CN111335306A - 一种深厚硬岩段钻孔桩快速施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地铁桩基施工技术领域，公开了一种深厚硬岩段钻孔桩快速施工方法，通过根据测量控制点和施工现场的施工网图，计算出桩基的具体位置后，通过旋挖钻机队具体位置上的施工区域进行土层掘进得到桩坑，并在桩坑中埋设钢护筒，通过钢护筒对桩基的桩孔进行固形和稳定桩孔的孔口，然后采用潜孔锤对桩孔中的硬岩层进行钻进，潜孔锤在空压机产生的高压空气带动下动力头带动钻杆及潜孔锤头进行适度的钻压与回转钻岩石，又能使潜孔锤击打位置不停的变化，达到快速破碎岩石的作用，基于这种方式来实现对桩孔挖掘的冲击频率高且冲程低，可以避免钻头对孔壁的碰撞出现偏孔、孔坍塌的现象，并且冲击对硬岩层的破碎程度强，大大提高了挖桩的效率。

Description

一种深厚硬岩段钻孔桩快速施工方法

技术领域

本发明涉及地铁桩基施工技术领域，尤其涉及一种深厚硬岩段钻孔桩快速施工方法。

背景技术

随着城市化程度的不断提高，尤其是高层建筑和地下建筑的建造，基坑的施工显得尤为重要，基坑开挖深度是适应日益扩大的城市需要，深度加大的同时，桩基的入岩问题也就成为了一个十分普遍的问题。

对于桩基的建造，目前采用的是传统的桩基工艺，而传统工艺主要是采用旋挖钻机或者冲桩机进行成孔施工，不管是旋挖钻机还是冲桩机对于软弱的地段的施工效果会比较明显，效率也比较高，但针对强度较大的岩石地段施工来说，虽然冲桩机可以实现对硬岩的挖掘，但是其速度相当缓慢，并且传统的冲桩工艺极易出现偏孔、成孔工效低下与施工成本高昂现象，在填土层厚度较大的地方，还会存在塌孔现象。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有的施工工艺在硬岩段进行桩基的施工时，其施工难度大，容易出现偏孔，且施工效率低的问题。

本发明提供了一种深厚硬岩段钻孔桩快速施工方法，应用于地铁的桩孔施工，所述方法包括：

(1)桩基建造的施工准备：通过测量仪器对施工现场进行勘察，绘制直径为80厘米的桩基的施工网图，根据桩基的施工设计图中桩基的分布位置以及所述施工网图计算出所述桩基的测量控制点，在所述测量控制点的地面上建造出一个截面大于所述桩基的截面的矩形的施工平台，并基于所述施工平台通过测量放线进行桩孔的钻进定位，标记具体位置，其中，所述施工平台包括导墙和泥浆引流槽；

(2)对桩孔表面的土层掘进：基于桩基的直径大小选择相匹配的扩孔器，将所述扩孔器焊接在旋挖钻机的钻头的上部，将所述旋挖钻机移动至所述施工平台上，使得所述钻头正对所述具体位置，控制所述旋挖钻机推进所述钻头对所述桩孔的表面上的土层进行挖掘，直到挖掘到预设的埋筒深度后，停止挖掘，移出钻头，以形成所述桩孔的上部结构空间；

(3)埋设钢护筒：采用钻埋法将预先制备好的直径为84厘米的钢护筒放入所述上部结构空间中，在放入成功后，所述钢护筒的筒口高出所述施工平台表面的高度在20-30cm之间，形成圆形的桩孔；

(4)采用潜孔锤钻对桩孔中的岩层继续钻进作业：将所述旋挖钻机上的钻头更换为风动式的潜孔锤钻，并将所述潜孔锤钻推进至所述桩孔中，通过控制设备中的空压机产生高压空气，由所述高压空气驱使设备中的动力头带动设备中的钻杆及悬挂在所述钻杆上的潜孔锤钻底部上合金突出点逐次突进以及往返转动击打所述孔底的硬岩层，实现对所述硬岩层的钻进，直至所述潜孔锤钻的推进深度达到预定的桩基高度后，停止钻进，并移出所述潜孔锤钻；

(5)旋挖钻机清孔：将所述旋挖钻机上的潜孔锤钻更换为截齿筒式钻头，并移动至所述桩孔内，对所述桩孔中的沉渣进行清理；

(6)下钢筋笼、安装导管、灌注砼：将加工完成的钢筋笼放入清理后的所述桩孔中固定，使所述钢筋笼和所述桩孔的中心重合，将导管安放于所述钢筋笼内，并向所述导管中注入砼，缓慢匀速拔起所述导管，以实现对所述桩孔的砼浇筑；

(7)拔除钢护筒，完成桩基的建造：待注入所述桩孔中的砼完成初步凝结后，立即采用25吨汽车式起重机与铲车配合钢丝绳将所述钢护筒从所述桩孔中拔出。

可选的，在本发明的第二种实现方式中，所述对桩孔表面的土层掘进，还包括：

在所述施工平台上承受所述旋挖钻机重压的位置上铺设至少两块钢板，其中所述钢板的尺寸为6m*1.5m*10mm，用于避免所述旋挖钻机上履带损坏导墙。

可选的，在本发明的第三种实现方式中，所述扩孔器为10cm*3cm*1cm的钢板。

可选的，在本发明的第四种实现方式中，所述埋设钢护筒的步骤，还包括：若所述钢护筒放入所述上部结构空间中的深度达不到预设深度时，采用双钢护筒形式固定上部结构空间，在使用双钢护筒时，第一钢护筒的整个圆周壁紧贴所述上部结构空间放置，第二钢护筒的整个圆周壁紧贴所述第一钢护筒的内壁放置。

可选的，在本发明的第五种实现方式中，所述埋设钢护筒的步骤之前，还包括：基于所述桩基的直径大小制造所述钢护筒：选择10毫米厚度的钢板进行卷制焊接，得到直径大于所述桩基直径40毫米的筒身，在所述筒身的筒口位置上烧焊有一对对称设置的“Ω”型的直径为60毫米的吊环，得到所述钢护筒。

可选的，在本发明的第六种实现方式中，所述采用钻埋法将预先制备好的直径为84厘米的钢护筒放入所述上部结构空间中包括：

通过连接杆连接所述吊环，将所述钢护筒固定在所述钻杆上；

驱动所述动力头驱使所述钻杆带动所述钢护筒旋转，以将所述钢护筒埋设于所述上部结构空间内；

测量所述钢护筒的筒口距离所述施工平台的高度；

若所述高度不大于30厘米且不小于20厘米时，停止驱动所述动力头，以停止所述钢护筒的钻埋。

可选的，在本发明的第七种实现方式中，所述将所述旋挖钻机上的钻头更换为风动式的潜孔锤钻，并将所述潜孔锤钻推进至所述桩孔中，通过控制设备中的空压机产生高压空气，由所述高压空气驱使设备中的动力头带动设备中的钻杆及悬挂在所述钻杆上的潜孔锤钻底部上合金突出点逐次突进以及往返转动击打所述孔底的硬岩层包括：

将所述旋挖钻机上的钻头更换为风动式的潜孔锤钻，并悬挂于特制的钻杆上；

移动所述旋挖钻机，将所述潜孔锤钻置于所述桩孔内，并匀速向下推进；

在检测到所述潜孔锤钻与所述桩孔的孔底的间距在20-30厘米之内时，停止对所述潜孔锤钻的向下推进；

启动设备的空压机和钻具上方的回转电机，待所述钢护筒的筒口出风或者泥浆溢出时，慢速推进所述潜孔锤钻，直至所述潜孔锤钻与所述硬岩层充分接触后，提高驱动所述潜孔锤钻底部上合金突出点逐次突进的速率对所述硬岩层进行击打；

在检测到所述潜孔锤钻的推进深度达到预定的桩基高度后，停止所述空压机和钻具上方的回转电机的驱动，以停止对硬岩层的钻进作业。

可选的，在本发明的第八种实现方式中，所述将加工完成的钢筋笼放入清理后的所述桩孔中固定，使所述钢筋笼和所述桩孔的中心重合，将导管安放于所述钢筋笼内，并向所述导管中注入砼，缓慢匀速拔起所述导管，以实现对所述桩孔的砼浇筑包括：

通过25吨汽车式起重机吊起所述钢筋笼，沿着所述桩孔的内壁向下推进，直到所述钢筋笼的底部与孔底的距离达到预设值后，通过限位装置将其固定于所述桩孔的孔口位置上，使得所述钢筋笼的中心点与所述桩孔的中心点重合；

选择与所述桩基的直径相匹配的直径为30厘米的导管，并通过汽车式起重机将所述导管放置于所述钢筋笼内，直至所述导管距离孔底30厘米的位置时，停止推进，并采用固定平台固定所述导管于所述钢筋笼的中心位置上此时所述导管高出所述施工平台的地面0.8～1.0米；

将混凝土灌注于所述导管内，直到所述混凝土灌满所述导管为止，停止灌注所述混凝土；

采用汽车式起重机将所述导管从所述桩孔内匀慢速拔出，使得所述混凝土从所述孔底向上填充。

可选的，在本发明的第九种实现方式中，所述导管由若干段直径为300毫米、厚度为10毫米的钢管段依次连接形成，所述采用汽车式起重机将所述导管从所述桩孔内匀慢速拔出，使得所述混凝土从所述孔底向上填充包括：

通过所述汽车式起重机将所述导管中外露于空中的第一节钢管段匀慢速从所述桩孔中吊起，所述混凝土从所述导管中流出填充所述桩孔的底部，直到所述钢管段完全裸露出来且第二节钢管段外露于空中的长度在0.8～1.0米之间时，停止吊起；

将所述第一节钢管段和第二节钢管段之间的连接件打开，取下第一节钢管段，并继续拔出所述导管，直到所述导管全部拔出，完成对所述桩孔的混凝土灌注。

本发明提供的深厚硬岩段钻孔桩快速施工方法具有如下效果：

通过根据测量控制点和施工现场的实际平面图，计算出桩基的具体位置后，通过旋挖钻机队具体位置上的施工区域进行土层掘进得到桩坑，并在桩坑中埋设钢护筒，通过钢护筒对桩基的桩孔进行固形和稳定桩孔的孔口，然后采用潜孔锤对桩孔中的硬岩层进行钻进，潜孔锤在空压机产生的高压空气带动下动力头带动钻杆及潜孔锤头进行适度的钻压与回转钻岩石，又能使潜孔锤击打位置不停的变化，使潜孔锤底部的合金突出点每次都进，既能研磨刻碎击打在不同位置，此外，潜孔锤中的空气既能冷却钻头又能将破碎的岩屑吹离孔底并排出孔口，达到快速破碎岩石的作用，基于这种方式来实现对桩孔挖掘的冲击频率高且冲程低，可以避免钻头对孔壁的碰撞出现偏孔、孔坍塌的现象，并且冲击对硬岩层的破碎程度强，大大提高了挖桩的效率。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的深厚硬岩段钻孔桩快速施工方法的一个实现流程示意图；

图2为本发明实施例中提供的施工平台示意图；

图3为本发明实施例中提供的埋设钢护筒的示意图；

图4为本发明实施例中提供的双钢护筒的埋设示意图；

图5为本发明实施例中提供的深厚硬岩段钻孔桩快速施工方法的另一个实现流程示意图；

图6为本发明实施例中提供的一种潜孔锤钻孔的施工示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种使用普通旋挖钻机抓土入岩，然后再在硬岩段利用潜孔锤埋设长护筒碎石成孔，再用旋挖钻机清孔工法施作钻孔灌注成桩，通过现场实践，其硬岩钻进速度快，成桩质量好，并且在深厚硬岩段钻孔机械采用潜孔锤，其钻进速度快，成孔质量好，有效地提高了施工工效，减少了工程不必要的损耗。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”或“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为便于理解，下面对本发明实施例的具体流程进行描述，请参阅图1，本发明实施例中深厚硬岩段钻孔桩快速施工方法的一个实施例，该方法的实现，基于潜孔锤来实现，器主要由桩机、潜孔锤头与空压机组成，其中具体结构为动力头、转环、高压进气喉、油壶、长螺旋桩机，钻杆、潜孔冲击器与潜孔钻头、储气罐、空压机，该技术以长螺旋多功能桩机(或旋挖桩机)做桩架，以长螺旋动力头(或旋挖桩机动力头)做旋转动力。在特制的钻杆下悬挂风动式潜孔锤，在空压机产生的高压空气带动下动力头带动钻杆及潜孔锤头进行适度的钻压与回转钻岩石，又能使潜孔锤击打位置不停的变化，使潜孔锤底部的合金突出点每次都进，既能研磨刻碎击打在不同位置，此外，风动潜孔锤中的空气既能冷却钻头又能将破碎的岩屑吹离孔底并排出孔口，达到快速破碎岩石的作用。该方法具体包括如下步骤：

101、桩基建造的施工准备；

在该步骤中，这里的施工准备具体包括对现场的勘察、施工设备和场地的布设，首先根据施工设计图中对于整个施工场地的布局进行场地的清理和区域的划分，然后对桩基施工区域进行勘察，在勘察的过程中，可以通过测量仪器(例如全站仪)对施工现场进行勘察，绘制直径为80厘米的桩基的施工网图，根据桩基的施工设计图中桩基的分布位置以及所述施工网图计算出所述桩基的测量控制点，在所述测量控制点的地面上建造出一个截面大于所述桩基的截面的矩形的施工平台，并基于所述施工平台通过测量放线进行桩孔的钻进定位，标志具体位置，其中，所述施工平台包括导墙和泥浆引流槽；

在本实施例中，所述施工平台为可以提供上述桩基施工区域中的所有桩基建造逐一施工，其施工平台20覆盖了所有的桩基施工位置，可选的，如图2所示，在同一列上的桩基设置一个施工平台，其宽度为2米，具体是通过挖掘机在桩基区域上挖掘出一个凹坑，并在凹坑21上搭建导墙和引流槽，其导墙用于防止在施工桩孔时由于旋挖钻机由于过重导致桩孔坍塌，引流槽是用于将施工桩孔时潜孔锤击打硬岩层时排出的沉渣排到存储区处理。

在本实施例中，在确定桩基的具体位置之后，还包括对施工现场进行相应的安全设备的配置，例如施工现场的电路、水路和桩机机械的停放位置和方向等等。

在实际应用中，在确定桩基的具体位置过程中，具体可以通过以下方式来实现：根据施工设计图中对桩基布置情况，考察施工现场来确定所有桩基的大概位置，并标记测量控制点，以备校核桩位使用。在桩位测放后，应当使用小钢筋条四角护桩标志，并结合施工现场的实际平面图来计算出准确的桩基位置。

在本实施例中，测放桩基的位置之前，还包括对桩基的范围挖掘出一个矩形的放桩槽，而桩基的具体测放标志设置在放桩槽下，例如设置圆形钢筋标签，优先的，圆形钢筋标签的直径应当略大于所述桩基的直径，并用测量线拉出十字线表明桩孔的中心位置，而在放置旋挖钻机时，应使得所述旋挖钻机上的钻头中心点正对十字线的中心位置。

102、对桩孔表面的土层掘进；

在该步骤中，在进行土层掘进时，需要对旋挖钻机的钻头进行改装，可选是基于桩基的直径大小选择相匹配的扩孔器，然后将所述扩孔器焊接在旋挖钻机的钻头的上部，将所述旋挖钻机移动至所述施工平台上，使得所述钻头正对所述具体位置，控制所述旋挖钻机推进所述钻头对所述桩孔的表面上的土层进行挖掘，直到挖掘到预设的埋筒深度后，停止挖掘，移出钻头，以形成所述桩孔的上部结构空间，具体的，根据桩基的直径80厘米应当选择规格为10cm*3cm*1cm的钢板制作扩孔器。

在本实施例中，通过旋挖钻机对圆形钢筋标签内的区域进行挖掘，在实际应用中，在使用旋挖钻机挖掘时，可以使用旋转式钻头来实现对桩孔上的软基土层进行挖掘，直到挖掘的深度达到钢护筒的高度后，停止挖掘，并进行钢护筒的埋设，从而形成桩基的桩孔，当然这时所形成的桩孔的直径是略大于所述桩基的直径的；当然也可以使用冲击式的钻头进行掘进。

103、埋设钢护筒；

在该步骤中，采用钻埋法将预先制备好的直径为84厘米的钢护筒放入所述上部结构空间中，在放入成功后，所述钢护筒的筒口高出所述施工平台表面的高度在20-30cm之间，形成圆形的桩孔。

在本实施例中，如图3所示，在放入钢护筒31并固定后，还包括在护筒口31周边用粘土32回填压实，护筒口高出地面20-30cm，孔口采用旋挖钻导引绳固定以防止护筒下沉。

104、采用潜孔锤钻对桩孔中的岩层继续钻进作业；

在本实施例中，在埋设钢护筒之后，还包括对土层的土质进行判断，具体可以通过对旋挖钻机的掘进速率来确定，若掘进的速率远小于软基土层的预设掘进速率时，则确定桩孔的土层为硬岩层，并将旋挖钻机的钻头更换为潜孔锤钻对桩孔内的硬岩层继续掘进。

在该步骤中，将所述旋挖钻机上的钻头更换为风动式的潜孔锤钻，并将所述潜孔锤钻推进至所述桩孔中，通过控制设备中的空压机产生高压空气，由所述高压空气驱使设备中的动力头带动设备中的钻杆及悬挂在所述钻杆上的潜孔锤钻底部上合金突出点逐次突进以及往返转动击打所述孔底的硬岩层，实现对所述硬岩层的钻进，直至所述潜孔锤钻的推进深度达到预定的桩基高度后，停止钻进，并移出所述潜孔锤钻。

在实际应用中，选择直径为80cm的潜孔锤钻，该直径大小的潜孔锤钻的冲击特点是冲击频率高、冲程低，在工作时遇到的岩层越硬，产生反力越大，致使潜孔锤钻上的合金突点的振动频率越高。

105、旋挖钻机清孔；

在该步骤中，在使用截齿筒式钻头对桩孔进行沉渣的清理时，通过截齿筒式钻头对桩孔的孔底和孔壁进行打磨清理，并结合空压机的压缩空气，通过安装在导管内的风管送至桩孔内，高压气与泥浆混合，在导管内形成密度小于泥浆的浆气混合物，浆气混合物因其比重小而上升，在导管内混合器底端形成负压，下面的泥浆在负压作用下上升，并在气压动量的联合作用下，不断补浆，上升至混合器的泥浆与气体形成气浆混合物后继续上升，从而形成流动，因为导管的内断面积大大小于导管外壁与桩壁间的环状断面积，便形成了流速、流量极大的反循环，携带沉碴从导管内反出，排出导管以外，同时，还使用截齿筒式钻头反复多次清渣。

106、下钢筋笼、安装导管、灌注砼；

在该步骤中，在清理完成桩孔中的沉渣后，将编辑完成的钢筋笼调入到桩孔中，并且通过钢护筒辅助悬挂固定在桩孔的中间位置上，使得钢筋笼于所述桩孔处于同心的位置关系。

在本实施例中，对于导管的放置，与放置钢筋笼的方式一样，唯一不同的是导管需要逐节进行放置，导管是放置在钢筋笼内，而灌注砼时，首先是将砼灌注到导管内，然后再将导管从钢筋笼中抽出来，以使得所述砼从导管中流出填充所述桩孔的底部，在不断地抽出过程中，不断向上填充，从而将桩孔的残留沉渣或泥浆排出来，从而实现高质量的混凝土灌注。

107、拔除钢护筒，完成桩基的建造。

在灌注混凝土完成后，等待混凝土初步凝结后，使用铲车清除桩孔周边的填土，并利用起重机缓慢吊起钢护筒，使钢护筒将脱离桩基，在初步凝结时拔出钢护筒目的是避免钢护筒对桩基的表面的损坏，保持刚好的完整度。

在本实施例中，为了防止旋挖钻机对施工平台施压不均衡而损坏施工现场的现象，在步骤102中，还设置钢板，具体的在所述施工平台上承受所述旋挖钻机重压的位置上铺设至少两块钢板，其中所述钢板的尺寸为6m*1.5m*10mm，用于避免所述旋挖钻机上履带损坏导墙，在实际应用中，将钢板铺设在履带前部部位，以免钻机过重以损坏导墙。

在本实施例中，由于桩孔地质土层的变化，埋设一个钢护筒可能无法保证桩孔的稳定性，对此，在埋设钢护筒是还可以根据实际施工情况，选择双钢护筒来实现，而对于双钢护筒的埋设方式具体可以是第一钢护筒42的整个圆周壁紧贴所述上部结构空间放置，第二钢护筒42的整个圆周壁紧贴所述第一钢护筒的内壁放置，如图4所示。

在实际应用中，还可以采用上下接合的方式来实现双钢护筒的埋设，该接合方式可以是螺纹连接，在第一钢护筒的上部设置外螺纹，在第二钢护筒的下部设置内螺纹，在埋设时将外径与桩孔的内径相当且长度为1.5m的第一钢护筒41放入上述桩孔的上部结构空间中，然后继续向下开挖，在此过程中第一节孔口钢护筒41将依靠自重自动下沉，待挖至3米的深度时，将长度为1.8m的第二钢护筒42下部放入桩孔的上部结构空间内第一钢护筒41的上端，然后将第一钢护筒41的上端与第二钢护筒42的下端螺纹连接而形成整体结构，此时第二钢护筒42的上部露出施工平台40底面30cm而形成孔口围圈，以阻挡桩孔上的土石及其它物体滚入孔内伤人，并且便于挡水.

在本实施例中，两个钢护筒的连接方式还可以是，第一钢护筒41的整个圆周壁上以及第二钢护筒42的下部圆周壁上相互配合的多个梅花状圆孔相互配合卡接形成整体钢护筒结构。

本发明实施例中，通过旋挖钻机队具体位置上的施工区域进行土层掘进得到桩坑，并在桩坑中埋设钢护筒，通过钢护筒对桩基的桩孔进行固形和稳定桩孔的孔口，然后采用潜孔锤对桩孔中的硬岩层进行钻进，而潜孔锤在空压机产生的高压空气带动下动力头带动钻杆及潜孔锤头进行适度的钻压与回转钻岩石，其钻进速度快，成孔质量好，有效地提高了施工工效，减少了工程不必要的损耗，同时，其操作简单，实用性强，操作方便，工序简单，劳动强度低，降低了人工成本。

请参阅图5，本发明实施例中深厚硬岩段钻孔桩快速施工方法的另一个实施例，在本实施例中，以旋挖桩机做旋转动力，以直径为80cm的桩基的桩孔施工为例对本申请中的施工方法做进一步的详细说明，该施工方法具体包括如下施工步骤：

501、准备建造桩基所需要的所有材料和设备；

在该步骤中，其准备工作包括钢筋每相同型号、相同批次、相同厂家、相同使用作业钢筋以60t(盘条以30吨为一个检验批)为检验批次送检；砼检验检测规程对砼现场取样养护到龄期后进行强度试验，其中不少于5％的同条件养护比例。同一进场批次以100m³为一检验批进行取样，不足100m³取一组抗压试样。新泥浆配制必须经过实验确定，采用性能指标优良的膨润土、纯碱、高浓度CMC和自来水作原材料。新拌制泥浆应贮存24小时以上或加分散剂使膨润土(或粘土)充分水化后方可使用。

在本实施例中，该步骤中，还包括对钻孔钻头的改装和制备钢筋笼，而对于改装钻头，主要是旋挖钻机的旋转钻头进行改装，由于钻挖的是80cm的桩孔，所以在进行选择旋转钻头时，只能选择直径为80cm的钻头，但是在钻孔时，为了保护桩孔，需要埋设钢护筒，而钢护筒存在一定的厚度，以及留有钻头的活动间隙，在选择钢护筒的直径是84cm，因此，需要对旋转钻头进行改装，在钻头的上部焊接有扩孔器，该扩孔器的尺寸为10cm*3cm*1cm的钢板，焊接形状可以是弧线，也可以是弯曲成其他形状等等。

502、测量放样，确定桩基建造位置；

在本实施例中，根据建设单位提供的基点、导线点及水准点，在施工场地内布设施工测量控制点和水准点，经监理单位验收无误后，对地下连续墙中心线进行定位放样。施工过程中经常对基点桩位进行复测。

测量组根据施工图纸及场地加密导线点在导墙上精确划分出槽段分幅线，并用红油漆标明槽段编号。

503、导墙施工；

为确保地下连续墙不侵入主体结构，本工程导墙中线外放10cm，导墙采用整体式钢筋混凝土结构，净宽比地下连续墙厚大6cm，导墙顶口高出地面5cm，壁厚200mm，顶宽1000mm，控制深度为2m，混凝土标号C25，不得漏浆。

导墙制作好后自然养护到70％设计强度以上时，方可进行成槽作业，在此之前禁止车辆和起重机等重型机械靠近导墙。

导墙施工缝处应凿毛，增加钢筋插筋，使导墙成为整体，达到不渗水的目的，施工缝应与地下连续墙接头错开。

砼达到一定强度后可以拆模，同时在内墙上面分层支撑，防止导墙向内挤压，方木水平间距2m，上下间距为1m。

504、基于测放到的桩基位置进行土层的掘进；

在该步骤中，在对土层掘进形成桩孔时，具体可以通过一下方法实现：

在所述具体位置对应的施工区域边缘上承受所述旋挖钻机重压的位置铺设至少两块钢板；

在所述旋挖钻机的钻头的上部上焊接扩孔器，其中所述扩孔器为宽度大于3厘米的钢板组成；

移动所述旋挖钻机，将所述钻头置于所述具体位置的正上方，并驱动所述动力头驱使所述钻头旋转对所述具体位置上的土层进行掘进，形成所述桩坑。

在实际应用中，旋挖钻机站位在掘进前需铺设2块钢板，钢板尺寸为：6m*1.5m*10mm，置于履带前部部位，以免钻机过重以损坏导墙。钻头掘进前需焊接扩孔器，扩孔器为10cm*3cm*1cm钢板，分别均匀焊接于钻头上部，以加大桩径便于护筒埋设。

505、埋设钢护筒；

在该步骤中，对于钢护筒的选择，具体是选择内直径大于所述桩基的直径40毫米的钢护筒，其中所述桩基的直径为800毫米；通过钻埋的方式将所述钢护筒垂直嵌入所述桩坑内，直到钻埋至所述钢护筒的筒口距离地面的在20-30厘米时，停止钻埋；在所述钢护筒的周边填埋粘土压实，以及采用旋挖钻导引绳固定以防止护筒下沉，形成所述桩孔。

例如，钢护筒采用钻埋法，施工直径为Φ800mm的桩基，钢护筒直径选用Φ840mm。护筒采用10mm厚度钢板卷制，烧焊2个“Ω”型φ60mm吊环，护筒内径大于设计桩径40mm。护筒长度不足时，可采用双护筒形式。护筒定位后护筒口周边用粘土回填压实，护筒口高出地面20～30cm，孔口采用旋挖钻导引绳固定以防止护筒下沉。

在本实施例中，对于所述通过钻埋的方式将所述钢护筒垂直嵌入所述桩坑内，直到钻埋至所述钢护筒的筒口距离地面的在20-30厘米时，停止钻埋的步骤具体包括：

通过连接杆连接所述吊环，将所述钢护筒固定在所述钻杆上；

驱动所述动力头驱使所述钻杆带动所述钢护筒旋转，以将所述钢护筒埋设于所述桩坑内；

测量所述钢护筒的筒口距离地面的高度；

若所述高度不大于30厘米且不小于20厘米时，停止驱动所述动力头，以停止所述钢护筒的钻埋。

在实际应用中，所述钢护筒是根据建造的桩基的大小来选择或者制造合适的钢护筒，可选的，选择10毫米厚度的钢板进行卷制，得到直径大于所述桩基直径40毫米的筒身；在所述筒身的筒口位置上烧焊有对称设置的一对“Ω”型的直径为60毫米的吊环，得到所述钢护筒。

506、利用潜孔锤对桩孔中的硬岩层进行钻进；

可选的，这里选择φ800mm的潜孔锤钻冲击器其冲击特点是冲击频率高、冲程低，在工作时遇到的岩层越硬，产生反力越大，致使潜孔锤钻头振动频率越高。

在本实施例中，在对硬岩层钻进具体实现为：

将所述旋挖钻机上的钻头更换给风动式的潜孔锤钻，并悬挂于所述钻杆上；移动所述旋挖钻机，将所述潜孔锤钻置于所述桩孔内，并向下推进；检测所述潜孔锤钻距离所述桩孔的孔底的间距；若所述间距不大于30厘米且不小于20厘米时，停止对所述潜孔锤钻的向下推进；启动设备的空压机和钻具上方回转电机，待所述钢护筒的筒口出风或者泥浆溢出时，慢速推进所述潜孔锤钻，直至所述潜孔锤钻与所述硬岩层充分接触，开始所述潜孔锤钻进作业；检测所述钻杆的推进深度；若所述推进深度达到预定深度后，停止所述空压机和钻具上方回转电机，以停止钻进作业。

其中，开始潜孔锤钻的作业可以是通过控制所述空压机产生高压空气，通过所述高压空气驱使所述潜孔锤钻的底部上合金突出点逐次突进，研磨刻碎击打所述孔底的硬岩层以破碎岩石；控制所述回转电机，驱使所述钻杆的往返转动，改变所述合金突出点在每次突进时的击打位置，以实现快速破碎岩石。

在实际应用中，该作业步骤的实现原理为先将钻具(潜孔锤钻头、钻杆)提离孔底20～30cm，开动空压机、钻具上方回转电机，待护筒口出风时，将钻具轻轻放至孔底，开始潜孔锤钻进作业。钻进前在空压机产生的高压空气带动下动力头带动钻杆使潜孔锤头底部的合金突出点每次突进，研磨刻碎击打在不同位置以破碎岩石。以钻机前须设挡泥板，并专人洒水除尘。

在该步骤中，所述开始所述潜孔锤钻进作业还包括：

通过控制所述空压机产生高压空气，对所述潜孔锤钻进行冷却以及将破碎的岩石屑吹离孔底并排出桩孔。

507、清理桩孔中的沉渣；

在实际应用中，岩层掘进完成后，将旋挖钻机钻头更换为截齿筒式钻头，移动至孔口处进行清孔。

508、吊装钢筋笼；

509、安放灌注导管、砼浇筑；

在本实施例中，具体是通过起重机来实现吊装，当然也可以使用桩机来实现，具体的：吊起所述钢筋笼，沿着所述桩孔的内壁向下推进，直到所述钢筋笼的底部距离孔底的距离达到预设值后，通过预设的限位装置固定于所述桩孔的孔口位置上，使得所述钢筋笼的中心点与所述桩孔的中心点重合；

选择与所述桩基的直径相匹配的导管，并将所述导管放置于所述钢筋笼内，直至所述导管距孔底30厘米的位置时，停止推进，并采用固定平台固定所述导管于所述钢筋笼的中心位置上；

将混凝土灌注于所述导管内，直到所述混凝土在所述导管内的高度高出地面的高度在0.8～1.0米后，停止灌注所述混凝土；

将所述导管从所述桩孔内匀慢速拔出，使得所述混凝土从所述孔底向上填充。

在实际应用中，钢筋笼体下放到设计位置后,在孔口采用笼体限位装置固定；下导管前，对每节导管进行详细检查，导管下放时，灌注导管距孔底约30cm，并在孔口设固定平台。灌注混凝土至孔口并超灌0.8～1.0m后，及时拔出导管。

进一步的，所述导管由若干段直径为300毫米、厚度为10毫米的钢管段依次连接形成，所述将所述导管从所述桩孔内匀慢速拔出，使得所述混凝土从所述孔底向上填充包括：

通过所述汽车式起重机将所述导管中外露于空中的第一钢管段匀慢速从所述桩孔中吊起，所述混凝土从所述导管中流出填充所述桩孔的底部，直到所述钢管段完全裸露出来且第二钢管段外露于空中的长度在0.8～1.0米之间时，停止吊起；

将所述第一钢管段和第二钢管段之间的连接件打开，取下第一钢管段，并继续拔出所述导管，直到所述导管全部拔出，完成对所述桩孔的混凝土灌注。

510、通过汽车式起重机于铲车配合钢丝绳将所述钢护筒从所述桩孔中拔出。

在灌注混凝土完成后，等待混凝土初步凝结后，使用铲车清除桩孔周边的填土，并利用起重机缓慢吊起钢护筒，使钢护筒将脱离桩基，在初步凝结时拔出钢护筒目的是避免钢护筒对桩基的表面的损坏，保持刚好的完整度。

可选的，采用采用25t汽车式起重机与铲车配合钢丝绳起拔钢护筒，以免护筒固定于桩身无法拔除。

在本实施例中，在所述根据施工设计图中设计的桩基的测量控制点，以及施工现场的实际平面图，计算出所述桩基位于施工现场的具体位置之后，还包括：

在所述具体位置上挖掘施工槽，并在所述桩基的具体位置上设置导墙和挡土板。

基于上述的施工方法，本实施例还提供了结合具体的土层结构对该方法做进一步的说明，如图6所示，其具体施工工艺原理如下：

如图6a所示，将钻机1移动到桩位，令钻机1与桩位轴向重合。其中，钻机1包括风动式潜孔锤11和螺纹钻杆12，将钻机1移动至钢护筒2的垂直上方，将钻机1垂直通过钢护筒2底端，其中钢护筒2顶端应略高于地面。钢护筒2为钻机1提供一个近乎封闭的钻孔、排渣通道。

在本实施例中，在埋设钢护筒2是具体是动力头4驱动钢护筒2逆时针旋转；同时启动钻机动力头3和动力头4，钻机1和钢护筒2在桩位上同时垂直向下钻进，直到钢护筒2顶端应略高于地面时，停止钻进，完成尴尬胡同2的埋设。

如图6b所示，在空压机产生的高压空气带动下动力头带动钻杆及潜孔锤头进行适度的钻压与回转钻岩石，又能使潜孔锤11击打位置不停的变化，使潜孔锤11底部的合金突出点每次都进，既能研磨刻碎击打在不同位置，此外，风动潜孔锤11中的空气既能冷却钻头又能将破碎的岩屑吹离孔底并排出孔口，达到快速破碎岩石的作用。

当检测潜孔锤11钻进达到设计要求深度后，将钻机1从桩孔内移到桩孔外，钢护筒2停留在桩孔内。将钻机1移出桩孔后，清理桩孔底部残渣，测量孔深、孔径等参数是否满足设计要求，如果不满足，则重复上述步骤，直至符合设计要求。然后，向桩孔内安装钢筋笼5。首先，将钢筋笼5移至钢护筒2垂直上方，然后，在向钢护筒2内放置钢筋笼5的过程中，要检查钢筋笼5的垂直度，并且缓慢的将钢筋笼5放置到钢护筒2内，避免碰撞钢护筒2。

进一步的，如图6(c)，在钢筋笼5上方安装注浆管，在注浆管上方设置漏斗，将混凝土由漏斗7经过注浆管灌注到钢护筒2内。在安装钢筋笼5和注浆管过程中，桩孔底部可能堆积起新的残渣，因此，在灌注混凝土之前要对桩孔底部进行二次清理，桩孔底部剩余残渣的厚度必须满足设计要求。

混凝土灌注完成后，选用钻机动力头3进行拔管施工。在初凝时间内，动力头3驱动钢护筒2，将钢护筒2从桩孔内缓慢拔出，避免破坏钢护筒2或孔壁。至此，钻孔灌注桩的施工完成。

综上，通过根据测量控制点和施工现场的实际平面图，计算出桩基的具体位置后，通过旋挖钻机队具体位置上的施工区域进行土层掘进得到桩坑，并在桩坑中埋设钢护筒，通过钢护筒对桩基的桩孔进行固形和稳定桩孔的孔口，然后采用潜孔锤对桩孔中的硬岩层进行钻进，潜孔锤在空压机产生的高压空气带动下动力头带动钻杆及潜孔锤头进行适度的钻压与回转钻岩石，又能使潜孔锤击打位置不停的变化，使潜孔锤底部的合金突出点每次都进，既能研磨刻碎击打在不同位置，其钻进速度快，成孔质量好，有效地提高了施工工效，减少了工程不必要的损耗，同时，其操作简单，实用性强，操作方便，工序简单，劳动强度低，降低了人工成本。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种深厚硬岩段钻孔桩快速施工方法，其特征在于，应用于地铁的桩孔施工，所述方法包括：

(1)桩基建造的施工准备：通过测量仪器对施工现场进行勘察，绘制直径为80厘米的桩基的施工网图，根据桩基的施工设计图中桩基的分布位置以及所述施工网图计算出所述桩基的测量控制点，在所述测量控制点的地面上建造出一个截面大于所述桩基的截面的矩形的施工平台，并基于所述施工平台通过测量放线进行桩孔的钻进定位，标志具体位置，其中，所述施工平台包括导墙和泥浆引流槽；

(2)对桩孔表面的土层掘进：基于桩基的直径大小选择相匹配的扩孔器，将所述扩孔器焊接在旋挖钻机的钻头的上部，将所述旋挖钻机移动至所述施工平台上，使得所述钻头正对所述具体位置，控制所述旋挖钻机推进所述钻头对所述桩孔的表面上的土层进行挖掘，直到挖掘到预设的埋筒深度后，停止挖掘，移出钻头，以形成所述桩孔的上部结构空间；

(3)埋设钢护筒：采用钻埋法将预先制备好的直径为84厘米的钢护筒放入所述上部结构空间中，在放入成功后，所述钢护筒的筒口高出所述施工平台表面的高度在20-30cm之间，形成圆形的桩孔；

(4)采用潜孔锤钻对桩孔中的岩层继续钻进作业：将所述旋挖钻机上的钻头更换为风动式的潜孔锤钻，并将所述潜孔锤钻推进至所述桩孔中，通过控制设备中的空压机产生高压空气，由所述高压空气驱使设备中的动力头带动设备中的钻杆及悬挂在所述钻杆上的潜孔锤钻底部上合金突出点逐次突进以及往返转动击打所述孔底的硬岩层，实现对所述硬岩层的钻进，直至所述潜孔锤钻的推进深度达到预定的桩基高度后，停止钻进，并移出所述潜孔锤钻；

(5)旋挖钻机清孔：将所述旋挖钻机上的潜孔锤钻更换为截齿筒式钻头，并移动至所述桩孔内，对所述桩孔中的沉渣进行清理；

(6)下钢筋笼、安装导管、灌注砼：将加工完成的钢筋笼放入清理后的所述桩孔中固定，使所述钢筋笼和所述桩孔的中心重合，将导管安放于所述钢筋笼内，并向所述导管中注入砼，缓慢匀速拔起所述导管，以实现对所述桩孔的砼浇筑；

(7)拔除钢护筒，完成桩基的建造：待注入所述桩孔中的砼完成初步凝结后，立即采用25吨汽车式起重机与铲车配合钢丝绳将所述钢护筒从所述桩孔中拔出。

2.根据权利要求1所述的深厚硬岩段钻孔桩快速施工方法，其特征在于，所述对桩孔表面的土层掘进，还包括：

在所述施工平台上承受所述旋挖钻机重压的位置上铺设至少两块钢板，其中所述钢板的尺寸为6m*1.5m*10mm，用于避免所述旋挖钻机上履带损坏导墙。

3.根据权利要求2所述的深厚硬岩段钻孔桩快速施工方法，其特征在于，所述扩孔器为10cm*3cm*1cm的钢板。

4.根据权利要求3所述的深厚硬岩段钻孔桩快速施工方法，其特征在于，所述钢护筒放入成功后，还包括：在所述钢护筒的周边填埋粘土压实，以及采用旋挖钻导引绳固定以防止护筒下。

5.根据权利要求4所述的深厚硬岩段钻孔桩快速施工方法，其特征在于，所述埋设钢护筒的步骤，还包括：若所述钢护筒放入所述上部结构空间中的深度达不到预设深度时，采用双钢护筒形式固定上部结构空间，在使用双钢护筒时，第一钢护筒的整个圆周壁紧贴所述上部结构空间放置，第二钢护筒的整个圆周壁紧贴所述第一钢护筒的内壁放置。

6.根据权利要求5所述的深厚硬岩段钻孔桩快速施工方法，其特征在于，所述埋设钢护筒的步骤之前，还包括：基于所述桩基的直径大小制造所述钢护筒：选择10毫米厚度的钢板进行卷制焊接，得到直径大于所述桩基直径40毫米的筒身，在所述筒身的筒口位置上烧焊有一对对称设置的“Ω”型的直径为60毫米的吊环，得到所述钢护筒。

7.根据权利要求6所述的深厚硬岩段钻孔桩快速施工方法，其特征在于，所述采用钻埋法将预先制备好的直径为84厘米的钢护筒放入所述上部结构空间中包括：

通过连接杆连接所述吊环，将所述钢护筒固定在所述钻杆上；

驱动所述动力头驱使所述钻杆带动所述钢护筒旋转，以将所述钢护筒埋设于所述上部结构空间内；

测量所述钢护筒的筒口距离所述施工平台的高度；

若所述高度不大于30厘米且不小于20厘米时，停止驱动所述动力头，以停止所述钢护筒的钻埋。

8.根据权利要求7所述的深厚硬岩段钻孔桩快速施工方法，其特征在于，所述将所述旋挖钻机上的钻头更换为风动式的潜孔锤钻，并将所述潜孔锤钻推进至所述桩孔中，通过控制设备中的空压机产生高压空气，由所述高压空气驱使设备中的动力头带动设备中的钻杆及悬挂在所述钻杆上的潜孔锤钻底部上合金突出点逐次突进以及往返转动击打所述孔底的硬岩层包括：

将所述旋挖钻机上的钻头更换为风动式的潜孔锤钻，并悬挂于特制的钻杆上；

移动所述旋挖钻机，将所述潜孔锤钻置于所述桩孔内，并匀速向下推进；

在检测到所述潜孔锤钻与所述桩孔的孔底的间距在20-30厘米之内时，停止对所述潜孔锤钻的向下推进；

启动设备的空压机和钻具上方的回转电机，待所述钢护筒的筒口出风或者泥浆溢出时，慢速推进所述潜孔锤钻，直至所述潜孔锤钻与所述硬岩层充分接触后，提高驱动所述潜孔锤钻底部上合金突出点逐次突进的速率对所述硬岩层进行击打；

在检测到所述潜孔锤钻的推进深度达到预定的桩基高度后，停止所述空压机和钻具上方的回转电机的驱动，以停止对硬岩层的钻进作业。

9.根据权利要求8所述的深厚硬岩段钻孔桩快速施工方法，其特征在于，所述将加工完成的钢筋笼放入清理后的所述桩孔中固定，使所述钢筋笼和所述桩孔的中心重合，将导管安放于所述钢筋笼内，并向所述导管中注入砼，缓慢匀速拔起所述导管，以实现对所述桩孔的砼浇筑包括：

通过25吨汽车式起重机吊起所述钢筋笼，沿着所述桩孔的内壁向下推进，直到所述钢筋笼的底部与孔底的距离达到预设值后，通过限位装置将其固定于所述桩孔的孔口位置上，使得所述钢筋笼的中心点与所述桩孔的中心点重合；

选择与所述桩基的直径相匹配的直径为30厘米的导管，并通过汽车式起重机将所述导管放置于所述钢筋笼内，直至所述导管距离孔底30厘米的位置时，停止推进，并采用固定平台固定所述导管于所述钢筋笼的中心位置上此时所述导管高出所述施工平台的地面0.8～1.0米；

将混凝土灌注于所述导管内，直到所述混凝土灌满所述导管为止，停止灌注所述混凝土；

采用汽车式起重机将所述导管从所述桩孔内匀慢速拔出，使得所述混凝土从所述孔底向上填充。

10.根据权利要求9所述的深厚硬岩段钻孔桩快速施工方法，其特征在于，所述导管由若干段直径为300毫米、厚度为10毫米的钢管段依次连接形成，所述采用汽车式起重机将所述导管从所述桩孔内匀慢速拔出，使得所述混凝土从所述孔底向上填充包括：

通过所述汽车式起重机将所述导管中外露于空中的第一节钢管段匀慢速从所述桩孔中吊起，所述混凝土从所述导管中流出填充所述桩孔的底部，直到所述钢管段完全裸露出来且第二节钢管段外露于空中的长度在0.8～1.0米之间时，停止吊起；

将所述第一节钢管段和第二节钢管段之间的连接件打开，取下第一节钢管段，并继续拔出所述导管，直到所述导管全部拔出，完成对所述桩孔的混凝土灌注。

Images