CN110700244A - 一种高效钻孔灌注桩施工方法 - Google Patents

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
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Abstract

本发明属于建筑、土木工程技术领域,旨在提供一种高效钻孔灌注桩施工方法,包括采用长螺旋钻机和冲击钻机设备相结合,具体包括引孔取土、取土回填、套打成孔和灌注桩成型等施工流程,并采用改进的冲击钻机用锤头,所述锤头为空心圆柱结构,上端为上小下大的断头圆锥体,中间为圆柱体,下端头部为椭圆形结构。本发明具有施工简单、取土便捷、效率高等特点;且所用设备结构简单、安装方便、成本低,本施工方法的回土利用率达80%以上,桩身承载性能也大幅度提高。

Description

一种高效钻孔灌注桩施工方法
技术领域
本发明属于建筑、土木工程技术领域,具体涉及一种高效钻孔灌注桩施工方法,主要适用于建筑工地的灌注桩施工领域。
背景技术
近年来,随着我国国民经济的飞速发展,城市建设日新月异,城市容貌发生着翻天覆地的变化。众所周知,高楼大厦的建设离不开地基、灌注桩的施工;所谓灌注桩,是一种就位成孔,采用灌注混凝土或钢筋混凝土而制成的桩;灌注桩可分为钻孔灌注桩和沉管灌注桩。
目前,常用的钻孔灌注桩施工方案为:长螺旋钻成孔和冲击钻成孔,其中冲击钻机施工进度慢、成本高、对周边环境污染较大,但对地层的适应性较强;而长螺旋钻成孔施工速度快,对周边环境污染较小,但对地层的适应性较差,可靠性不好,极易发生桩孔坍塌事故。
专利申请号“201811315059.4”介绍了一种长螺旋改进型钻孔灌注桩成孔施工方法,将钻机引孔采用改进型双螺旋子弹头合金截齿钻头,来改进传统的长螺旋钻机施工对地层的适应性较差的问题;但是该专利公布的方法钻孔效率仍然较低,且底部桩身材料利用率低,取土困难,灌注桩的可靠性较差。又如,专利申请号“201910442023.0”介绍了一种泥浆护壁灌注桩成孔施工方法,包括以下步骤:挖去桩孔表层土;在桩孔旁侧的地面上挖有沉淀池和搅拌池;在搅拌池内加入优质膨润土、亚硝酸纸浆废液、煤碱剂、氢氧化钠、消泡剂和水,完全搅拌,形成混合浆液;采用潜水钻机在桩位进行钻孔动作,采用泥浆泵将搅拌池内的混合浆液抽入桩孔内,潜水钻机下钻至预定深度;重复钻孔动作,直至再次到达预定深度;清理桩孔内的浆液;其主要目的是通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出,起到携砂、排土的作用;该方法所用设备复杂,施工环境要求高,且本身对钻孔效率的提升帮助不大。因此,现有的普通钻孔灌注桩施工方法和所用的施工设备都需要作进一步的改进,以满足更加快速的钻孔灌注桩的施工要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足,提供一种高效钻孔灌注桩施工方法,采用长螺旋钻机和小型冲击钻机设备结合,大大提高了成孔效率,具有施工工艺简单、取土便捷、效率高等特点;且所用设备结构简单、安装方便、成本低,本施工方法的回土利用率达80%以上,桩身承载性能也大幅度提高。
为了实现上述目的,本发明采取以下的技术方案:一种高效钻孔灌注桩施工方法,包括采用长螺旋钻机和冲击钻机设备相结合,具体包括以下步骤:
(1)引孔取土:将长螺旋钻机固定在设定好的桩位地面上,用回转钻进的方法钻取钻孔灌注桩所设计的桩径和桩长,形成桩孔,并将多余的土放置于边上;
(2)取土回填:引孔取土完毕后,将取出土回填至桩孔,回填高度低于地面水平高度;
(3)套打成孔:将冲击钻机进行桩孔的套打,选用与桩径相等的冲击钻机改进的锤头,完成成孔的套打,套打至钻孔灌注桩设计要求的桩身底部;
(4)灌注桩成型:成孔套打完成后,按照常规方法在成孔内布置钢筋和浇注混凝土,同时填充固化剂和填料,完成灌注桩成型。
作为一种改进,所述步骤(1)采用加水施工,从而提高桩身成孔护壁的效率。
作为一种改进,所述步骤(1)实际钻孔的桩径比钻孔灌注桩设计的桩径小30-50mm。
作为一种改进,所述步骤(1)的桩长为距离桩身底部1~1.5m。
作为一种改进,所述步骤(2)回填的土选用松软的粘性土。
作为一种改进,所述步骤(2)的回填高度低于地面0.5~1.0m。
作为一种改进,所述步骤(3)的锤头为空心圆柱结构,上端为上小下大的断头圆锥体,中间为圆柱体,下端头部为椭圆形结构。
作为一种改进,所述锤头内部设有贯穿的通孔,所述通孔为上大下小锥形结构,可避免下行阻力,有利于冲击钻机的快速下行,提高成孔效率。
作为一种改进,所述锤头内部通孔的锥度为5°~25°。
作为一种改进,所述长螺旋钻机为液压步履式结构,所述冲击钻机为钢丝绳吊拉式结构。
作为一种改进,所述长螺旋钻机为型号为CFG23M的液压步履式全螺杆引孔桩机。
本发明取得的有益效果为:与传统的长螺旋钻成孔和冲击钻成孔方法相比,本发明结合了二者的优点,具有工艺简单、施工效率高、经济效益显著等特点;通过先采用长螺旋钻机引孔取土,实现快速完成桩孔的施工;通过选择好的粘性土回填,防止了引孔后二次坍落导致设计的桩径变大,避免混凝土用量超方,同时还能实现泥浆护壁作用;另外,采用小型冲击钻机,并改进其所用的锤头,内部采用贯穿的空心通孔结构,大大减小了空气对锤头的下行阻力;而且,采用上大下小的锥形通孔结构,锥度为5°~25°,有效避免了渣石堵住通孔,从而大大的节省了作业时间,大大降低了施工成本,提高了成孔效率。
经实际使用数据统计,采用本施工方法制作同种规格型号(如直径1米,深度13米)的灌注桩,相比传统的长螺旋钻成孔和冲击钻成孔方法,单个灌注桩施工周期从48小时节省至5小时,效率提升约90%,成本亦可节约5000元/根以上,具有显著的社会和经济效益,具有在建筑施工工地广泛推广的价值。
附图说明
图1是本发明高效钻孔灌注桩施工方法所用锤头的结构示意图;
图2是本发明高效钻孔灌注桩施工方法所用长螺旋钻机的结构示意图;
图3是本发明高效钻孔灌注桩施工方法所用冲击钻机的结构示意图;
图4是本发明高效钻孔灌注桩施工方法的工艺流程图。
具体实施方式
现结合附图,对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图1-3所示,本发明对现有的钻孔灌注桩所用的设备进行了选型和组合,选择了长螺旋钻机1和冲击钻机2设备,其中长螺旋钻机1实现引孔取土的功能,而冲击钻机2实现了套打成孔的功能;并且,对冲击钻机所用的锤头3进行了改进,所述锤头3为空心圆柱结构,上端为上小下大的断头圆锥体21,中间为圆柱体32,下端头部为椭圆形33结构。具体的,所述锤头采用高强度钢铁材质,并通过模具浇注成型,可降低锤头生产成本,易于推广应用。
进一步地,所述锤头3内部设有贯穿的通孔34,所述通孔34为上大下小锥形结构,可避免下行阻力,有利于冲击钻机的快速下行,提高成孔效率。
进一步地,所述锤头3内部通孔的锥度为5°~25°,上大下小的锥度设计可以防止通孔堵住后,易于夹渣排出,保证通孔不被堵死。
进一步地,所述通孔34可以设置多个,可对称或是不对称,且每个不相连,通孔形状仍为上大下小的锥体结构。
进一步地,在施工过程中,所述长螺旋钻机1选择全螺杆液压步履式结构,所述冲击钻机2为选用钢丝绳吊拉式结构;具体的,所述长螺旋钻机1的型号为CFG23M的液压步履式全螺杆引孔桩机,可实现快速引孔取土,特别是对土质较为疏松的江南地区(如浙江、江苏、安徽等)。
实施例1:
如图4所示,一种高效钻孔灌注桩施工方法,具体包括以下步骤:
(1)引孔取土:将型号为CFG23M的液压步履式全螺杆引孔桩机固定在设定好的桩位地面上,用回转钻进的方法钻取钻孔灌注桩所设计的桩径和桩长,过程采用加水施工,形成桩孔,并将多余的土放置于边上;
(2)取土回填:引孔取土完毕后,将取出的松软的粘性土回填至桩孔,回填高度低于地面水平高度0.5m处;
(3)套打成孔:将钢丝绳吊拉式冲击钻机进行桩孔的套打,选用与桩径相等的冲击钻机改进的锤头3,锤头3为空心圆柱结构,内部通孔的锥度为5°,完成成孔的套打,套打至钻孔灌注桩设计要求的桩身底部;
(4)灌注桩成型:成孔套打完成后,按照常规方法在成孔内布置钢筋和浇注混凝土,同时填充固化剂和填料,完成灌注桩成型。
实施例2:
如图4所示,一种高效钻孔灌注桩施工方法,具体包括以下步骤:
(1)引孔取土:将型号为CFG23M的液压步履式全螺杆引孔桩机固定在设定好的桩位地面上,用回转钻进的方法钻取桩径和桩长,过程采用加水施工,形成桩孔;实际钻孔的桩径比钻孔灌注桩设计的桩径小30mm,实际钻的桩长为距离桩身底部1m处,并将多余的土放置于边上;
(2)取土回填:引孔取土完毕后,将取出的松软的粘性土回填至桩孔,回填高度低于地面水平高度0.8m处;
(3)套打成孔:将钢丝绳吊拉式冲击钻机进行桩孔的套打,选用与桩径相等的冲击钻机改进的锤头3,锤头3为空心圆柱结构,内部通孔的锥度为7°,完成成孔的套打,套打至钻孔灌注桩设计要求的桩身底部;
(4)灌注桩成型:成孔套打完成后,按照常规方法在成孔内布置钢筋和浇注混凝土,同时填充固化剂和填料,完成灌注桩成型。
实施例3:
如图4所示,一种高效钻孔灌注桩施工方法,具体包括以下步骤:
(1)引孔取土:将型号为CFG23M的液压步履式全螺杆引孔桩机固定在设定好的桩位地面上,用回转钻进的方法钻取桩径和桩长,过程采用加水施工,形成桩孔;实际钻孔的桩径比钻孔灌注桩设计的桩径小40mm,实际钻的桩长为距离桩身底部1.2m处,并将多余的土放置于边上;
(2)取土回填:引孔取土完毕后,将取出的松软的粘性土回填至桩孔,回填高度低于地面水平高度1.0m处;
(3)套打成孔:将钢丝绳吊拉式冲击钻机进行桩孔的套打,选用与桩径相等的冲击钻机改进的锤头3,锤头3为空心圆柱结构,内部通孔的锥度为11°,完成成孔的套打,套打至钻孔灌注桩设计要求的桩身底部;
(4)灌注桩成型:成孔套打完成后,按照常规方法在成孔内布置钢筋和浇注混凝土,同时填充固化剂和填料,完成灌注桩成型。
实施例4:
如图4所示,一种高效钻孔灌注桩施工方法,具体包括以下步骤:
(1)引孔取土:将型号为CFG23M的液压步履式全螺杆引孔桩机固定在设定好的桩位地面上,用回转钻进的方法钻取桩径和桩长,过程采用加水施工,形成桩孔;实际钻孔的桩径比钻孔灌注桩设计的桩径小50mm,实际钻的桩长为距离桩身底部1.5m处,并将多余的土放置于边上;
(2)取土回填:引孔取土完毕后,将取出的松软的粘性土回填至桩孔,回填高度低于地面水平高度1.0m处;
(3)套打成孔:将钢丝绳吊拉式冲击钻机进行桩孔的套打,选用与桩径相等的冲击钻机改进的锤头3,锤头3为空心圆柱结构,内部通孔的锥度为23°,完成成孔的套打,套打至钻孔灌注桩设计要求的桩身底部;
(4)灌注桩成型:成孔套打完成后,按照常规方法在成孔内布置钢筋和浇注混凝土,同时填充固化剂和填料,完成灌注桩成型。
最后,需要注意的是,以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然,本发明不限于以上实施例,还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效钻孔灌注桩施工方法,其特征在于,包括采用长螺旋钻机(1)和冲击钻机(2)设备相结合,具体包括以下步骤:
1)引孔取土:将长螺旋钻机(1)固定在设定好的桩位地面上,用回转钻进的方法钻取钻孔灌注桩所设计的桩径和桩长,形成桩孔,并将多余的土放置于边上;
2)取土回填:取土引孔完毕后,将取出土回填至桩孔,回填高度低于地面水平高度;
3)套打成孔:将冲击钻机(2)进行桩孔的套打,选用与桩径相等的冲击钻机改进的锤头(3),完成成孔的套打,套打至钻孔灌注桩设计要求的桩身底部;
4)灌注桩成型:成孔套打完成后,按照常规方法在成孔内布置钢筋和浇注混凝土,同时填充固化剂和填料,完成灌注桩成型。
2.根据权利要求1所述的高效钻孔灌注桩施工方法,其特征在于,所述步骤1)实际钻孔的桩径比钻孔灌注桩设计的桩径小30-50mm。
3.根据权利要求1所述的高效钻孔灌注桩施工方法,其特征在于,所述步骤1)的桩长为距离桩身底部1~1.5m。
4.根据权利要求1所述的高效钻孔灌注桩施工方法,其特征在于,所述步骤2)回填的土选用松软的粘性土。
5.根据权利要求1所述的高效钻孔灌注桩施工方法,其特征在于,所述步骤2)的回填高度低于地面0.5~1.0m。
6.根据权利要求1所述的高效钻孔灌注桩施工方法,其特征在于,所述步骤3)的锤头(3)为空心圆柱结构,上端为上小下大的断头圆锥体(31),中间为圆柱体(32),下端头部为椭圆形(33)结构。
7.根据权利要求7所述的高效钻孔灌注桩施工方法,其特征在于,所述锤头(3)内部设有贯穿的通孔(34),所述通孔(34)为上大下小锥形结构。
8.根据权利要求7或8所述的高效钻孔灌注桩施工方法,其特征在于,所述锤头(3)内部通孔(34)的锥度为5°~25°。
9.根据权利要求1所述的高效钻孔灌注桩施工方法,其特征在于,所述长螺旋钻机(1)为液压步履式结构,所述冲击钻机(2)为钢丝绳吊拉式结构。
10.根据权利要求9所述的高效钻孔灌注桩施工方法,其特征在于,所述长螺旋钻机(1)为型号为CFG23M的液压步履式全螺杆引孔桩机。
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