CN113106997A - 一种倾斜岩层预钻引导孔的桩基施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倾斜岩层预钻引导孔的桩基施工方法，在断面设置第一孔位，钻杆从第一孔位钻进形成第一引导孔；在断面设置第二孔位组，第二孔位组包括两个第二孔位，钻杆从第二孔位钻进形成第二引导孔；使用钻头钻进桩位处，将钢筋笼调入桩孔中，灌注混凝土浆。本发明能克服传统斜岩施工方式的缺陷，起到良好的成桩效果，利用小孔径钻杆预钻设引导孔，降低钻孔偏斜的可能性，钻进速度快。由于预先钻设了第一引导孔与第二引导孔，桩机钻进或冲击孔时，在引导孔的限位作用下，钻头就不会偏斜，使得管桩、灌注桩的桩身倾斜度控制在误差允许范围内，能保证全断面能嵌入斜岩层面，且减少桩孔垂直度的误差，提高成桩的质量和桩的承载力，节约施工成本。

Description

一种倾斜岩层预钻引导孔的桩基施工方法

技术领域

本发明涉及桩基施工技术领域中的一种倾斜岩层预钻引导孔的桩基施工方法。

背景技术

桩基础是深基础中应用最为广泛的基础型式。桩基础以岩层为持力层时，桩端往往需要全断面嵌入岩层一定深度。沉积岩在静水环境中形成的是水平状态的岩层，但经历地球构造运动，以及火山爆发形成火成岩或变质岩，岩层由水平产状变成呈不同走向和不同倾角的岩层；还有灰岩等，由于岩溶发育，岩面完全凹凸不平，甚至陡峭；花岗岩由于风化剥蚀，岩面高低起伏变化大。通常，预应力管桩和钻(冲)孔灌注桩的桩端需要嵌入岩层或坐落在平整的岩层上才不会出现“悬桩”、“半悬桩”、“滑桩”等导致桩基承载力不够的问题。工程建设场地内，中风化及微风化岩层的岩面常常起伏变化大，没有稳定的走向和倾向，倾角变化大，在桩基平面布置确定后，许多桩位处于岩面变化大的位置，桩基施工难度大，钻头跟着岩面走，钻杆倾斜导致钻孔倾斜，存在桩端落不到完整岩层中，甚至断面大部分落在土层中，出现“悬桩”、“半悬桩”、“断桩”等现象；若是冲孔灌注桩施工，斜岩容易导致冲孔锤偏位形成斜桩，甚至钢筋笼不能下放到桩底。传统施工方法通常需要向倾斜岩面预先回填块石和黏性土，整平岩层面后再冲孔破岩掘进，且反复循环操作，可能该位置桩径扩大，还需将倾斜岩面附近的岩土渣清理，费时费力，施工效率低，可能导致废桩，影响桩基竖向承载力的发挥。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种倾斜岩层预钻引导孔的桩基施工方法，保证桩基成型的垂直度。

根据本发明的实施例，提供一种倾斜岩层预钻引导孔的桩基施工方法，包括以下步骤：S10.使用旋挖钻机的钻头在桩位处钻进至斜岩层面的顶端，停止钻进，桩内形成断面；S20.在斜岩层面最高点在断面的投影处设置第一孔位，采用勘察钻机的钻杆从所述第一孔位钻进桩位的斜岩层面以下，形成第一引导孔；S30.在断面上设置至少一组第二孔位组，所述第二孔位组包括两个分别位于所述第一孔位两侧的第二孔位，两个所述第二孔位关于所述第一孔位对称，采用钻杆从所述第二孔位钻进桩位的斜岩层面以下，形成第二引导孔；S40.使用旋挖钻机的钻头钻进桩位处，直至全断面进入岩层以下设计标高，停止钻进；S50.将钢筋笼调入桩孔中，灌注混凝土浆，直至达到设计桩顶标高以上500mm停止。

根据本发明的实施例，进一步地，在步骤S10前，在桩位中心或桩位附近岩石超前钻设钻探孔取芯，判断钻探孔位的岩层埋深。

根据本发明的实施例，进一步地，在步骤S10前，根据勘察报告中斜岩层面的等高线图，在桩位边线处找出等高线密度最大的点作为斜岩层面最高点，沿桩位边线画切线，沿切点作出切线的垂直线，垂直线沿等高线数字降低方向即为岩面的倾向，从图上按比例量出最近的两条等高线的水平距离，计算两条等高线的高差与水平距离之比以得到斜岩层面的坡度比。

根据本发明的实施例，进一步地，设坡度比为n，桩位的桩径为m，桩位中心钻探孔位的岩层埋深h2，第一引导孔和第二引导孔的最大钻进深度为h3，h3＝h2+m*n/2。

根据本发明的实施例，进一步地，在步骤S20中，采用钻杆从第一孔位钻进桩位斜岩层的最低深度；在步骤S30中，采用钻杆从第二孔位钻进桩位斜岩层的最低深度。

根据本发明的实施例，进一步地，在步骤S30中，第二孔位组的数量为两组以上时，第二孔位沿桩位的周向方向关于第一引导孔中心对称依次布置。

根据本发明的实施例，进一步地，在步骤S30中，钻杆从最靠近第一引导孔的第二孔位组向外依次钻进。

根据本发明的实施例，进一步地，位于同一侧相邻的两个第二引导孔之间的最小间距为所述第二引导孔孔径的1～1.5倍，引导孔孔径为70-150mm为宜。

根据本发明的实施例，进一步地，在步骤S30中，对于桩位只有部分投影面积在斜岩层面上的，只对斜岩层面钻设第二引导孔；对于桩位全部投影面积都在斜岩层面上的，对整个桩位的断面钻设第二引导孔。

根据本发明的实施例，进一步地，在步骤S50前，先清理桩底沉渣。

本发明的有益效果是：先在桩位中钻设伸入斜岩层面以下的第一引导孔及第二引导孔，再使用钻头继续钻进直至断面达到斜岩层面以下的设计标高，向桩孔放入钢筋笼后灌注混凝土成桩。本发明能克服传统斜岩施工方式的缺陷，起到良好的成桩效果，利用小孔径钻杆钻设引导孔，降低钻孔偏斜的可能性，钻进速度快。由于预先钻设了第一引导孔与第二引导孔，桩机钻进或冲击孔时，在引导孔的限位作用下，钻头就不会偏斜，使得管桩、灌注桩的桩身倾斜度控制在误差允许范围内，能保证全断面能嵌入斜岩层面，且减少桩孔垂直度的误差，提高成桩的质量和桩的承载力，节约施工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。

图1是本发明实施例中步骤S1的示意图；

图2是本发明实施例中步骤S10的示意图；

图3是本发明实施例中步骤S20～S30的示意图；

图4是本发明实施例中步骤S30实施后桩孔的俯视图；

图5是本发明实施例中步骤S40的示意图；

图6是本发明实施例中桩基成型后的示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明实施例中的倾斜岩层预钻引导孔的桩基施工方法，在实施步骤S10前，先进行预备步骤：

S1.参照图1，选定桩位10，然后在桩位10中心或桩位10附近岩石超前钻设钻探孔取芯，根据取芯结果初步判断斜岩层埋深。

S2.根据勘察报告提供的中微风化斜岩层面50的等高线图，在桩位10处找出等高线密度最大的点，沿桩位10边线画切线，找出该位置斜岩层面50的走向，沿切点作出切线的垂直线，即为岩面的倾向。计算斜岩层面50的坡度比，具体地，从图中量出最近的两条等高线的水平距离，该水平距离标注为L，两条等高线的高度差为h，斜岩层面50的坡度比为h/L。通过计算坡度比，后续能计算斜岩层面50的深度。具体地，设坡度比n，施工桩径m，桩位中心钻探孔的岩层埋深h2，第一引导孔31和第二引导孔32的最大钻进深度为h3，亦即桩位斜岩最低深度等于h3，h3＝h2+m*n/2，从而便于钻设第一引导孔31及第二引导孔32等。

在实施预备步骤后，倾斜岩层预钻引导孔的桩基施工方法包括以下步骤：

S10.参照图2，将钻头安装到旋挖钻机上，使用钻头在桩位10处钻进至斜岩层面50的顶端，停止钻进，此时，桩位10内形成断面。

S20.参照图3，在斜岩层面50最高点在断面的投影处设置第一孔位，采用钻杆20从第一孔位钻进桩基的斜岩层面50以下，形成第一引导孔31。具体地，钻杆20的直径为70-150mm，减少第一引导孔31钻设时的偏移的可能。

S30.结合参照图3，在断面上设置至少一组第二孔位组，第二孔位组包括两个分别位于第一孔位两侧的第二孔位，两个第二孔位关于第一孔位对称，采用钻杆20从第二孔位钻进桩基的斜岩层面50以下，形成第二引导孔32。同样地，采用直径为70-150mm的钻杆20，减少第二引导孔32钻设时偏移的可能。可选地，根据桩径的大小决定第二孔位组的组数，当桩径大时，第二引导孔32数量多，反之，当桩径小时，第二引导孔32数量少。

另外，对于桩位10只有部分投影面积在斜岩层面50上的，只对斜岩层面50钻设第二引导孔32；对于桩位10全部投影面积都在斜岩层面50上的，对整个桩位10的断面钻设第二引导孔32。

在一些实施例中，参照图4，第二孔位组的数量为两组以上时，第二孔位沿桩位10的周向方向依次布置，以保证全断面嵌入岩层，保证桩基成型的垂直度。进一步地，位于同一侧相邻的两个第二引导孔32之间的最小间距为第二引导孔32孔径的1～1.5倍。相应地，最靠近第一引导孔31的第二引导孔32与第一引导孔31之间的间距也为第二引导孔32孔径的1～1.5倍。第二引导孔32之间等距间隔，利于后续钻头均匀地钻进。

本实施例中，第一引导孔31被标记为A，第二孔位组的数量为三组，最靠近第一引导孔31的第二孔位组中的两个第二引导孔32被标记为B，与之相邻的第二孔位组中的两个第二引导孔32被标记为C，最远离第一引导孔31的第二孔位组中的两个第二引导孔32被标记为D。钻杆20从最靠近第一引导孔31的第二孔位组向外依次钻进，本申请中，向外指的是远离第一引导孔31的方向。具体地，按照A、B、B、C、C、D、D的顺序，依次钻设第一引导孔31及个第二引导孔32。

S40.参照图5，将钻头安转到旋挖钻机上，使用钻头钻进桩位10处，直至全断面进入岩层以下设计标高，停止钻进。由于有第一引导孔31及第二引导孔32的限位，因此钻头不会偏斜，使得管桩、灌注桩的桩身倾斜度控制在误差允许的范围内。在钻进停止后，清理桩底沉渣，直至达到设计要求。

S50.参照图6，利用吊机将钢筋笼40调入桩孔中，安装混凝土导管，再次进行桩底请渣，通过混凝土导管向桩孔内灌注混凝土浆，直至达到设计桩顶标高以上500mm停止，成桩。

本发明首先需要确定桩位10的岩层产状参数，找出斜岩层面50在桩位10断面的最高点，钻设小孔径的第一引导孔31，顺序间隔钻出足够数量的第二引导孔32，再用钻机钻进或冲击成孔，能保证全断面嵌入岩层，保证钻孔的垂直度，从而保证成桩质量和桩的承载力，不仅可以提高斜岩地层的掘进施工效率，还可减少材料浪费，节约施工成本。

本发明的倾斜岩层预钻引导孔的桩基施工方法能克服传统斜岩施工方式的缺陷，起到良好的成桩效果，利用小孔径70-150mm钻杆钻设第一引导孔31和第二引导孔32，降低钻孔偏斜的可能性，钻进速度快，按顺序在断面钻设第一引导孔31及第二引导孔32，第一引导孔31的深度和第二引导孔32的深度只需要进入岩层全断面以下即可，保证全断面嵌入岩层。桩机钻进或冲击孔时，由于有第一引导孔31及第二引导孔32限位，钻头就不会偏斜，保证钻孔的垂直度，使得管桩、灌注桩的桩身倾斜度控制在误差允许范围内，从而保证成桩质量和桩的承载力，不仅可以提高斜岩地层的掘进施工效率，还提高桩基施工效率和成桩质量，另外，也减少材料浪费，节约施工成本。

以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种倾斜岩层预钻引导孔的桩基施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10.使用旋挖钻机的钻头在桩位处钻进至斜岩层面的顶端，停止钻进，桩位内形成断面；

S20.在斜岩层面最高点在断面的投影处设置第一孔位，采用勘察钻机的钻杆从所述第一孔位钻进桩位的斜岩层面以下，形成第一引导孔；

S30.在断面上设置至少一组第二孔位组，所述第二孔位组包括两个分别位于所述第一孔位两侧的第二孔位，两个所述第二孔位关于所述第一孔位对称，采用钻杆从所述第二孔位钻进桩位的斜岩层面以下，形成第二引导孔；

S40.使用旋挖钻机的钻头钻进桩位处，直至全断面进入岩层以下设计标高，停止钻进；

S50.将钢筋笼调入桩孔中，灌注混凝土浆，直至达到设计桩顶标高以上500mm停止。

2.根据权利要求1所述的倾斜岩层预钻引导孔的桩基施工方法，其特征在于：在步骤S10前，在桩位中心或桩位附近岩石超前钻设钻探孔取芯，判断钻探孔位的岩层埋深。

3.根据权利要求2所述的倾斜岩层预钻引导孔的桩基施工方法，其特征在于：在步骤S10前，根据勘察报告中斜岩层面的等高线图，在桩位边线处找出等高线密度最大的点，沿桩位边线画切线，沿切点作出切线的垂直线，计算斜岩层面的坡度比。

4.根据权利要求2所述的倾斜岩层预钻引导孔的桩基施工方法，其特征在于：设坡度比为n，桩位的桩径为m，桩位中心钻探孔位的岩层埋深h2，第一引导孔和第二引导孔的最大钻进深度为h3，h3＝h2+m*n/2。

5.根据权利要求1所述的倾斜岩层预钻引导孔的桩基施工方法，其特征在于：在步骤S20中，采用钻杆从第一孔位钻进桩位斜岩层的最低深度；在步骤S30中，采用钻杆从第二孔位钻进桩位斜岩层的最低深度。

6.根据权利要求1所述的倾斜岩层预钻引导孔的桩基施工方法，其特征在于：在步骤S30中，第二孔位组的数量为两组以上时，第二孔位沿桩位的周向方向依次布置。

7.根据权利要求6所述的倾斜岩层预钻引导孔的桩基施工方法，其特征在于：在步骤S30中，钻杆从最靠近第一引导孔的第二孔位组向外依次钻进。

8.根据权利要求6所述的倾斜岩层预钻引导孔的桩基施工方法，其特征在于：位于同一侧相邻的两个第二引导孔之间的最小间距为所述第二引导孔孔径的1～1.5倍。

9.根据权利要求1所述的倾斜岩层预钻引导孔的桩基施工方法，其特征在于：在步骤S30中，对于桩位只有部分投影面积在斜岩层面上的，只对斜岩层面钻设第二引导孔；对于桩位全部投影面积都在斜岩层面上的，对整个桩位的断面钻设第二引导孔。

10.根据权利要求1所述的倾斜岩层预钻引导孔的桩基施工方法，其特征在于：在步骤S50前，先清理桩底沉渣。

Images