CN109655338A - 控制嵌岩桩嵌岩质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及嵌岩桩的技术领域，公开了控制嵌岩桩嵌岩质量的方法，步骤包括随机选取M个公称直径为R的初始岩石碎块并放置在具有加压头的压石器中，加压头自上而下对初始岩石碎块持续加压至设定压力值，并保持至设定时间段后卸载加压头压力；将被加压后的初始岩石碎块放置在方孔筛上，筛除被压碎的岩石细粒，并得到剩余岩石碎块的数量为N1；继续钻进嵌岩桩孔至设定深度后，重复上述步骤，并得到剩余岩石碎块N2；计算系数Kn＝M/Nn；如果K1和K2的数量超过设定值，且K1≤K2，终止钻孔；反之，则继续重复上述步骤，直至K1和Kn的数量超过设定值，且K1≤Kn，此时，说明嵌岩效果较佳，终止钻孔；通过数据获得岩层信息，可以更加直观可靠反映嵌岩层的整体性状。

Description

控制嵌岩桩嵌岩质量的方法

技术领域

本发明专利涉及嵌岩桩的技术领域，具体而言，涉及控制嵌岩桩嵌岩质量的方法。

背景技术

灌注桩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，而上述灌注桩的下端有一定长度嵌入岩体中的桩称为嵌岩桩。

目前，嵌岩桩的施工过程中，首先要根据地质勘查报告对钻孔深度做一个预判，并采用一桩一孔的方法查明桩端下石灰岩的溶洞发育及分布形状，通过翻渣以及声音来判断是否入孔，并且根据施工现场有经验的工人做出比较准确的入岩深度。

现有技术中，嵌岩桩入岩及终孔判断过于依赖经验，一桩一孔勘探成本较高，成桩后钻孔取芯检验只能发现问题但整改困难，钻孔取样只能反映一个点的岩层性状等一系列现象，不利于嵌岩桩嵌岩质量的控制。

发明内容

本发明的目的在于提供控制嵌岩桩嵌岩质量的方法，旨在解决现有技术中，嵌岩桩入岩及终孔判断过于依赖经验，存在不利于嵌岩桩嵌岩质量的控制的问题。

本发明是这样实现的，控制嵌岩桩嵌岩质量的方法，包括以下施工步骤：

1)、在钻进嵌岩桩孔的过程中，将钻取的初始岩石碎块洗净，随机选取M个公称直径为R的初始岩石碎块放置在压石器中，所述压石器具有对初始岩石碎块加压作用的加压头；

2)、所述加压头自上而下对所述压石器内的初始岩石碎块持续加压至设定压力值，当所述加压头加压至设定压力值后，保持加压状态至设定时间段后，所述加压头卸载压力；

3)、将所述压石器内被加压后的初始岩石碎块放置在方孔筛上，筛除被压碎的岩石细粒，并得到剩余岩石碎块的数量为N1；

4)、计算系数K1＝M/N1；

5)、继续钻进嵌岩桩孔至设定深度后，重复施工步骤1)、2)以及3)，并得到剩余岩石碎块N2；

6)、计算系数K2＝M/N2；

7)、比较K1和K2，如果K1和K2的数量超过设定值，且K1≤K2，则说明嵌岩效果较佳，可以终止钻进嵌岩桩孔；反之，则继续重复施工步骤1)、2)以及3)，并得到第n次的剩余岩石碎块Nn，并得到计算系数Kn＝M/Nn，直至K1和Kn的数量超过设定值，且K1≤Kn，则说明嵌岩效果较佳，可以终止钻进嵌岩桩孔。

进一步的，所述初始岩石碎块的公称直径R的范围为20mm-40mm之间。

进一步的，所述方孔筛的方孔直径范围为4mm-6mm之间。

进一步的，在所述施工步骤2)中，所述加压头在100秒之内均匀加压，直至所述加压头的施加压力达到地质勘察报告中该场地持力层岩石芯样单轴抗压强度标准值的一半，则停止加压。

进一步的，在所述施工步骤2)中，当所述加压头的施加压力达到地质勘察报告中该场地持力层岩石芯样单轴抗压强度标准值的一半时，所述加压头保持加压状态不低于10秒后，所述加压头卸载压力。

进一步的，所述压石器包括容器，所述容器内具有上端开口的容腔，所述施工步骤1)中的初始岩石碎块置于所述容器的容腔中；所述加压头的底部具有下压端面，所述加压头的顶部朝上凸起延伸，形成有连接动力元件的连接轴；所述动力元件驱动所述加压头在所述容器内的容腔下压，所述加压头的下压端面抵压着初始岩石碎块，对所述容腔内的初始岩石碎块施加压力。

进一步的，所述加压头的外周具有圆周侧壁，所述圆周侧壁与所述容腔的侧壁之间具有间隙；沿自下而上的方向，所述加压头的圆周侧壁朝内逐渐倾斜布置。

进一步的，所述加压头的底部具有外凸环，所述外凸环环绕在所述下压端面的外周，所述外凸环具有朝向所述容腔底部布置的底端面，沿自外而内的方向，所述外凸环的底端面朝上倾斜布置。

进一步的，所述下压端面呈圆盘状，所述加压头的下压端面凸设有多个下压环，多个所述下压环依序嵌套间隔布置，多个所述下压环均与所述下压端面同心布置，且所述下压环的凸出深度低于所述外凸环的凸出深度；所述下压环具有朝向所述容腔底部的下表面，所述下压环的下表面朝上凹陷，形成下端开口的凹槽环，所述凹槽环沿着所述下压环的下表面环绕。

进一步的，所述容器的底部连接有呈水平布置的直线振动器，所述直线振动器与所述容器下部的外周连接，且两个所述直线振动器呈交叉布置，在所述施工步骤1)中，初始岩石碎块放置在所述压石器的容器中后，两个所述直线振动器在不同方向驱动所述容器水平振动；所述容腔的底部覆盖有弹性层。

与现有技术相比，本发明提供的控制嵌岩桩嵌岩质量的方法，在钻进嵌岩桩孔的过程中，每钻至一定深度时，就取一定量的初始岩石碎块进行压碎试验，得到试验指标，待钻进至设计要求的深度时，再次取样进行试验，通过比较两次试验的指标差异，判定嵌岩质量，继而判断是否终孔，这样，可以减少目前嵌岩桩入岩及终孔判断对经验的依赖，同时了避免一桩一孔的施工步骤，能有效降低勘探成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的控制嵌岩桩嵌岩质量的方法的压石器的剖视示意图；

图2是本发明实施例提供的控制嵌岩桩嵌岩质量的方法的加压头的仰视示意图；

图3是本发明实施例提供的控制嵌岩桩嵌岩质量的方法的加压头的剖切示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照图1-3所示，为本发明提供的较佳实施例。

本发明提供的控制嵌岩桩嵌岩质量的方法，可以用于终孔或继续钻进的判断，从而控制嵌岩桩嵌岩质量。

控制嵌岩桩嵌岩质量的方法，包括以下施工步骤：

1)、在钻进嵌岩桩孔的过程中，将钻取的初始岩石碎块洗净，随机选取M个公称直径为R的初始岩石碎块放置在压石器10中，压石器10具有对初始岩石碎块加压作用的加压头11；

2)、加压头11自上而下对压石器10内的初始岩石碎块持续加压至设定压力值，当加压头11加压至设定压力值后，保持加压状态至设定时间段后，加压头11卸载压力；

3)、将压石器10内被加压后的初始岩石碎块放置在方孔筛上，筛除被压碎的岩石细粒，并得到剩余岩石碎块的数量为N1；

4)、计算系数K1＝M/N1；

5)、继续钻进嵌岩桩孔至设定深度后，重复施工步骤1)、2)以及3)，并得到剩余岩石碎块N2；

6)、计算系数K2＝M/N2；

7)、比较K1和K2，如果K1和K2的数量超过设定值，且K1≤K2，则说明嵌岩效果较佳，可以终止钻进嵌岩桩孔；反之，则继续重复施工步骤1)、2)以及3)，并得到第n次的剩余岩石碎块Nn，并得到计算系数Kn＝M/Nn，直至K1和Kn的数量超过设定值，且K1≤Kn，则说明嵌岩效果较佳，可以终止钻进嵌岩桩孔。

上述提供的控制嵌岩桩嵌岩质量的方法，在钻进嵌岩桩孔的过程中，每钻至一定深度时，就取一定量的初始岩石碎块进行压碎试验，得到试验指标，待钻进至设计要求的深度时，再次取样进行试验，通过比较两次试验的指标差异，判定嵌岩质量，继而判断是否终孔，这样，可以减少目前嵌岩桩入岩及终孔判断对经验的依赖，同时避免了一桩一孔的施工步骤，能有效降低勘探成本。

在施工步骤1)中，在对初始岩石碎块的的选择上，要选择大小适中的公称直径R，公称直径R过大的岩石碎块在压缩过程中受力不均匀，操作过程中极易产生误差，而如果岩石碎块的公称直径R过小，则会存在压石器10对岩石碎块压碎不彻底、压碎不完全等问题，达不到预想的压碎效果，当岩石碎块的公称直径R的范围为20mm-40mm之间时，可以达到较好的压碎效果。

另外，方孔筛的方孔直径范围为4mm-6mm之间，在施工步骤1)中，将公称直径为R的岩石碎块压碎后，通过方孔筛筛除被压碎的岩石细粒，尺寸较大的岩石碎块便留在方孔筛上，从而得到剩余岩石碎块，并进行计数。

在施工步骤2)中，加压头11在100秒之内均匀加压，直至加压头11的施加压力达到地质勘察报告中该场地持力层岩石芯样单轴抗压强度标准值的一半，停止加压，这样既可以把岩石碎块压碎到规定要求，又不会把岩石碎块压得太碎，可以很好的反映出岩石碎块的状态。

在施工步骤2)中，当加压头11的施加压力达到地质勘察报告中该场地持力层岩石芯样单轴抗压强度标准值的一半时，加压头11保持加压状态不低于10秒后，通过控制加压时间，进而控制压石器10的压迫力度，以达到更好的压碎力度，得到更佳的岩石碎块粒径，待上述操作完成后，卸载岩石碎块加压头11压力。

压石器10包括容器12，容器12内具有上端开口的容腔14，施工步骤1)中的初始岩石碎块置于容器12的容腔14中，并平铺在容腔14内，这样在压力头压在岩石碎块时，压力可以均匀分布在各个岩石碎块上，从而达到比较好的压碎效果。

加压头11的底部具有下压端面13，加压头11的顶部朝上凸起延伸，形成有连接动力元件的连接轴；动力元件驱动加压头11在容器12内的容腔14下压，加压头11的下压端面13抵压着初始岩石碎块上，对容腔14内的初始岩石碎块施加压力，容腔14可以限制岩石碎块的位置，这样，在进行压碎过程中，可以有效阻挡岩石碎块发生滑动、飞溅等情况，从而避免因岩石碎块飞出下压端面13而产生对岩石碎块计数的误差。

加压头11的外周具有圆周侧壁，圆周侧壁与容腔14的侧壁之间具有间隙，加压头11可以在容腔14内上下移动，并且不会与侧壁造成剐蹭；沿自下而上的方向，加压头11的圆周侧壁朝内逐渐倾斜布置，从倾斜布置的圆周侧壁结构不会遮挡住操作者的视角，这样在进行压碎过程中，可以即时观测到圆周侧壁附近的压碎情况。

加压头11的底部具有外凸环15，外凸环15环绕在下压端面13的外周，外凸环15具有朝向容腔14底部布置的底端面，沿自外而内的方向，外凸环15的底端面朝上倾斜布置，环绕在下压端面13的外凸环15，可以对下压端面13上的岩石碎块的位置进行限制，这样，在加压过程中，可以防止岩石碎块飞出下压端面13，从而提高测量精度。

下压端面13呈圆盘状，加压头11的下压端面13凸设有多个下压环16，多个下压环16依序嵌套间隔布置，多个下压环16均与下压端面13同心布置，且下压环16的凸出深度低于外凸环15的凸出深度，这样，在不影响外凸环15对岩石碎块的限制效果的同时，凸出设置的下压环16可以起到对下压端面13上岩石碎块的固定作用；

另外，下压环16具有朝向容腔14底部的下表面，下压环16的下表面朝上凹陷，形成下端开口的凹槽环17，凹槽环17沿着下压环16的下表面环绕，这样，可以有效增大下压环16与岩石碎块之间的摩擦力，从而使操作过程中岩石碎块处于一个更加稳固的状态。

容器12的底部连接有呈水平布置的直线振动器，直线振动器与容器12下部的外周连接，且两个直线振动器呈交叉布置，在施工步骤1)中，初始岩石碎块放置在压石器10的容器12中后，两个直线振动器在不同方向驱动容器12水平振动；容腔14的底部覆盖有弹性层，通过直线振动器的的水平振动，可以不停改变岩石碎块与下压端面13之间的接触状态以及每个岩石碎块的位置，从而保证每个岩石碎块都能均匀受力，达到更好的压碎效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.控制嵌岩桩嵌岩质量的方法，其特征在于，包括以下施工步骤：

1)、在钻进嵌岩桩孔的过程中，将钻取的初始岩石碎块洗净，随机选取M个公称直径为R的初始岩石碎块放置在压石器中，所述压石器具有对初始岩石碎块加压作用的加压头；

2)、所述加压头自上而下对所述压石器内的初始岩石碎块持续加压至设定压力值，当所述加压头加压至设定压力值后，保持加压状态至设定时间段后，所述加压头卸载压力；

3)、将所述压石器内被加压后的初始岩石碎块放置在方孔筛上，筛除被压碎的岩石细粒，并得到剩余岩石碎块的数量为N1；

4)、计算系数K1＝M/N1；

5)、继续钻进嵌岩桩孔至设定深度后，重复施工步骤1)、2)以及3)，并得到剩余岩石碎块N2；

6)、计算系数K2＝M/N2；

7)、比较K1和K2，如果K1和K2的数量超过设定值，且K1≤K2，则说明嵌岩效果较佳，可以终止钻进嵌岩桩孔；反之，则继续重复施工步骤1)、2)以及3)，并得到第n次的剩余岩石碎块Nn，并得到计算系数Kn＝M/Nn，直至K1和Kn的数量超过设定值，且K1≤Kn，则说明嵌岩效果较佳，可以终止钻进嵌岩桩孔。

2.如权利要求1所述的控制嵌岩桩嵌岩质量的方法，其特征在于，所述初始岩石碎块的公称直径R的范围为20mm-40mm之间。

3.如权利要求1所述的控制嵌岩桩嵌岩质量的方法，其特征在于，所述方孔筛的方孔直径范围为4mm-6mm之间。

4.如权利要求1至3任一项所述的控制嵌岩桩嵌岩质量的方法，其特征在于，在所述施工步骤2)中，所述加压头在100秒之内均匀加压，直至所述加压头的施加压力达到地质勘察报告中该场地持力层岩石芯样单轴抗压强度标准值的一半，则停止加压。

5.如权利要求1至3任一项所述的控制嵌岩桩嵌岩质量的方法，其特征在于，在所述施工步骤2)中，当所述加压头的施加压力达到地质勘察报告中该场地持力层岩石芯样单轴抗压强度标准值的一半时，所述加压头保持加压状态不低于10秒后，所述加压头卸载压力。

6.如权利要求1至3任一项所述的控制嵌岩桩嵌岩质量的方法，其特征在于，所述压石器包括容器，所述容器内具有上端开口的容腔，所述施工步骤1)中的初始岩石碎块置于所述容器的容腔中；所述加压头的底部具有下压端面，所述加压头的顶部朝上凸起延伸，形成有连接动力元件的连接轴；所述动力元件驱动所述加压头在所述容器内的容腔下压，所述加压头的下压端面抵压着初始岩石碎块，对所述容腔内的初始岩石碎块施加压力。

7.如权利要求6所述的控制嵌岩桩嵌岩质量的方法，其特征在于，所述加压头的外周具有圆周侧壁，所述圆周侧壁与所述容腔的侧壁之间具有间隙；沿自下而上的方向，所述加压头的圆周侧壁朝内逐渐倾斜布置。

8.如权利要求6所述的控制嵌岩桩嵌岩质量的方法，其特征在于，所述加压头的底部具有外凸环，所述外凸环环绕在所述下压端面的外周，所述外凸环具有朝向所述容腔底部布置的底端面，沿自外而内的方向，所述外凸环的底端面朝上倾斜布置。

9.如权利要求8所述的控制嵌岩桩嵌岩质量的方法，其特征在于，所述下压端面呈圆盘状，所述加压头的下压端面凸设有多个下压环，多个所述下压环依序嵌套间隔布置，多个所述下压环均与所述下压端面同心布置，且所述下压环的凸出深度低于所述外凸环的凸出深度；所述下压环具有朝向所述容腔底部的下表面，所述下压环的下表面朝上凹陷，形成下端开口的凹槽环，所述凹槽环沿着所述下压环的下表面环绕。

10.如权利要求1至3任一项所述的控制嵌岩桩嵌岩质量的方法，其特征在于，所述容器的底部连接有呈水平布置的直线振动器，所述直线振动器与所述容器下部的外周连接，且两个所述直线振动器呈交叉布置，在所述施工步骤1)中，初始岩石碎块放置在所述压石器的容器中后，两个所述直线振动器在不同方向驱动所述容器水平振动；所述容腔的底部覆盖有弹性层。