CN111720051B - 一种复杂倾斜岩石和孤石地质钻孔灌注桩的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复杂倾斜岩石和孤石地质钻孔灌注桩的施工方法，包括步骤：S1、使用取芯机对桩侧的地基及孤石进行钻设钻孔一；S2、制作炸药管；S3、每隔一个钻孔一在钻孔一内埋设护壁管；S4、限位杆顶部安装吊绳；S5、将钢护筒套在限位杆外侧至岩面最高点；S6、静态破碎剂预裂及松动岩石；S7、上提吊绳回收限位杆及PVC管进行二次利用；S8、钢筋笼上对应孤石孔洞的部位设置土工布袋；S9、在铁皮一与铁皮二之间设置遇水膨胀橡胶；S10、沉放组装好的钢筋笼至指定位置，灌注混凝土。本发明的有益效果是：本发明通过在偏岩孤石上设置限位杆可防止护筒偏斜，当钻头弹射偏斜影响护筒时可被限位杆限制住，从而提高桩孔的垂直度。
Description
技术领域
本发明涉及钻孔灌注桩施工，具体涉及一种复杂倾斜岩石和孤石地质钻孔灌注桩的施工方法。
背景技术
在地层含花岗岩的地区进行钻孔桩施工时，经常会遇到孤石(花岗岩球状不规则风化物)，导致钻孔桩成孔困难。由于花岗岩孤石强度较高，造成钻孔灌注桩无法施工至设计高度；而在钻孔灌注桩钻头钻进时遭遇倾斜岩石，由于岩面偏斜，冲击钻头易被弹射偏斜，导致钻孔偏斜，现有纠偏的技术方案是:抛填高强度的片石，再用冲击钻冲击纠偏；经测量后钻孔的倾斜度不能满足要求，再抛填高强度的片石，用冲击钻反复冲击纠偏。另外在清除桩侧孤石时会产生孤石孔洞，在钻孔灌注桩灌注时混凝土会填充到孔洞中造成过度充盈，既浪费混凝土又对桩基受力不利。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种复杂倾斜岩石和孤石地质钻孔灌注桩的施工方法。
这种复杂倾斜岩石和孤石地质钻孔灌注桩的施工方法，包括以下步骤：
S1、使用取芯机对桩侧的地基及孤石进行钻设钻孔一，钻孔一沿桩孔外边缘布置；
S2、制作炸药管，选择PVC管作为炸药管外包装，将黄泥封堵放置于炸药管底部，并利用钢环将配重安装至黄泥封堵上方，配重安装后，依次放置乳化炸药、起爆电雷管和导爆管，最后埋设吊绳，然后在PVC管顶部设置黄泥封堵，并在炸药管底部的黄泥封堵下方通过螺栓连接封盖；
S3、每隔一个钻孔一在钻孔一内埋设护壁管，护壁管采用塑料管；在指定钻孔一内利用吊绳投放炸药管；起爆炸药管并清空桩孔内孤石的碎渣；
S4、限位杆顶部安装吊绳；沿桩孔内侧一周的偏岩上使用取芯机钻设钻孔二，并安装限位杆，限位杆高度高于偏岩；
S5、将钢护筒套在限位杆外侧至岩面最高点；在钢护筒内壁按照开挖深度等间距设置加强圈来控制钢护筒不均匀变形；在岩面指定位置使用取芯机钻孔，并在钻孔二内埋设PVC管，其中PVC管底部设置封盖，封盖连接吊绳穿过PVC管至地面，PVC管内置静态破碎剂；对倾斜的岩面进行混凝土灌注；
S6、静态破碎剂预裂及松动岩石；
S7、上提吊绳回收限位杆及PVC管进行二次利用；钻孔灌注桩继续施工；
S8、钢筋笼上对应孤石孔洞的部位设置土工布袋；在土工布袋边缘设置一层铁皮一，铁皮一与土工布袋搭接，土工布袋四周搭接处通过固定环固定在钢筋笼上；在土工布袋外侧与孤石孔洞接触面处按照高度均匀布置约束纤维束；在铁皮一外侧设置由开口铁皮组成的铁皮二，铁皮二下部固定于固定环内，铁皮二上部通过焊接杆连接，焊接杆穿过铁皮一上孔洞焊接于钢筋笼上；
S9、在铁皮一与铁皮二之间设置遇水膨胀橡胶，遇水膨胀橡胶通过焊接杆穿过铁皮一上的孔洞绑扎在钢筋笼上，在混凝土灌注时遇水膨胀橡胶将铁皮二上部撑开，阻止浆液进入孤石孔洞；
S10、沉放组装好的钢筋笼至指定位置，灌注混凝土。
作为优选：所述步骤S1中，钻孔一距离桩孔外边缘30-50cm布置，每个钻孔一到桩孔中心距离相等；钻孔一间距20-30cm。
作为优选：所述步骤S2中，吊绳固定在炸药管的PVC管上。
作为优选：所述步骤S3中，放置炸药管的钻孔一和不放置炸药管的钻孔一间隔设置，最外侧的钻孔一放置炸药管；PVC管直径比护壁管直径小1-2cm。
作为优选：所述步骤S4中，用于安装限位杆的钻孔二沿桩孔内侧一周均匀分布，所有钻孔二底部齐平；每个桩孔设置6-8根限位杆，所有限位杆顶端和底端均齐平，顶端高出混凝土顶面；限位杆采用钢棒。
作为优选：所述步骤S5中，用于放置静态破碎剂的钻孔二底部齐平。
作为优选：所述步骤S8中，土工布袋采用丙纶单丝滤布制作而成，滤布孔径透水不透浆液，滤布尺寸略大于孤石孔洞，滤布呈袋状，充填混凝土后桩体突出孔壁的横向距离小于30cm；固定环通过扎丝固定，固定环与钻孔灌注桩的钢筋笼焊接固定；铁皮一宽度为30-50cm，铁皮一与土工布袋的搭接长度为10-20cm；土工布袋通过若干环约束纤维束捆绑在钢筋笼上；铁皮二开口侧远离孤石孔洞侧。
作为优选：所述步骤S9中，遇水膨胀橡胶均匀设置2-4块。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过在桩孔外侧设置炸药破碎孤石，从而可取出孤石以利于桩孔钻进；炸药沿桩孔外侧设置，钻孔内间隔设置炸药，并不是所有的钻孔都放置炸药，不放置炸药的孔在爆炸作用下可以使孤石产生裂缝，对孤石的破碎效果更好，也避免炸药过量导致桩孔扩孔严重；通过施加配重可以更好的将炸药管放置至护壁管底部。
2、本发明通过在偏岩孤石上设置限位杆可防止护筒偏斜，当钻头弹射偏斜影响护筒时可被限位杆限制住，从而提高桩孔的垂直度；限位杆均匀布置并且通过砂浆锚固体锚固在岩石中，稳定性和强度较高；偏岩孤石内钻孔并灌注静态破碎剂，然后浇筑混凝土，偏岩上方的回填混凝土对静态破碎剂起到密封作用，静态破碎剂膨胀压力可以破坏偏岩部分岩体，起到预裂和松动岩体的效果，冲击钻进时降低偏岩的强度，可以防止钻头弹射偏斜；偏岩上方的回填混凝土与岩石强度更接近，比起传统的回填片石能更好的使钻孔均匀受力；限位杆顶部及PVC管封底连接吊绳，可以在偏岩部分钻孔完成后吊除限位杆回收利用；钢护筒内壁设加强圈可避免搭设钢护筒至岩面时因不均匀受力而造成钢护筒损坏。
3、本发明通过在钢筋笼上对应孤石孔洞处设置土工布袋，可以将灌注的混凝土限制在土工布袋内，避免大量混凝土充填到孔洞中造成过度充盈，避免浪费混凝土和对桩基受力不利；土工布袋四周设置铁皮，铁皮起到防止绕流的作用，灌注混凝土时在混凝土的重力作用下可撑开铁皮与孔壁密切接触，避免灌注混凝土时混凝土通过土工布袋和桩孔之间的孔隙绕流到孤石孔内；土工布袋有一定的伸缩性，可透水不透浆，将混凝土较好的限制在桩孔内，并有一定的凸起，有利于提高桩基承载力；土工布袋通过纤维束捆绑在钢筋笼上，有利于保护土工布袋在下放钢筋笼时不被孔壁阻力所破坏，在灌注混凝土充填土工布袋时又可以保护土工布袋受力均匀，不被混凝土压力所撑破。
附图说明
图1是钻孔灌注桩孤石深孔弱爆破系统剖面示意图；
图2是炸药管示意图；
图3是炸药孔分布示意图；
图4是偏岩孤石钻孔灌注桩纠偏系统示意图；
图5是限位杆与静态破碎剂埋设示意图；
图6是孤石地质钻孔灌注桩防过度充盈装置示意图；
图7是孤石孔洞处横断面示意图；
图8是铁皮处示意图。
附图标记说明：护壁管1、炸药管2、黄泥封堵3、配重4、乳化炸药5、起爆电雷管6、导爆管7、PVC管8、吊绳9、桩孔101、钻孔一102、孤石103、地基12、封盖13、偏岩14、钢护筒15、限位杆16、静态破碎剂17、混凝土18、加强圈19、钻孔二20、焊接杆21、岩面22、孤石孔洞23、钢筋笼24、土工布袋25、铁皮一261、铁皮二262、固定环27、约束纤维束28、遇水膨胀橡胶29、孔壁31。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
作为一种实施例，本申请提供一种复杂倾斜岩石和孤石地质钻孔灌注桩的施工方法，包括以下步骤：
S1、使用取芯机对孤石103进行钻设钻孔一102，其中钻孔一102距离桩孔101边缘30-50cm布置，每个钻孔一102到桩孔101中心距离相等；钻孔一102间距20-30cm，钻孔一102数量根据孤石103宽度确定。
S2、制作炸药管2，选择直径比护壁管1直径小1-2cm的PVC管8作为炸药管2外包装，将黄泥封堵3放置在炸药管2底部，并利用钢环将配重4安装至黄泥封堵3上方，配重4安装后，依次放置乳化炸药5、起爆电雷管6、导爆管7，最后埋设吊绳9，并在PVC管8顶部放置黄泥封堵3，然后在炸药管2底部的黄泥封堵3下方通过螺栓连接封盖13，通过施加配重4可以更好的将炸药管2放置至护壁管1底部。
S3、每隔一个钻孔一102在钻孔一102内埋设护壁管1，护壁管1采用塑料管。
S4、在指定钻孔利用吊绳9投放炸药管2，通过在桩孔101外侧设置炸药管2破碎孤石103，从而可取出孤石103以利于桩孔101钻进。钻孔内间隔设置炸药管2，并不是所有的钻孔都放置炸药管2，不放置炸药管2的钻孔一102在爆炸作用下可以使孤石103产生裂缝，对孤石103的破碎效果更好，也避免炸药过量导致桩孔101扩孔严重。其中孤石103最外侧的钻孔一102必须投放炸药管2。
S5、起爆炸药管2并清空孤石103碎渣。其中爆炸系统可采用控制爆破方式，分段毫秒爆破，从而可以严格控制最大单响药量，对孤石进行弱爆破，可以最大程度避免损坏桩孔。
S6、对限位杆16安装吊绳9，沿桩孔101内侧一周的岩石上使用取芯机钻设钻孔二20，并安装限位杆16，限位杆16高度应高于偏岩14，设置限位杆16可防止护筒偏斜，当钻头弹射偏斜影响钢护筒15时可被限位杆16限制住，从而提高桩孔101的垂直度。
S7、将钢护筒15套在限位杆16外侧至岩面22最高点。在钢护筒15内壁按照开挖深度等间距设置加强圈19来控制钢护筒15不均匀变形。
S8、在岩面22指定位置使用取芯机钻孔二20，并在钻孔二20内埋设PVC管8，其中PVC管8下设封盖13，封盖13连接吊绳9穿过PVC管8至地面，PVC管8内置静态破碎剂17，然后浇筑混凝土，偏岩14上方的混凝土18对静态破碎剂17起到密封作用，静态破碎剂17膨胀压力可以破坏偏岩14部分岩体，起到预裂和松动岩体的效果，冲击钻进时降低偏岩14的强度，可以防止钻头弹射偏斜。
S9、上提吊绳9回收限位杆16及PVC管8进行二次利用。钻孔灌注桩继续施工。
S10、钢筋笼24上对应孤石孔洞23处设置外尺寸略大于孤石孔洞23的由丙纶单丝滤布制作而成的土工布袋25，土工布袋25可以将灌注的混凝土限制在土工布袋25内，避免大量混凝土充填到孤石孔洞23中造成过度充盈，避免浪费混凝土和对桩基受力不利。
S11、在土工布袋25边缘设置一层铁皮一261，铁皮宽度30-50cm，铁皮一261与土工布袋25搭接，搭接长度10-20cm，搭接处通过固定环27固定在钢筋笼24上。铁皮一261应覆盖土工布袋25边缘，铁皮起到防止绕流的作用，灌注混凝土时在混凝土的重力作用下可撑开铁皮与孔壁31密切接触，避免灌注混凝土时混凝土通过土工布袋25和桩孔101之间的孔隙绕流到孤石孔洞23内。
S12、在土工布袋25外侧与孤石孔洞23接触面处按照高度均匀布置约束纤维束28，防止灌注混凝土时因桩内压力过大造成土工布袋25破裂。
S13、在铁皮一261外侧设置由开口铁皮组成的铁皮二262，其下部固定于固定环27内，其上部通过焊接杆21连接，焊接杆21穿过铁皮一261上的孔洞焊接于钢筋笼24上。
S14、在铁皮一261与铁皮二262之间均匀设置2-4块遇水膨胀橡胶29，遇水膨胀橡胶29通过焊接杆21穿过铁皮一261上的孔洞绑扎在钢筋笼24上，在混凝土灌注时可将铁皮二262上部撑开，防止浆液进入孤石孔洞23。
S15、沉放组装好的钢筋笼24至指定位置，灌注浆液。
Claims (8)
1.一种复杂倾斜岩石和孤石地质钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、使用取芯机对桩侧的地基(12)及孤石(103)进行钻设钻孔一(102)，钻孔一(102)沿桩孔(101)外边缘布置；
S2、制作炸药管(2)，选择PVC管(8)作为炸药管(2)外包装，将黄泥封堵(3)放置于炸药管(2)底部，并利用钢环将配重(4)安装至黄泥封堵(3)上方，配重(4)安装后，依次放置乳化炸药(5)、起爆电雷管(6)和导爆管(7)，最后埋设吊绳(9)，然后在PVC管(8)顶部设置黄泥封堵(3)，并在炸药管(2)底部的黄泥封堵(3)下方通过螺栓连接封盖(13)；
S3、每隔一个钻孔一(102)在钻孔一(102)内埋设护壁管(1)，护壁管(1)采用塑料管；在指定钻孔一(102)内利用吊绳(9)投放炸药管(2)；起爆炸药管(2)并清空桩孔(101)内孤石(103)的碎渣；
S4、限位杆(16)顶部安装吊绳(9)；沿桩孔(101)内侧一周的偏岩(14)上使用取芯机钻设钻孔二(20)，并安装限位杆(16)，限位杆(16)高度高于偏岩(14)；
S5、将钢护筒(15)套在限位杆(16)外侧至岩面(22)最高点；在钢护筒(15)内壁按照开挖深度等间距设置加强圈(19)来控制钢护筒(15)不均匀变形；在岩面(22)指定位置使用取芯机钻孔，并在钻孔二(20)内埋设PVC管(8)，其中PVC管(8)底部设置封盖(13)，封盖(13)连接吊绳(9)穿过PVC管(8)至地面，PVC管(8)内置静态破碎剂(17)；对倾斜的岩面(22)进行混凝土(18)灌注；
S6、静态破碎剂(17)预裂及松动岩石；
S7、上提吊绳(9)回收限位杆(16)及PVC管(8)进行二次利用；钻孔灌注桩继续施工；
S8、钢筋笼(24)上对应孤石孔洞(23)的部位设置土工布袋(25)；在土工布袋(25)边缘设置一层铁皮一(261)，铁皮一(261)与土工布袋(25)搭接，土工布袋(25)四周搭接处通过固定环(27)固定在钢筋笼(24)上；在土工布袋(25)外侧与孤石孔洞(23)接触面处按照高度均匀布置约束纤维束(28)；在铁皮一(261)外侧设置由开口铁皮组成的铁皮二(262)，铁皮二(262)下部固定于固定环(27)内，铁皮二(262)上部通过焊接杆(21)连接，焊接杆(21)穿过铁皮一(261)上孔洞焊接于钢筋笼(24)上；
S9、在铁皮一(261)与铁皮二(262)之间设置遇水膨胀橡胶(29)，遇水膨胀橡胶(29)通过焊接杆(21)穿过铁皮一(261)上的孔洞绑扎在钢筋笼(24)上，在混凝土灌注时遇水膨胀橡胶(29)将铁皮二(262)上部撑开，阻止浆液进入孤石孔洞(23)；
S10、沉放组装好的钢筋笼(24)至指定位置，灌注混凝土。
2.根据权利要求1所述的复杂倾斜岩石和孤石地质钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于：所述步骤S1中，钻孔一(102)距离桩孔(101)外边缘30-50cm布置，每个钻孔一(102)到桩孔(101)中心距离相等；钻孔一(102)间距20-30cm。
3.根据权利要求1所述的复杂倾斜岩石和孤石地质钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于：所述步骤S2中，吊绳(9)固定在炸药管(2)的PVC管(8)上。
4.根据权利要求1所述的复杂倾斜岩石和孤石地质钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于：所述步骤S3中，放置炸药管(2)的钻孔一(102)和不放置炸药管(2)的钻孔一(102)间隔设置，最外侧的钻孔一(102)放置炸药管(2)；PVC管(8)直径比护壁管(1)直径小1-2cm。
5.根据权利要求1所述的复杂倾斜岩石和孤石地质钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于：所述步骤S4中，用于安装限位杆(16)的钻孔二(20)沿桩孔(101)内侧一周均匀分布，所有钻孔二(20)底部齐平；每个桩孔(101)设置6-8根限位杆(16)，所有限位杆(16)顶端和底端均齐平，顶端高出混凝土(18)顶面；限位杆(16)采用钢棒。
6.根据权利要求1所述的复杂倾斜岩石和孤石地质钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于：所述步骤S5中，用于放置静态破碎剂(17)的钻孔二(20)底部齐平。
7.根据权利要求1所述的复杂倾斜岩石和孤石地质钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于：所述步骤S8中，土工布袋(25)采用丙纶单丝滤布制作而成，滤布孔径透水不透浆液，滤布尺寸大于孤石孔洞(23)，滤布呈袋状；固定环(27)通过扎丝固定，固定环(27)与钻孔灌注桩的钢筋笼(24)焊接固定；铁皮一(261)宽度为30-50cm，铁皮一(261)与土工布袋(25)的搭接长度为10-20cm；土工布袋(25)通过若干环约束纤维束(28)捆绑在钢筋笼(24)上；铁皮二(262)开口侧远离孤石孔洞(23)侧。
8.根据权利要求1所述的复杂倾斜岩石和孤石地质钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于：所述步骤S9中，遇水膨胀橡胶(29)均匀设置2-4块。
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