CN111441342A - 一种基于交叉密齿钻头的钻机及其灌注桩的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于交叉密齿钻头的钻机及其灌注桩的施工方法，包括钻机支架，所述钻机支架的顶部固定安装有螺旋钻机，且螺旋钻机的正面设有若干固定器，所述固定器的内壁活动套接有若干组通过连接器固定连接在一起的若干组螺旋钻杆，所述螺旋钻杆的底端固定安装有交叉密齿钻头。该基于交叉密齿钻头的钻机及其灌注桩的施工方法，通过对交叉密齿钻头及其灌注施工方法的设置，有效的提高了螺旋钻杆对于硬质岩层的突破能力，从而解决了长螺旋钻机和正循环钻机在老旧水泥土桩基础或坚硬岩层上施工灌注桩成孔速度慢、沉渣较多的问题，进而有效的提高了该钻机的工作效率。
Description
技术领域
本发明属于建筑施工设备技术领域，具体涉及一种基于交叉密齿钻头的钻机及其灌注桩的施工方法。
背景技术
在传统的桩基施工过程中是先利用钻机在地基上钻好相应的桩孔，再向其中灌注钢筋混凝土以制成需要的地基桩柱，因此，在桩基建设的过程中对于桩孔的钻设是必不可少的施工流程，而目前在桩孔的施工过程中通常采用的长螺旋钻机成孔或是正循环钻机成孔技术。
其中，长螺旋钻孔灌注桩由于成桩速度快，施工效率高，目前已广泛应用于各类桩基施工中，但对于一些复杂地质情况下的基坑支护，由于长螺旋钻机采用干作业成孔，遇到软弱土质提钻时桩孔内壁约束应力较小易产生塌孔和孔壁变形，遇到老旧水泥土桩基础和坚硬岩层钻进时钻进困难、震动较大、摩擦应力大，对深基坑边坡变形的影响较大。
而正循环钻机成孔技术凭借其钻孔时采用泥浆护壁成孔，使之对周边环境的影响较小，能有效保证施工时对基坑扰动小的优势，亦为建筑市场常用的一种施工工艺，但是因其施工效率低下，且施工现场需多台正循环钻机才能满足施工进度要求，如遇老旧水泥土桩基础或是坚硬岩层钻进时，钻进难度且扰动较大，工作效率较为低下。
故，亟需一种新型的钻机设备及其施工方法，可以满足在一些复杂地质环境下对于灌注桩的施工。
发明内容
本发明提供了一种基于交叉密齿钻头的钻机及其灌注桩的施工方法，具备对于基坑周围的扰动较小、对于地形的适应力较强、在提钻时不会造成桩孔内壁坍塌或变形、稳定性及工作效率高的优点，解决了目前长螺旋钻孔灌注桩遇到软弱土质提钻时桩孔内壁约束应力较小易产生塌孔和孔壁变形，遇到老旧水泥土桩基础和坚硬岩层钻进时钻进困难、震动较大、摩擦应力大，对深基坑边坡变形的影响较大，而正循环钻机成孔技术施工效率低下，且施工现场需多台正循环钻机才能满足施工进度要求，如遇老旧水泥土桩基础或是坚硬岩层钻进时，钻进难度且扰动较大，工作效率较为低下的问题。
一种基于交叉密齿钻头的钻机，包括钻机支架，所述钻机支架的顶部固定安装有螺旋钻机，且螺旋钻机的正面设有若干固定器，所述固定器的内壁活动套接有若干组通过连接器固定连接在一起的若干组螺旋钻杆，所述螺旋钻杆的底端固定安装有交叉密齿钻头。
一种基于交叉密齿钻头的钻机灌注桩的施工方法，包括：准备阶段、钻孔阶段、灌注阶段及验收阶段；
所述准备阶段，包括平整场地、桩位放样、护筒埋设以及钻机就位：
所述平整场地是将施工区域内的地面进行清理，在平整压实之后铺好枕木并利用水平尺进行校正；
所述桩位放样是利用水准仪对需要打桩的位置进行定位，并利用标示线条建立闭合的控制区域，随后将标识的位置报至监理部门对其进行复测，在确定桩位中心点合格之后再据此施工，若监理部门复测不达标需重新寻找桩位放样点；
所述护筒埋设需要将护筒的顶端高出施工面100～300mm，其底部及周围利用黏土分层夯实填充，并利用细线拉出桩位中心点的十字线与护筒的中心进行校验、调整，且桩位中心线与护筒中心的偏差在0～30mm之间；
所述钻孔阶段，包括钻进、终孔检查以及一次清孔：
所述钻进在开始的2～5m时需要轻压慢转，之后的钻进速度控制在0.5～1m/min，同时在钻进的过程中每隔3～5m就需要检查校验一次螺旋钻杆的垂直度，确定合格后方可继续钻进；
所述终孔检查以及一次清孔在桩孔达到预定的深度时，需要进行核实检测，并将数据报至监理部门进行复核，在其合格之后将交叉密齿钻头提离至桩孔底部500mm处，同时进行一次清孔作业，在一次清孔完成之后提出交叉密齿钻头；
所述灌注阶段，包括钢筋笼入孔、下导管和二次清孔以及灌注水下砼：
所述钢筋笼入孔在下放的过程中必须垂直对中且不予孔壁之间发生碰撞，吊筋或压杆的横担不得压在护筒上，应将其压杆、横担支撑在枕木上，同时在下放钢筋笼时，钢筋笼应连续下放，不宜停顿，下放时禁止采用直接脱钩的方法；
所述灌注水下砼采用灌浆导管法灌注，并且导管的下方深度与桩孔之间的实际深度必须做严格的丈量，使其与桩孔底部的距离保持在0.3～0.5m之间；
所述验收阶段，包括挖除护筒、钻机移位、桩头凿除以及桩身质量检测。
进一步，所述钻孔阶段中对于螺旋钻杆垂直度的检测采用观测立轴顶部是否发生摆动的方式，并配合交叉密齿钻头中设有的扶正器，同时在钻孔的过程中需保持螺旋钻杆的垂直度在0.5%范围以内，以确保桩孔具有较高的垂直度。
进一步，所述灌注水下砼时必须保持导管埋在混凝土面以下，且埋管的深度不小于1m，同时在提取导管时应徐徐上提，不可一次性提升过高。
有益效果
1、该基于交叉密齿钻头的钻机及其灌注桩的施工方法，通过交叉密齿钻头与长螺旋钻机向结合的正循环施工工艺的设置，能够有效的减小钻头在钻孔机提升的过程中对桩孔所造成的变形量，同时使得该钻机在钻孔阶段所造成的扰动较小，进而可以有效的控制在桩基施工过程中对基坑所造成的形变量，同时增强了该钻机对于地形的适应力，不会在遇到软弱土质提钻时因桩孔内壁约束应力较小而出现塌孔或孔壁变形的现象，进而有效的提高了灌注后桩体的结构强度及稳定性。
2、该基于交叉密齿钻头的钻机及其灌注桩的施工方法，通过对交叉密齿钻头及其灌注施工方法的设置，有效的提高了螺旋钻杆对于硬质岩层的突破能力，从而解决了长螺旋钻机和正循环钻机在老旧水泥土桩基础或坚硬岩层上施工灌注桩成孔速度慢、沉渣较多的问题，进而有效的提高了该钻机的工作效率。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明准备阶段的流程示意图；
图3为本发明钻孔阶段的流程示意图；
图4为本发明灌注阶段的流程示意图；
图5为本发明验收阶段的流程示意图。
图中：1、钻机支架；2、螺旋钻机；3、固定器；4、螺旋钻杆；5、连接器；6、交叉密齿钻头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种基于交叉密齿钻头的钻机，包括钻机支架1，所述钻机支架1的顶部固定安装有螺旋钻机2，且螺旋钻机2的正面设有若干固定器3，所述固定器3的内壁活动套接有若干组通过连接器5固定连接在一起的若干组螺旋钻杆4，所述螺旋钻杆4的底端固定安装有交叉密齿钻头6。
请参阅图2-5，一种基于交叉密齿钻头的钻机灌注桩的施工方法，包括：准备阶段、钻孔阶段、灌注阶段及验收阶段；
准备阶段，包括平整场地、桩位放样、护筒埋设以及钻机就位：
平整场地是将施工区域内的地面进行清理，在平整压实之后铺好枕木并利用水平尺进行校正；
桩位放样是利用水准仪对需要打桩的位置进行定位，并利用标示线条建立闭合的控制区域，随后将标识的位置报至监理部门对其进行复测，在确定桩位中心点合格之后再据此施工，若监理部门复测不达标需重新寻找桩位放样点；
其中，各处为桩位采用全站仪测量放点的方式，以精确放出各桩的中心位置，同时埋设桩中心的纵向、横向定位标志，经监理部门确认无误后方可进行施工，施工过程中需对其进行复测。
护筒埋设需要将护筒的顶端高出施工面100～300mm，其底部及周围利用黏土分层夯实填充，并利用细线拉出桩位中心点的十字线与护筒的中心进行校验、调整，且桩位中心线与护筒中心的偏差在0～30mm之间；
其中，护筒的壁厚为15mm,长度为1.5m且内径大于钻头直径100～50mm，并在护筒的上端开设一个规格为300×400mm的出浆口，且护筒高出施工面至100～300mm。
其中，在安装螺旋钻机时要确保钻机支架1保持准确、水平及稳固的状态，并利用双锤球双向控制好螺旋钻杆4的垂直度，同时校验交叉密齿钻头6的中心与桩位中心点之间的偏差保证0～20mm内，全部达到标准后方可进行钻孔作业。
钻孔阶段，包括钻进、终孔检查以及一次清孔：
钻进在开始的2～5m时需要轻压慢转，之后的钻进速度控制在0.5～1m/min，同时在钻进的过程中没隔3～5m就需要检查校验一次螺旋钻杆4的垂直度，确定合格后方可继续钻进；
其中，在施工现场用挖掘机开挖泥浆池并安装泥浆泵，且现场泥浆池布置要避开运输道路，同时15-20根桩可以合用一个泥浆池，以方便组织生产现场开挖，且泥浆池约3×5m、深约2m，并在泥浆池周边设置安全防护栏杆、悬挂警示标志。
终孔检查以及一次清孔在桩孔达到预定的深度时，需要进行核实检测，并将数据报至监理部门进行复核，在其合格之后将交叉密齿钻头6提离至桩孔底部500mm处，同时进行一次清孔作业，在一次清孔完成之后提出交叉密齿钻头6；
灌注阶段，包括钢筋笼入孔、下导管和二次清孔以及灌注水下砼：
钢筋笼入孔在下放的过程中必须垂直对中且不予孔壁之间发生碰撞，吊筋或压杆的横担不得压在护筒上，应将其压杆、横担支撑在枕木上，同时在下放钢筋笼时，钢筋笼应连续下放，不宜停顿，下放时禁止采用直接脱钩的方法；
其中，在钻进过程中使用泥浆泵通过钻杆将水压打入桩孔内，水与桩孔内钻出的土经搅拌形成泥浆，桩孔中溢出的泥浆流入泥浆池进行循环，同时子在施工的过程中需由专人经常测定泥浆的技术参数，及时调配泥浆稠度。
在钻进过程中根据钻进及返浆带渣的情况，明确记录地层的地质情况，若遇到特殊地层则及时采取措施，整个钻进过程中尽可能避免钻机振动、移位等情况的发生。
其中，钢筋笼制作的搭接处采用双面焊接，同一截面接头面积百分率不大于50%且接头间距不小于35d，并按设计要求在骨架外侧设置控制保护层厚度的预制垫块，骨架顶端两侧设置吊环。
其中，在钢筋笼制作完成后存放时应在加强筋内部加设“十”字钢筋支撑，以防止钢筋笼发生变形失圆的现象。
其中，在二次清孔结束后，尽快进行钢筋笼的吊装工作，并且在钢筋笼安装前需再次对钢筋笼进行检查核对，确保钢筋笼符合设计及规范要求，并且钢筋笼采用汽车吊装下放的方式，且根据护筒标高再次测量孔深，以配备相应的枕木和压杆
其中，下导管和二次清孔后桩孔内的泥浆比重应在1.15～1.25之间，同时确保循环流动的泥浆无粗糙砂砾感，并且在下导管和二次清孔完成之后等待并保持桩孔内的泥浆保持稳定、无波动后再进行下一步。
所述灌注水下砼采用灌浆导管法灌注，并且导管的下方深度与桩孔之间的实际深度必须做严格的丈量，使其与桩孔底部的距离保持在0.3～0.5m之间。
其中，导管的直径设为30cm，且导管之间采用法兰盘相互连接，并且导管在使用前要对其规格、质量和拼接构造进行压水试验，同时要求压水试验时的压力应不小于灌注砼时导管可能承受的最大压力。
其中，在对灌注水下砼之前要先进行试块制作并检验，以确保使用的混凝土配方可以达到灌注桩的使用要求。
其中，灌注水下砼时应在2个小时之后完成，并且中间不能出现停顿的现象，且因混凝土要具有良好的和易性和流动性，所以其坍落度要控制在180-220mm之间，其充盈系数在必须大于1.0，且施工中需记录每根桩的充盈系数，同时严格控制水灰比，以确保混凝土的强度指标。
其中，若根据设计的要求需要超灌时应严格控制最后一侧的灌注量，使得灌注桩超过标高的0.8～1.0m。
所述验收阶段，包括挖除护筒、钻机移位、桩头凿除以及桩身质量检测。
本技术方案中，所述钻孔阶段中对于螺旋钻杆4垂直度的检测采用观测立轴顶部是否发生摆动的方式，并配合交叉密齿钻头6中设有的扶正器，同时在钻孔的过程中需保持螺旋钻杆4的垂直度在0.5%范围以内，以确保桩孔具有较高的垂直度。
本技术方案中，所述灌注水下砼时必须保持导管埋在混凝土面以下，且埋管的深度不小于1m，同时在提取导管时应徐徐上提，不可一次性提升过高。
其中，对于导管采用徐徐上提的方式取出是为了防止导管底部超出混凝土地面而形成断柱的现象。
其中，在每根桩施工完毕后应采用素土覆盖自然养护，桩体达到一定强度（灌注后5～7天）后，方可进行开槽及桩间土挖除、凿截桩头等工作。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种基于交叉密齿钻头的钻机，包括钻机支架（1），其特征在于：所述钻机支架（1）的顶部固定安装有螺旋钻机（2），且螺旋钻机（2）的正面设有若干固定器（3），所述固定器（3）的内壁活动套接有若干组通过连接器（5）固定连接在一起的若干组螺旋钻杆（4），所述螺旋钻杆（4）的底端固定安装有交叉密齿钻头（6）。
2.一种基于交叉密齿钻头的钻机灌注桩的施工方法，其特征在于，包括：准备阶段、钻孔阶段、灌注阶段及验收阶段；
所述准备阶段，包括平整场地、桩位放样、护筒埋设以及钻机就位：
所述平整场地是将施工区域内的地面进行清理，在平整压实之后铺好枕木并利用水平尺进行校正；
所述桩位放样是利用水准仪对需要打桩的位置进行定位，并利用标示线条建立闭合的控制区域，随后将标识的位置报至监理部门对其进行复测，在确定桩位中心点合格之后再据此施工，若监理部门复测不达标需重新寻找桩位放样点；
所述护筒埋设需要将护筒的顶端高出施工面100～300mm，其底部及周围利用黏土分层夯实填充，并利用细线拉出桩位中心点的十字线与护筒的中心进行校验、调整，且桩位中心线与护筒中心的偏差在0～30mm之间；
所述钻孔阶段，包括钻进、终孔检查以及一次清孔：
所述钻进在开始的2～5m时需要轻压慢转，之后的钻进速度控制在0.5～1m/min，同时在钻进的过程中没隔3～5m就需要检查校验一次螺旋钻杆（4）的垂直度，确定合格后方可继续钻进；
所述护筒埋设需要将护筒的顶端高出施工面100～300mm，其底部及周围利用黏土分层夯实填充，并利用细线拉出桩位中心点的十字线与护筒的中心进行校验、调整，且桩位中心线与护筒中心的偏差在0～30mm之间；
所述钻孔阶段，包括钻进、终孔检查以及一次清孔：
所述钻进在开始的2～5m时需要轻压慢转，之后的钻进速度控制在0.5～1m/min，同时在钻进的过程中没隔3～5m就需要检查校验一次螺旋钻杆（4）的垂直度，确定合格后方可继续钻进；
所述终孔检查以及一次清孔在桩孔达到预定的深度时，需要进行核实检测，并将数据报至监理部门进行复核，在其合格之后将交叉密齿钻头（6）提离至桩孔底部500mm处，同时进行一次清孔作业，在一次清孔完成之后提出交叉密齿钻头（6）；
所述灌注阶段，包括钢筋笼入孔、下导管和二次清孔以及灌注水下砼：
所述钢筋笼入孔在下放的过程中必须垂直对中且不予孔壁之间发生碰撞，吊筋或压杆的横担不得压在护筒上，应将其压杆、横担支撑在枕木上，同时在下放钢筋笼时，钢筋笼应连续下放，不宜停顿，下放时禁止采用直接脱钩的方法；
所述灌注水下砼采用灌浆导管法灌注，并且导管的下方深度与桩孔之间的实际深度必须做严格的丈量，使其与桩孔底部的距离保持在0.3～0.5m之间；
所述验收阶段，包括挖除护筒、钻机移位、桩头凿除以及桩身质量检测。
3.根据权利要求2所述的一种基于交叉密齿钻头的钻机灌注桩的施工方法，其特征在于：所述钻孔阶段中对于螺旋钻杆（4）垂直度的检测采用观测立轴顶部是否发生摆动的方式，并配合交叉密齿钻头（6）中设有的扶正器，同时在钻孔的过程中需保持螺旋钻杆（4）的垂直度在0.5%范围以内，以确保桩孔具有较高的垂直度。
4.根据权利要求2所述的一种基于交叉密齿钻头的钻机灌注桩的施工方法，其特征在于：所述灌注水下砼时必须保持导管埋在混凝土面以下，且埋管的深度不小于1m，同时在提取导管时应徐徐上提，不可一次性提升过高。
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