情况采用不同直径的圆形钻头。如图1-1所示,对于坚硬地层,指结构致密硬度较高的岩石层,选用的圆形钻头应能使得沿方形抗滑桩孔横截面的长度方向依序相连钻出至少三排圆形引孔101。优选地,圆形钻头直径不大于80cm。如图1-2所示,对于中硬地层,选用的圆形钻头应能使得沿方形抗滑桩孔横截面的长度方向依序相连钻出至少两排圆形引孔101。优选地,圆形钻头直径不大于120cm。如图1-3所示,对于软地层,一般指泥土层和沙层等结构松散松软的地层,选用圆形钻头的直径与待成孔的方形抗滑桩孔的宽度一致。多个圆形引孔101沿着待成孔的方形抗滑桩孔横截面的长度方向依序相连设置,且多个圆形引孔101的相连延伸的长度与待成孔的方形抗滑桩孔的长度一致。
对于方形抗滑桩孔不均匀地层,即包含两种以上不同的地质构造,根据地质构造不同选用不同直径的圆形钻头,如图1-4所示,对于地质坚硬的地层,选用直径较小的圆形钻头,形成较小的圆形引孔101,对于土质地质,选用直径较大的圆形钻头,形成较大的圆形引孔101。
下面以具体实例来说明一下方形抗滑桩孔施工方法。
1)抗滑桩锁口施工:采取现浇钢筋混凝土圈梁形式,圈梁宽为60cm,其高度超出地面60cm。具体操作是人工开挖出外轮廓,内侧立单面钢模板浇筑钢筋混凝土。锁口用于为旋挖钻机提供作业平台,并为钻机起导向作用。优选地,考虑到首个圆形引孔成形后,再施工时旋挖钻可能会因局部土压力而产生小范围偏位,为保证有效桩身截面,锁口尺寸设计为3.2m×2.2m。
2)护壁施工:在锁口底面向下施做1m高护壁,护壁采用钢筋混凝土浇筑,内部敷设直径12mm,长X宽为10cm×10cm的钢筋网片,护壁混凝土厚度为20cm。
3)采用圆形钻头钻圆形引孔:在锁口顶部铺设1m厚粘土,避免钻机履带直接与锁口接触,锁口强度达到设计强度要求后钻机就位。根据地质条件、桩孔径选用圆形钻头,沿方形抗滑桩孔横截面的长度方向依序相连钻出至少一排圆形引孔,各排圆形引孔之间也相连,并且,方形抗滑桩孔的侧壁都与临近的圆形引孔的边缘相切。
4)采用方形钻头扫孔:方形钻头要有一定的刚度和强度,确保扫孔过程中钻头不变形。将旋挖钻圆形钻头卸下,换上方形钻头,调整好旋挖钻杆垂直度,沿抗滑桩孔设计的开挖轮廓线向下切削余土,当切削的土体堆积较多时,更换圆形钻头将孔内渣土清除,然后再使用方形钻头继续修正抗滑桩孔,直到成型满足设计要求。
以上是说明了方形抗滑桩成孔方法,下面再结合图2-1至图2-3来说明方形抗滑桩成孔用的方形钻头,该方形钻头包括正交交叉连接的纵向支撑13和横向支撑12,可以使用工字钢、槽钢等型钢来制作纵向支撑和横向支撑。图2-1中以两根间隔设置的工字钢作为纵向支撑13,以两根间隔设置的工字钢作为横向支撑12,且纵向支撑13与横向支撑12是正交交错连接的。用基板15以方形轮廓包围纵向支撑13和横向支撑12。且基板15的内侧与纵向支撑13和横向支撑12的端部通过焊接连接为一体。在基板15的外壁上沿周向还设置有多片第一切削刀片17。第一切削刀片17可以是采用螺栓连接或焊接的方式固定在基板15的外壁上。在方形的中心设置有与旋挖钻杆连接的连接套11。为加强方形钻头的结构,在方形的四个角都设置有边角支撑板16,边角支撑板16与方形轮廓的两个侧边形成三角形区域。从连接套11的外壁向四个边角还延伸出加强筋14。
方形钻头通过上部焊接的连接套11与旋挖钻杆连接固定在一起。工作时,旋挖钻杆的自重及动力头的加压力传递至方形钻头的第一切削刀片17上,第一切削刀片17切入方形轮廓未钻除的土体,从而完成对方形抗滑桩孔的侧壁的修整。当切削的土体堆积较多时,更换圆形钻头,并循环清洗,将方形抗滑桩孔内的渣土清除。然后再使用方形钻头继续修正抗滑桩孔,直至修整为方形。
在一个可选实施例中,随着钻进深度的加深,泥土挤压密实后,会形成较大的阻力,造成方形钻头钻进困难。因此,将边角支撑板16设置为镂空的形式,以便于切削的土体能够从镂空处漏出,防止大量土体堆积,减少方形钻头钻进的阻力。
在一个可选实施例中,如图1-4所示,对于边角余土比较多的情况,为加快土体切割分散,从边角支撑板16向对应的方形轮廓的边角线延伸出一个第二切削刀片18。该第二切削刀片18通过对土体的切割,能够加快边角的余土切割分散。更有利于土体从边角支撑板16的镂空处漏出。
在一个可选实施例中,第一切削刀片17和第二切削刀片18的下边缘为锯齿状。
在一个可选实施例中,在使用圆形钻头钻除土体后,还要更换方形钻头来继续清除余土。为加快施工效率,可以将方形钻头设置在圆形钻头上方的旋挖钻杆上,形成组合钻头。在圆形钻头进行钻进的同时,方形钻头可以同时对余土进行切削。下面结合图3、图4-1和图4-2来具体说明。如图3所示,连接套11包括同心地套设在一起的内套111和外套112。在内套111和外套112之间设置有多个滚珠113。内套111具有与旋挖钻杆的横截面轮廓相配合的形状和尺寸。例如,旋挖钻杆的横截面为四方形,则连接套11的内孔也是四方形,且与旋挖钻杆的横截面尺寸相同。在使用时,将内套111套设在圆形钻头上方的旋挖钻杆上,由于其相互配合的四方形轮廓,在旋挖钻杆带动圆形钻头旋转时,内套111也跟随旋转,而外套112则不会受到转矩,因此,外套112并无旋转趋势。将外套112与纵向支撑13和横向支撑12连接为一体。方形钻头可以在圆形钻头向下钻进的过程中就清除土体。当然,此处的方形钻头的外形轮廓应比方形抗滑桩孔横截面的尺寸小,以便于圆形钻头向下钻进。如图4-1所示,圆形钻头的直径与方形抗滑桩孔横截面的宽度一致,方形钻头的宽度也和方形抗滑桩孔横截面的宽度一致,而方形钻头的长度则是方形抗滑桩孔横截面的长度的一半。左侧的第一圆形钻头201和第一方形钻头2011共同向下钻进,在完成钻进后,上提并将组合钻头移到右侧需要位置,再次向下钻进,仅需要两次钻进即可形成方形抗滑桩孔。
进一步地,为便于方形钻头向上提起,可以将方形钻头的基板15做成从下至上尺寸逐渐缩小的锥形。锥形的基板15在上提方形钻头时起到导向作用,防止方形钻头卡滞在侧壁上。
进一步地,如图4-2所示,还可以是在与方形抗滑桩孔横截面尺寸一致的方形钻头上设置两个连接套,每个连接套的内套分别与一个旋挖钻杆连接,通过两个旋挖钻机分别驱动两个旋挖钻杆旋转,进而带动第二圆形钻头202和第三圆形钻头203旋转钻除土体,并且,两个圆形钻头上方的第二方形钻头204还可以同时切削余下的土体。当然,这种方式需要多台旋挖钻机,因此比较适于使用圆形钻头直径大的软地层。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种方形抗滑桩成孔方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,抗滑桩锁口施工:人工开挖出锁口的外轮廓,并在内侧支设模板,浇筑钢筋混凝土形成锁口;
S2,护壁施工:在锁口底面向下施工护壁,采用钢筋混凝土浇筑形成护壁;
S3,采用圆形钻头钻圆形引孔:利用旋挖钻机的圆形钻头沿方形抗滑桩孔横截面的长度方向依序相连钻出至少一排圆形引孔,各排圆形引孔之间也相连,并且,方形抗滑桩孔的侧壁都与临近的圆形引孔的边缘相切;
S4,采用方形钻头扫孔:更换为方形钻头,利用旋挖钻杆的重力和旋挖钻机的动力头的下压力使得方形钻头沿方形抗滑桩孔的轮廓线向下切削余土,当切削的土体堆积到难以下压时,更换为圆形钻头,循环液体将桩孔内渣土清除,然后,更换为方形钻头继续修正方形抗滑桩孔的轮廓,直至满足设计要求。
2.根据权利要求1所述的方形抗滑桩成孔方法,其特征在于,所述护壁内部敷设有钢筋网片。
3.根据权利要求1所述的方形抗滑桩成孔方法,其特征在于,所述相连是指相邻的圆形引孔的边缘相切或相互搭接。
4.根据权利要求1所述的方形抗滑桩成孔方法,其特征在于,
根据不同的地质情况采用不同直径的圆形钻头,其中,对于坚硬地层,选用的圆形钻头应能使得沿方形抗滑桩孔横截面的长度方向依序相连钻出至少三排圆形引孔;
对于中硬地层,选用的圆形钻头应能使得沿方形抗滑桩孔横截面的长度方向依序相连钻出至少两排圆形引孔;
对于软地层,选用圆形钻头的直径与待成孔的方形抗滑桩孔的宽度一致;
对于不均匀地层,根据地质构造不同选用不同直径的圆形钻头。
5.一种方形抗滑桩成孔用方形钻头,其特征在于,包括:
交叉连接的纵向支撑和横向支撑,
基板,以方形轮廓包围纵向支撑和横向支撑,且基板的内侧与纵向支撑和横向支撑的端部连接为一体;
多个第一切削刀片,沿周向设置在所述基板的外壁上;
连接套,所述连接套的一端与纵向支撑和/或横向支撑连接为一体,所述连接套的另一端与旋挖钻杆连接在一起。
6.根据权利要求5所述的方形抗滑桩成孔用方形钻头,其特征在于,在所述方形轮廓的四个角都设置有边角支撑板,所述边角支撑板与方形轮廓的两个侧边形成三角形区域,并且,从连接套的外壁向四个边角还延伸出加强筋。
7.根据权利要求6所述的方形抗滑桩成孔用方形钻头,其特征在于,边角支撑板为镂空的形式,以便于切削的土体能够从镂空处漏出,并且,
从边角支撑板向对应的方形轮廓的边角线延伸出一个第二切削刀片。
8.根据权利要求5所述的方形抗滑桩成孔用方形钻头,其特征在于,
连接套包括同心地套设在一起的内套和外套,在内套和外套之间设置有多个滚珠,内套具有与旋挖钻杆的横截面轮廓相配合的形状和尺寸,外套与纵向支撑和横向支撑连接为一体,
所述内套套设并固定在圆形钻头上方的旋挖钻杆上,通过一趟钻进完成钻引孔和扫孔工作。
9.根据权利要求5所述的方形抗滑桩成孔用方形钻头,其特征在于,
在与方形抗滑桩孔横截面尺寸一致的方形钻头上设置有两个连接套,每个连接套的内套分别与一个旋挖钻杆连接,通过两个旋挖钻机分别驱动两个旋挖钻杆旋转,进而带动两个圆形钻头旋转钻出引孔,并且,两个圆形钻头上方的方形钻头同时切削余下的土体。
10.根据权利要求5所述的方形抗滑桩成孔用方形钻头,其特征在于,方形钻头的基板所围成的方形轮廓是从下至上尺寸逐渐缩小的锥形。
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