CN113668512B - 毗邻地铁全护筒全回转钻机桩基施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种毗邻地铁全护筒全回转钻机桩基施工方法，其包括以下步骤，S2、全回转钻机就位，使全回转钻机的底座中心与放桩位的中心对准，且调整底座至水平状态；S3、现场连接钢护筒节段达到护筒的预设长度，首节钢护筒节段的端头处设置钻头；S4、吊装护筒并将护筒与全回转钻机连接；S5、将护筒垂直打入土层，并将桩孔自上而下依次划分为上段、中段和下段进行施工，地铁结构位于中段的范围内；S6、钻孔达到要求深度并检查桩孔合格后，进行清孔；S7、吊放钢筋笼，吊放过程中使钢筋笼始终保持竖直且与护筒同轴。本申请具有减少了桩基施工对地铁隧道周围土体的扰动，不易塌孔，降低了桩基施工对地铁结构及地铁运营造成的安全风险的效果。

Description

毗邻地铁全护筒全回转钻机桩基施工方法

技术领域

本发明涉及毗邻地铁的桩基施工领域，尤其是涉及一种毗邻地铁全护筒全回转钻机桩基施工方法。

背景技术

近年来，随着城市地铁的快速发展，邻近地铁的建筑施工迅速增多。

相关技术中，通常采用常规的钻孔灌注桩施工方案进行临近地铁的桩基施工，由于钻孔灌注桩施工过程中容易出现塌孔等问题，对地铁隧道周围土体的扰动较大，安全性较低。

基于上述相关技术，需要提出一种减少对地铁隧道周围的土体结构的扰动桩基施工方法。

发明内容

为了减少桩基施工对地铁隧道周围土体的扰动，本申请提供一种毗邻地铁全护筒全回转钻机桩基施工方法。

本申请提供的一种毗邻地铁全护筒全回转钻机桩基施工方法采用如下的技术方案：

一种毗邻地铁全护筒全回转钻机桩基施工方法，包括以下步骤：

S1、测量放线，确定放桩位；

S2、全回转钻机就位，使全回转钻机的底座中心与放桩位的中心对准，且调整底座至水平状态；

S3、现场连接钢护筒节段达到护筒的预设长度，首节钢护筒节段的端头处设置钻头；

S4、吊装护筒并将护筒与全回转钻机连接；

S5、将护筒垂直打入土层，并将桩孔自上而下依次划分为上段、中段和下段进行施工，地铁结构位于中段的范围内；

对上段或中段施工时，护筒在全回转钻机的作用下切削钻进施工，利用旋挖钻机取土；

对下段施工时，采用旋挖钻机钻进成孔；

S6、钻孔达到要求深度并检查桩孔合格后，进行清孔；

S7、吊放钢筋笼，吊放过程中使钢筋笼始终保持竖直且与护筒同轴；

S8、灌注水下混凝土。

通过采用上述技术方案，采用全套管全回转钻机结合旋挖钻机进行一体化施工，利用护筒对孔壁进行支护，并采用全回转配合旋挖钻方式将护筒压入地下，减少桩基施工对地铁隧道周围土体的扰动，不易塌孔，降低桩基施工对地铁结构及地铁运营造成的安全风险，提高安全性，与常规的钻孔灌注桩施工方案相比，不用避开地铁运营时间，可进行24小时作业，大大节省了工期，减少了管理成本；另外，采用全套管全回转钻机结合旋挖钻机进行一体化施工的方式，对碎石地层有很好的适应性，对比单纯的旋挖钻机施工，全护筒施工更加安全，对地铁及碎石层的影响更小；本施工方法中针对桩孔不同深度的具体工况进行具体施工方式的区分，使得桩孔的成孔方法与具体地质情况的适配性更好，进一步减少了桩基施工对地铁隧道周围土体的扰动。

优选的，上段或中段施工的过程中，若遇到护筒难以下压的情况时，采用旋挖钻机钻进引孔，引孔完成后，立即跟进护筒。

通过采用上述技术方案，施工过程中，若遇到坚硬的石层，则容易出现护筒难以下压的情况，通过旋挖钻机进行引孔的方式，减少了护筒受到较大的作用力造成护筒端部的钻头损坏的情况，延长了护筒的使用寿命。

优选的，所述护筒顶端与钢筋笼之间设置有定位机构，所述定位机构包括沿护筒的周向间隔均布于护筒顶端的若干限位块，所述限位块的一端与钢筋笼的外壁接触。

通过采用上述技术方案，限位块在钢筋笼下放的过程中，对钢筋笼起到了全程的限位作用，使钢筋笼始终保持与护筒同轴的状态，减少对护筒内壁以及桩孔内壁的碰撞和滑刮。

优选的，所述定位机构还包括固设于护筒外壁的固定环，所述固定环上沿其周向间隔均布有若干驱动件，所述固定环上固设有用于驱动驱动件沿护筒的径向移动的动力件，所述定位机构还包括转动连接于固定环的传动环，所述传动环与护筒同轴设置，所述传动环上开设有用于与驱动件滑动配合的传动槽，所述传动槽呈弧形设置，所述驱动件在动力件的作用下移动时，所述传动环在驱动件的作用下转动；

所述钢筋笼包括若干纵向设置的纵筋、若干周向设置的箍筋和若干周向设置的定位筋，所述传动环上沿其径向滑移连接有与纵筋一一对应的下撑块，所述传动环上固设有用于对下撑块施加朝向护筒的轴线的作用力的弹簧，所述钢筋笼下放过程中，所述下撑块在弹簧的作用下抵接于钢筋笼设置有纵筋的位置，所述钢筋笼下放至设计桩位时，驱动传动环转动，使所述下撑块抵接于定位筋底端。

通过采用上述技术方案，钢筋笼下放的过程中，下撑块抵接于钢筋笼，对钢筋笼的下放过程起到了进一步的导向作用；当钢筋笼下放至桩位时，位于最上方的定位筋与下撑块相对应，启动动力件，驱动件在动力件的作用下沿传动环的径向移动，传动环在驱动件的作用下绕自身轴向转动，进而带动下撑块转动至与纵筋错位脱离时，下撑块在弹簧的作用下向朝向护筒轴线的一侧移动，至下撑块位于定位筋底端，下撑块的顶壁与定位筋底端接触，使钢筋笼保持在这一高度状态，实现了对钢筋笼纵向的限位，防止钢筋笼在后续工序的作用下向下移动，同时也对钢筋笼起到了竖直向上的支撑作用，增加了钢筋笼的稳定性。

优选的，所述下撑块靠近护筒轴线的一端的顶端边缘处设置有斜面，所述斜面用于与箍筋抵接。

通过采用上述技术方案，钢筋笼下放的过程中，下撑块远离导向杆的一端抵接于纵筋，当钢筋笼下放至箍筋与斜面抵接时，对斜面施加作用力，使下撑块向远离钢筋笼的一侧移动，直至箍筋通过，实现了下撑块与钢筋笼之间的配合。

优选的，所述传动环上固设有导向杆，所述下撑块滑动配合于导向杆外侧，所述弹簧套设于导向杆外侧。

通过采用上述技术方案，导向杆的设置实现了下撑块与传动环之间的滑移连接，同时对弹簧起到了导向作用，使弹簧不易沿自身径向偏移。

优选的，所述驱动件包括驱动杆，所述驱动杆的横截面形状为圆形，所述驱动杆底端固设于动力件的输出端。

通过采用上述技术方案，实现了驱动件与传动槽之间的配合，使传动环能在沿驱动杆的作用下转动。

优选的，所述驱动件还包括固设于驱动杆底端的驱动块，所述固定环上开设有用于对驱动块导向的导向槽，所述驱动块滑动配合于导向槽中。

通过采用上述技术方案，实现了对驱动件的进一步导向，增加了驱动块移动过程中的稳定性，使驱动块的移动路径不易偏移。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.采用全回转配合旋挖钻方式将护筒压入地下，减少桩基施工对地铁隧道周围土体的扰动，不易塌孔，降低桩基施工对地铁结构及地铁运营造成的安全风险，提高安全性，与常规的钻孔灌注桩施工方案相比，不用避开地铁运营时间，可进行24小时作业，大大节省了工期，减少了管理成本；

2.针对桩孔不同深度的具体工况进行具体施工方式的区分，使得桩孔的成孔方法与具体地质情况的适配性更好，进一步减少了桩基施工对地铁隧道周围土体的扰动。

附图说明

图1是本申请中显示护筒和钢筋笼与桩孔的位置关系的结构示意图。

图2是本申请中显示护筒、钢筋笼以及定位机构结构的结构示意图。

图3是本申请中显示定位机构结构的局部剖面示意图。

图4是本申请中显示定位机构中的下撑块与钢筋笼的纵筋抵接时的状态的局部剖面示意图。

图5是图4中A部分的局部放大示意图。

图6是本申请中显示定位机构中的下撑块抵接于定位筋底端时的状态的局部剖面示意图。

附图标记说明：

1、护筒；2、钢筋笼；21、纵筋；22、箍筋；23、定位筋；3、固定环；31、限位块；32、滑移槽；33、导向块；331、导向槽；4、传动环；41、滑移块；42、传动槽；43、导向杆；5、动力组件；51、电动推杆；52、驱动件；521、驱动块；522、驱动杆；5221、限位圆片；6、下撑块；61、斜面；7、弹簧。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种毗邻地铁全护筒全回转钻机桩基施工方法。

结合图1至图6，一种毗邻地铁全护筒全回转钻机桩基施工方法，包括以下步骤：

S1、测量放线：

将场地平整压实后，采用坐标定位法，使用全站仪进行轴线引测，测量放线，确定放桩位。

S2、全回转钻机就位：

先通过吊车安装回转钻机底座，底座圆口上拉十字线将底座中心与桩位中心对准后固定，使全回转钻机的底座中心与放桩位的中心对准，然后调节底座四周液压泵，将底座调整至水平状态，回转钻机底座对中和水平校准后，采用履带吊安装钻机。

为确保钻机稳定及作业面水平，钻机下方垫设2cm厚钢板，左右幅履带下各垫设一块钢板，两块钢板合拼大小超出钻机履带外侧1m。

S3、护筒1加工与连接：

本申请中，根据地铁隧道的实际标高以及地铁隧道周围土体的情况，将桩孔自上而下依次划分为上段、中段和下段三部分，上段与中段之间的分界线为地铁结构顶以上2m，中段与下段之间的分界线为地铁结构底以下2m，中段为包含地铁隧道的安全隐患较大的区域范围，地铁结构底以下2m标高处为桩孔的设计桩位。

为了避免相邻两节钢护筒节段之间的接缝位于中段范围内，提升护筒1于中段范围内支护的稳定性，于工厂内进行加工时，使首节钢护筒节段的长度大于上段与中段之间的分界线和设计桩位之间的高度差，本实施例中，首节钢护筒节段的长度设置为12m。加工完成的钢护筒节段运送至现场后焊接固定。

为提升护筒1的下压效率，遇到强风化岩层能更好控制护筒1安全下压，首节护筒1端头焊接高强度合金刀头，高强度合金刀头包括若干沿护筒1端头周向排布的刀齿。

S4、吊装护筒1：

通过钢丝绳与吊车主钩的配合吊装护筒1，护筒1吊装到位后，对每节之间连接焊缝全部采用双面开坡口进行满焊。

S5、下压护筒1：

将护筒1固定至全回转钻机，保证垂直、平稳地将护筒1打入土层，护筒1下压时，分为上段和中段进行。

对上段施工时：通过护筒1配合全回转钻机切削钻进施工，再利用旋挖钻机进行取土，若遇到填石难以下压，则采用旋挖钻机引孔穿透填石层，但引孔时，必须先进行泥浆护壁，引孔完成后跟进护筒1，直至地铁结构顶以上2m标高。

对中段进行施工时：通过护筒1配合全回转钻机切削钻进施工，再利用旋挖钻机进行取土作业，取土时，严格控制钻孔深度，始终保证护筒1底部留有2倍桩径的土，如此循环。如遇到入岩层后护筒1无法钻进的情况难以下压时，考虑采用旋挖钻机进行引孔，但引孔时，必须先进行泥浆护壁，严格按照回转钻机单个下压回合长度75cm控制引孔深度，引孔完成后，立即跟进护筒1，直至地铁结构底以下2m标高。

S6、采用旋挖钻机继续对下段进行钻进成孔：

在确保旋挖钻机的钻杆处于垂直的状态下，通过旋挖钻机继续向下钻进至桩底，通过钻斗的旋转、削土、提身、缷土和泥浆支撑护孔壁，反复循环成孔，钻孔达到要求深度并检查桩孔合格后，采用换浆法进行清孔。

S7、吊放钢筋笼2：

钢筋笼2需吊垂直之后再进行下放，下放过程中，使钢筋笼2始终保持竖直且与护筒1同轴设置。

吊放钢筋笼2之前，需要在护筒1顶端安装用于使钢筋笼2与护筒1同轴且使钢筋笼2下放至设计桩位的定位机构。

结合图1和图2，钢筋笼2包括呈圆周均布的若干纵筋21、绕周向焊接固定于纵筋21外侧的箍筋22和绕轴向焊接固定于纵筋21内侧的定位筋23，箍筋22和定位筋23均沿纵筋21的长度方向间隔设置有多个。

定位机构包括同轴固定于护筒1顶端端面的固定环3，固定环3的内壁上固定有限位块31，限位块31沿固定环3的周向间隔均布有多个，限位块31远离固定环3的一端设置为弧面。钢筋笼2下放过程中，钢筋笼2的外壁与限位块31的内壁接触，对钢筋笼2的整个下放过程起到了导向作用，使钢筋笼2保持与护筒1同轴的状态，减少钢筋笼2下放过程中对护筒1内壁以及桩孔内壁的碰撞和滑刮。为便于钢筋笼2底端进入于限位块31围成的区域内，限位块31的顶端边缘处设置有斜角。

结合图2和图3，固定环3上转动连接有与其同轴设置的传动环4，传动环4位于固定环3的正上方，且传动环4的下表面与固定环3的上表面之间留有距离。传动环4与固定环3之间的具体连接方式为，传动环4的下表面固定有滑移块41，滑移块41沿传动环4的周向间隔均布有多个，固定环3的上表面开设有与滑移块41相对应的滑移槽32，滑移槽32的横截面形状为梯形，滑移块41底端滑动配合于滑移槽32中。

固定环3与传动环4之间设置有用于驱动传动环4转动的动力组件5，动力组件5包括固设于固定环3的上表面的动力件，动力件设置为直线驱动单元，动力件的驱动方向沿固定环3的径向设置，动力件沿固定环3的周向间隔均布有多个，本实施例中，动力件设置为电动推杆51。

电动推杆51的输出端固设有驱动件52，驱动件52包括固定于电动推杆51的输出端的驱动块521和固定于驱动块521顶端的驱动杆522，驱动杆522竖直设置，驱动杆522的横截面形状为圆形，驱动杆522顶端固定有限位圆片5221。为确保驱动件52移动过程中沿护筒1的径向移动，固定环3上固定有用于对驱动块521导向的导向块33，导向块33上开设有沿驱动块521的移动方向设置的导向槽331，驱动块521滑动配合于导向槽331中。

传动环4上开设有与驱动件52一一对应的传动槽42，传动槽42为贯穿传动环4厚度的通槽，传动槽42呈弧形设置，传动槽42的两端与护筒1的轴线之间的距离不同。导向槽331远离护筒1轴线的一端为导向槽331的远端，导向槽331靠近护筒1轴线的一端为导向槽331的近端，驱动杆522位于导向槽331的远端时，驱动杆522同时位于传动槽42远离护筒1轴线的一端，驱动杆522位于导向槽331的近端时，驱动杆522同时位于传动槽42靠近护筒1轴线的一端，驱动杆522在电动推杆51的作用下沿导向槽331移动时，传动环4在驱动杆522的作用下绕传动环4的轴线转动。

结合图4、图5和图6，滑移块41的内壁上固设有沿传动环4的径向设置的导向杆43，导向杆43设置为圆杆。导向杆43远离滑移块41的一端滑动套设有下撑块6，下撑块6靠近滑移块41的一端与滑移块41之间留有距离。导向杆43外侧同轴套设有弹簧7，弹簧7的一端抵接于滑移块41朝向下撑块6的侧壁，弹簧7的另一端抵接固定于下撑块6朝向滑移块41的侧壁，对下撑块6施加远离滑移块41的作用力。下撑块6远离导向杆43的一端端面设置为弧形面，下撑块6远离导向杆43的一端的顶端边缘处设置有斜面61，斜面61与护筒1的轴线之间的距离自上而下逐渐减小。

钢筋笼2下放的过程中，下撑块6远离导向杆43的一端抵接于纵筋21，当钢筋笼2下放至箍筋22与斜面61抵接时，对斜面61施加作用力，使下撑块6向远离钢筋笼2的一侧移动，直至箍筋22通过，对钢筋笼2的下放过程起到了进一步的导向作用。

当钢筋笼2下放至桩位时，位于最上方的定位筋23与下撑块6相对应，启动电动推杆51，驱动件52在电动推杆51的作用下沿导向槽331移动，驱动柱自导向槽331的远端移动至导向槽331的近端，传动环4在驱动柱的作用下绕自身轴向转动，进而带动滑移块41、导向柱和下撑块6转动，当下撑块6转动至与纵筋21错位脱离时，下撑块6在弹簧7的作用下向远离滑移块41的一侧移动，至下撑块6位于定位筋23底端，下撑块6的顶壁与定位筋23底端接触，使钢筋笼2保持在这一高度状态，实现了对钢筋笼2纵向的限位，防止钢筋笼2在后续工序的作用下向下移动，同时也对钢筋笼2起到了竖直向上的支撑作用，增加了钢筋笼2的稳定性。

S8、灌注水下混凝土：

下放导管，导管安装接头一律采用丝扣连接，并采用橡胶垫圈增强密封，导管下放完成后，灌注水下混凝土。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种毗邻地铁全护筒全回转钻机桩基施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、测量放线，确定放桩位；

S2、全回转钻机就位，使全回转钻机的底座中心与放桩位的中心对准，且调整底座至水平状态；

S3、现场连接钢护筒节段达到护筒(1)的预设长度，首节钢护筒节段的端头处设置钻头；

S4、吊装护筒(1)并将护筒(1)与全回转钻机连接；

S5、将护筒(1)垂直打入土层，并将桩孔自上而下依次划分为上段、中段和下段进行施工，地铁结构位于中段的范围内；

对上段或中段施工时，护筒(1)在全回转钻机的作用下切削钻进施工，利用旋挖钻机取土；

对下段施工时，采用旋挖钻机钻进成孔；

S6、钻孔达到要求深度并检查桩孔合格后，进行清孔；

S7、吊放钢筋笼(2)，吊放过程中使钢筋笼(2)始终保持竖直且与护筒(1)同轴；

S8、灌注水下混凝土；

所述护筒(1)顶端与钢筋笼(2)之间设置有定位机构，所述定位机构包括沿护筒(1)的周向间隔均布于护筒(1)顶端的若干限位块(31)，所述限位块(31)的一端与钢筋笼(2)的外壁接触；

所述定位机构还包括固设于护筒(1)外壁的固定环(3)，所述固定环(3)上沿其周向间隔均布有若干驱动件(52)，所述固定环(3)上固设有用于驱动驱动件(52)沿护筒(1)的径向移动的动力件，所述定位机构还包括转动连接于固定环(3)的传动环(4)，所述传动环(4)与护筒(1)同轴设置，所述传动环(4)上开设有用于与驱动件(52)滑动配合的传动槽(42)，所述传动槽(42)呈弧形设置，所述驱动件(52)在动力件的作用下移动时，所述传动环(4)在驱动件(52)的作用下转动；

所述钢筋笼(2)包括若干纵向设置的纵筋(21)、若干周向设置的箍筋(22)和若干周向设置的定位筋(23)，所述传动环(4)上沿其径向滑移连接有与纵筋(21)一一对应的下撑块(6)，所述传动环(4)上固设有用于对下撑块(6)施加朝向护筒(1)的轴线的作用力的弹簧(7)，所述钢筋笼(2)下放过程中，所述下撑块(6)在弹簧(7)的作用下抵接于钢筋笼(2)设置有纵筋(21)的位置，所述钢筋笼(2)下放至设计桩位时，驱动传动环(4)转动，使所述下撑块(6)抵接于定位筋(23)底端。

2.根据权利要求1所述的毗邻地铁全护筒全回转钻机桩基施工方法，其特征在于：上段或中段施工的过程中，若遇到护筒(1)难以下压的情况时，采用旋挖钻机钻进引孔，引孔完成后，立即跟进护筒(1)。

3.根据权利要求1所述的毗邻地铁全护筒全回转钻机桩基施工方法，其特征在于：所述下撑块(6)靠近护筒(1)轴线的一端的顶端边缘处设置有斜面(61)，所述斜面(61)用于与箍筋(22)抵接。

4.根据权利要求1所述的毗邻地铁全护筒全回转钻机桩基施工方法，其特征在于：所述传动环(4)上固设有导向杆(43)，所述下撑块(6)滑动配合于导向杆(43)外侧，所述弹簧(7)套设于导向杆(43)外侧。

5.根据权利要求1所述的毗邻地铁全护筒全回转钻机桩基施工方法，其特征在于：所述驱动件(52)包括驱动杆(522)，所述驱动杆(522)的横截面形状为圆形，所述驱动杆(522)底端固设于动力件的输出端。

6.根据权利要求5所述的毗邻地铁全护筒全回转钻机桩基施工方法，其特征在于：所述驱动件(52)还包括固设于驱动杆(522)底端的驱动块(521)，所述固定环(3)上开设有用于对驱动块(521)导向的导向槽(331)，所述驱动块(521)滑动配合于导向槽(331)中。

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