CN112360337B - 一种桩基施工方法 - Google Patents

Abstract

一种桩基施工方法，涉及桩基础施工技术领域。该桩基施工方法应用于桩机设备，桩机设备包括脉冲放电装置以及与脉冲放电装置连接的钻头，施工方法包括：确定桩基的中心位置；采用连接有脉冲放电装置的钻头对中心位置范围内的地层钻进得到目标桩基孔。该桩基施工方法能够简化施工步骤，提升施工效率。

Description

一种桩基施工方法

技术领域

本发明涉及桩基础施工技术领域，具体而言，涉及一种桩基施工方法。

背景技术

随着我国城市化进程的不断加快，城市及交通基础设施建设得到了进一步的发展，高耸建筑的数量日益增加，对桩基础施工的质量和效率提出了更高的要求。传统的钻进主要是根据岩石硬度的不同，采用人工钻凿或者机械破岩的方式，其中，机械破岩常采用旋挖钻机、电液桩机或冲击震动锤等机械设备。

在钻进软岩和中硬岩层时，通常使用带硬质合金切削具的回转钻头钻进；在钻进中硬及部分以上岩层时，通常使用铣齿牙轮钻头钻进；在钻进硬岩时，通常使用金刚石钻头或者钢粒钻头钻进；而在钻进硬脆岩层时，则通常使用液动(气动)孔内冲击器或者镶齿钻头钻进。

现有技术中桩基施工方法较为复杂，针对不同的岩层，需要采用不同设备，工作效率较低，经济成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桩基施工方法，能够简化施工步骤，提升施工效率。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例提供一种桩基施工方法，所述施工方法应用于桩机设备，所述桩机设备包括脉冲放电装置以及与所述脉冲放电装置连接的钻头，所述施工方法包括：

确定桩基的中心位置；

采用连接有所述脉冲放电装置的所述钻头对所述中心位置范围内的地层钻进得到目标桩基孔。

可选地，在本发明较佳的实施例中，所述桩机设备还包括旋挖钻机以及可拆卸设置于所述旋挖钻机上的第一钻斗和第二钻斗，所述第二钻斗的直径大于所述第一钻斗的直径，所述采用连接有所述脉冲放电装置的所述钻头对所述中心位置范围内的地层钻进得到目标桩基孔包括：

采用设置有所述第一钻斗的所述旋挖钻机在所述中心位置对所述地层钻进得到初始桩基孔；

将所述钻头放入所述初始桩基孔内；

启动所述脉冲放电装置，通过连接有所述脉冲放电装置的所述钻头对所述中心位置范围内的岩层进行预弱化处理；

采用设置有所述第二钻斗的所述旋挖钻机对所述初始桩基孔进行扩孔作业得到所述目标桩基孔。

可选地，在本发明较佳的实施例中，所述第二钻斗的直径等于所述目标桩基孔的设计直径。

可选地，在本发明较佳的实施例中，所述第一钻斗的直径大于或等于50mm。

可选地，在本发明较佳的实施例中，所述桩机设备还包括旋挖钻机以及可拆卸设置于所述旋挖钻机上的第二钻斗，所述采用连接有所述脉冲放电装置的所述钻头对所述中心位置范围内的地层钻进得到目标桩基孔包括：

启动所述脉冲放电装置，通过连接有所述脉冲放电装置的所述钻头对所述中心位置范围内的岩层进行预弱化处理；

采用连接有所述脉冲放电装置的所述钻头在所述中心位置范围内对所述地层钻进得到多个子初始桩基孔；

采用设置有所述第二钻斗的所述旋挖钻机将多个所述子初始桩基孔打通得到所述目标桩基孔。

可选地，在本发明较佳的实施例中，所述第二钻斗的直径等于所述目标桩基孔的设计直径。

可选地，在本发明较佳的实施例中，多个所述子初始桩基孔呈间隔排布。

可选地，在本发明较佳的实施例中，多个所述子初始桩基孔呈均匀排布。

可选地，在本发明较佳的实施例中，所述桩机设备还包括旋挖钻机以及可拆卸设置于所述旋挖钻机上的钻筒，所述采用连接有所述脉冲放电装置的所述钻头对所述中心位置范围内的地层钻进得到目标桩基孔之后，所述施工方法还包括：

采用设置有所述钻筒的所述旋挖钻机对所述目标桩基孔进行刷壁作业和清孔作业。

可选地，在本发明较佳的实施例中，所述对所述目标桩基孔进行刷壁作业和清孔作业之后，所述施工方法还包括：

向所述目标桩基孔内吊放钢筋笼；

向吊放好所述钢筋笼的所述目标桩基孔内灌注混凝土。

本发明实施例的有益效果包括：

该桩基施工方法应用于桩机设备，桩机设备包括脉冲放电装置以及与脉冲放电装置连接的钻头，施工方法包括：确定桩基的中心位置；采用连接有脉冲放电装置的钻头对中心位置范围内的地层钻进得到目标桩基孔。上述桩基施工方法先确定桩基的中心位置，再采用连接有脉冲放电装置的钻头对中心位置范围内的地层钻进得到目标桩基孔，该桩基施工方法流程简单，易于操作。相较于现有技术中针对不同的岩层需要采用不同设备，该桩基施工方法通过脉冲放电装置可以适用于不同硬度的岩层的钻进，无需针对不同硬度的岩层更换不同设备，因此，该桩基施工方法能够简化施工步骤，提升施工效率，还能够降低施工的经济成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的桩基施工方法的流程示意图之一；

图2为本发明第一实施例提供的桩基施工方法的流程示意图之二；

图3为本发明第一实施例提供的桩基施工方法的流程示意图之三；

图4为本发明第二实施例提供的桩基施工方法的流程示意图；

图5为本发明第三实施例提供的桩基施工方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种桩基施工方法，施工方法应用于桩机设备，桩机设备包括脉冲放电装置以及与脉冲放电装置连接的钻头，施工方法包括：

S100:确定桩基的中心位置；

需要说明的是，确定桩基的中心位置，即确定目标桩基孔的中心位置，只有确定了目标桩基孔的中心位置，才能便于后续步骤中采用连接有脉冲放电装置的钻头对上述中心位置范围内的地层钻进得到目标桩基孔，进而使得最终建成的目标桩基能够设置在预设位置。

S200:采用连接有脉冲放电装置的钻头对中心位置范围内的地层钻进得到目标桩基孔。

需要说明的是，第一，桩基的中心位置范围内，指的是以桩基的中心位置为圆心，再以桩基的设计直径为直径得到的圆形区域，即上述目标桩基孔所代表的圆所包含的区域范围。

第二，采用连接有脉冲放电装置的钻头对地层钻进，虽然都是通过钻头与地层接触将岩层击碎，但是，与现有技术中传统机械破岩方式不同的是，脉冲放电装置是利用高压电源将交流电转化为直流电，然后将电能储存到储能电容里面，当储能达到预设的阈值时，能量会瞬间击穿开关，将能量以一种大功率的形式传递到电极端，在电极端形成等离子体通道，伴随着高温、高压的极端物理环境。

其中，根据等离子体通道发生的介质不同，可以分为电破碎(电弧钻进)和液电破碎(电水锤)，等离子体通道发生在岩石中属于电破碎，发生在液相中属于液电破碎。具有以下技术特点：岩石破碎效率高，电弧破碎可以实现60mpa、30m每小时的钻进速度，液电破碎可以实现两小时将30m深、80mpa地层弱化到20mpa强度；破碎范围可控，可以根据需要设定功率，满足不同桩径的作业需求；破碎成本低，工作一小时仅需50度电左右，且没有机械磨损，折旧率低；针对硬岩作业，基本可以满足任何硬岩地层作业。

综上，采用连接有脉冲放电装置的钻头，无论是钻进效率还是钻进成本都得到了大幅度的优化，同时可以适用于不同硬度的岩层的钻进，无需针对不同硬度的岩层更换不同设备，因此，该桩基施工方法能够简化施工步骤，提升施工效率，还能够降低施工的经济成本。

如上所述，该桩基施工方法应用于桩机设备，桩机设备包括脉冲放电装置以及与脉冲放电装置连接的钻头，施工方法包括：确定桩基的中心位置；采用连接有脉冲放电装置的钻头对中心位置范围内的地层钻进得到目标桩基孔。上述桩基施工方法先确定桩基的中心位置，再采用连接有脉冲放电装置的钻头对中心位置范围内的地层钻进得到目标桩基孔，该桩基施工方法流程简单，易于操作。相较于现有技术中针对不同的岩层需要采用不同设备，该桩基施工方法通过脉冲放电装置可以适用于不同硬度的岩层的钻进，无需针对不同硬度的岩层更换不同设备，因此，该桩基施工方法能够简化施工步骤，提升施工效率，还能够降低施工的经济成本。

请再结合参照图2，可选地，桩机设备还包括旋挖钻机以及可拆卸设置于旋挖钻机上的钻筒，采用连接有脉冲放电装置的钻头对中心位置范围内的地层钻进得到目标桩基孔之后，施工方法还包括：

S300:采用设置有钻筒的旋挖钻机对目标桩基孔进行刷壁作业和清孔作业。

需要说明的是，第一，刷壁作业指的是利用旋挖钻机对目标桩基孔进行内壁修整，清孔作业指的是利用旋挖钻机将目标桩基孔内的破碎岩石带出目标桩基孔外。对目标桩基孔进行刷壁作业和清孔作业，可以使得目标桩基孔的内壁光滑，且目标桩基孔内无施工垃圾。

第二，桩机设备还包括旋挖钻机以及可拆卸设置于旋挖钻机上的钻筒，示例地，钻筒的外壁设有螺旋叶片，钻筒的内部设有绞龙式钻头，绞龙式钻头在自转的同时还会随着钻筒共同下降，钻筒的底部边缘、螺旋叶片和绞龙式钻头均可以对岩石进行破碎。

请再结合参照图3，可选地，对目标桩基孔进行刷壁作业和清孔作业之后，施工方法还包括：

S400:向目标桩基孔内吊放钢筋笼；

需要说明的是，由于混凝土的抗压强度较高，抗拉强度较低，因此，为了使得灌注混凝土后得到的桩基能够承受一定的轴向拉力，在向目标桩基孔内灌注混凝土之前，应当先向目标桩基孔内吊放钢筋笼，通过钢筋笼对混凝土起到约束的作用，从而使得灌注混凝土后得到的桩基能够承受一定的轴向拉力。

S500:向吊放好钢筋笼的目标桩基孔内灌注混凝土。

需要说明的是，待钢筋笼吊放完成后，向目标桩基孔内灌注混凝土，待混凝土凝固后，即可得到目标桩基。

第二实施例

请再结合参照图4，本实施例提供一种桩基施工方法，在前述第一实施例的基础上，桩机设备还包括旋挖钻机以及可拆卸设置于旋挖钻机上的第一钻斗和第二钻斗，第二钻斗的直径大于第一钻斗的直径，采用连接有脉冲放电装置的钻头对中心位置范围内的地层钻进得到目标桩基孔包括：

S210:采用设置有第一钻斗的旋挖钻机在中心位置对地层钻进得到初始桩基孔；

需要说明的是，在实际施工过程中，旋挖钻机通过设置在旋挖钻机上的第一钻斗在中心位置对地层钻进得到初始桩基孔，因此，第一钻斗的直径决定了子初始桩基孔的直径。正是因为如此，需要根据目标桩基孔的设计直径确定第一钻斗的直径。其中，第一钻斗的直径应当小于桩基的设计直径。可选地，第一钻斗的直径大于或等于50mm。

S211:将钻头放入初始桩基孔内；

S212:启动脉冲放电装置，通过连接有脉冲放电装置的钻头对中心位置范围内的岩层进行预弱化处理；

需要说明的是，将钻头放入初始桩基孔内，再启动脉冲放电装置，此时，脉冲放电装置可以固定安装在桩架等装置上，而不需要进入桩孔。通过连接有脉冲放电装置的钻头对中心位置范围内的岩层进行预弱化处理，可以使得初始桩基孔周向的岩层硬度降低，同时，为了避免桩基的中心位置范围以外的岩层受到脉冲放电装置的预弱化作用，脉冲放电装置的工作功率、工作时长等都应当根据桩基的中心位置范围的实际大小进行合理的选择和设计。

S213:采用设置有第二钻斗的旋挖钻机对初始桩基孔进行扩孔作业得到目标桩基孔。

需要说明的是，在实际施工过程中，旋挖钻机通过设置在旋挖钻机上的第一钻斗在中心位置对地层钻进得到初始桩基孔，再通过设置在旋挖钻机上的第二钻斗对初始桩基孔进行扩孔作业得到目标桩基孔，因此，第二钻斗的直径决定了目标桩基孔的直径。正是因为如此，需要根据目标桩基孔的设计直径确定第二钻斗的直径。可选地，第二钻斗的直径等于或略小于目标桩基孔的设计直径。

综上，通过旋挖钻机和连接有脉冲放电装置的钻头之间的相互配合，可以适应不同硬度岩层的钻进，不仅提高了破岩桩基施工的效率，同时还降低了施工的成本。

第三实施例

请再结合参照图5，本实施例提供一种桩基施工方法，在前述第一实施例的基础上，桩机设备还包括旋挖钻机以及可拆卸设置于旋挖钻机上的第二钻斗，采用连接有脉冲放电装置的钻头对中心位置范围内的地层钻进得到目标桩基孔包括：

S220:启动脉冲放电装置，通过连接有脉冲放电装置的钻头对中心位置范围内的岩层进行预弱化处理；

需要说明的是，启动脉冲放电装置，通过连接有脉冲放电装置的钻头对中心位置范围内的岩层进行预弱化处理，可以使得子初始桩基孔周向的岩层硬度降低，同时，为了避免桩基的中心位置范围以外的岩层受到脉冲放电装置的预弱化作用，脉冲放电装置的工作功率、工作时长等都应当根据桩基的中心位置范围的实际大小进行合理的选择和设计。

S221:采用连接有脉冲放电装置的钻头在中心位置范围内对地层钻进得到多个子初始桩基孔；

需要说明的是，第一，采用连接有脉冲放电装置的钻头在中心位置范围内对地层钻进得到多个子初始桩基孔，此时，脉冲放电装置可以直接固定安装在钻头上，以使脉冲放电装置随着钻头的下降而进入子初始桩基孔。另外，启动脉冲放电装置，通过连接有脉冲放电装置的钻头对中心位置范围内的岩层进行预弱化处理，以及采用连接有脉冲放电装置的钻头在中心位置范围内对地层钻进得到多个子初始桩基孔，可以顺序进行，也可以同时进行，顺序进行时，钻头对地层钻进会更加容易，同时进行时，可以节约能耗，降低施工成本。

第二，关于子初始桩基孔的数量，本领域技术人员应当能够根据上述中心位置范围的实际大小进行选择和设计，这里不做具体限制。示例地，当上述中心位置范围较大时，子初始桩基孔的数量可以适当增多，例如七个、八个或九个等，从而便于后续步骤中采用设置有第二钻斗的旋挖钻机将多个子初始桩基孔打通得到目标桩基孔；当上述中心位置范围较小时，由于采用设置有第二钻斗的旋挖钻机将多个子初始桩基孔打通得到目标桩基孔较为容易，因此，子初始桩基孔的数量可以适当减少，例如四个、五个或六个等。优选地，子初始桩基孔的数量大于或等于四个，以避免子初始桩基孔的数量过少时，采用设置有第二钻斗的旋挖钻机将多个子初始桩基孔打通得到目标桩基孔较为困难。

第三，在中心位置范围内对地层钻进得到多个子初始桩基孔，即不能在桩基的中心位置范围以外的地层钻进设置子初始桩基孔，以避免当所有子初始桩基孔或部分子初始桩基孔设置于桩基的中心位置范围以外的地层时，再采用设置有第二钻斗的旋挖钻机将多个子初始桩基孔打通得到目标桩基孔位于或部分位于桩基的中心位置范围以外的地层。因此，子初始桩基孔的直径，应当小于目标桩基孔的直径，本领域技术人员应当能够根据上述位置范围的实际大小进行选择和设计，这里不做具体限制。示例地，子初始桩基孔的直径小于或等于目标桩基孔的直径的三分之一。

S222:采用设置有第二钻斗的旋挖钻机将多个子初始桩基孔打通得到目标桩基孔。

需要说明的是，由于多个子初始桩基孔可能是相对独立的个体，因此，为了得到目标桩基孔，还需要采用设置有第二钻斗的旋挖钻机将多个子初始桩基孔打通。为了使得通过将多个子初始桩基孔打通即可得到目标桩基孔，这里使用数学学科中的圆与圆之间的位置关系描述子初始桩基孔与目标桩基孔之间的位置关系，即子初始桩基孔所代表的圆与目标桩基孔所代表的圆之间的位置关系可以是内切的，此时，第二钻斗的直径可以等于或略小于目标桩基孔的设计直径。

可选地，多个子初始桩基孔呈间隔排布，以避免施工过程中可能产生的相互干扰。优选地，多个子初始桩基孔呈均匀排布。示例地，桩基的中心位置布置一个子初始桩基孔，其余子初始桩基孔沿该子初始桩基孔的周向排布于桩基的中心位置范围内，以更加均匀地破坏桩基的中心位置范围内的地层，显著降低岩层的硬度和强度，从而便于后续步骤中采用设置有第二钻斗的旋挖钻机将多个子初始桩基孔打通得到目标桩基孔。

综上，通过旋挖钻机和连接有脉冲放电装置的钻头之间的相互配合，可以适应不同硬度岩层的钻进，不仅提高了破岩桩基施工的效率，同时还降低了施工的成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种桩基施工方法，其特征在于，所述施工方法应用于桩机设备，所述桩机设备包括脉冲放电装置、与所述脉冲放电装置连接的钻头、旋挖钻机以及可拆卸设置于所述旋挖钻机上的第一钻斗和第二钻斗，所述第二钻斗的直径大于所述第一钻斗的直径，所述施工方法包括：

确定桩基的中心位置；

采用设置有所述第一钻斗的所述旋挖钻机在所述中心位置对地层钻进得到初始桩基孔；

将所述钻头放入所述初始桩基孔内；

启动所述脉冲放电装置，通过连接有所述脉冲放电装置的所述钻头对所述中心位置范围内的岩层进行预弱化处理，所述脉冲放电装置使所述中心位置范围内的岩层至少弱化到20MPa强度；

采用设置有所述第二钻斗的所述旋挖钻机对所述初始桩基孔进行扩孔作业得到目标桩基孔。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述第二钻斗的直径等于所述目标桩基孔的设计直径。

3.根据权利要求1或2所述的施工方法，其特征在于，所述第一钻斗的直径大于或等于50mm。

4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述采用设置有所述第二钻斗的所述旋挖钻机对所述初始桩基孔进行扩孔作业得到目标桩基孔包括：

采用连接有所述脉冲放电装置的所述钻头在所述中心位置范围内对所述地层钻进得到多个子初始桩基孔；

采用设置有所述第二钻斗的所述旋挖钻机将多个所述子初始桩基孔打通得到所述目标桩基孔。

5.根据权利要求4所述的施工方法，其特征在于，所述第二钻斗的直径等于所述目标桩基孔的设计直径。

6.根据权利要求4或5所述的施工方法，其特征在于，多个所述子初始桩基孔呈间隔排布。

7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，多个所述子初始桩基孔呈均匀排布。

8.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述桩机设备还包括可拆卸设置于所述旋挖钻机上的钻筒，所述采用设置有所述第二钻斗的所述旋挖钻机对所述初始桩基孔进行扩孔作业得到目标桩基孔之后，所述施工方法还包括：

采用设置有所述钻筒的所述旋挖钻机对所述目标桩基孔进行刷壁作业和清孔作业。

9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，所述对所述目标桩基孔进行刷壁作业和清孔作业之后，所述施工方法还包括：

向所述目标桩基孔内吊放钢筋笼；

向吊放好所述钢筋笼的所述目标桩基孔内灌注混凝土。

Images