CN116876981A - 一种岩溶地质桩基分层成孔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑桩基钻孔技术领域，具体公开了一种岩溶地质桩基分层成孔方法，包括以下步骤：1)孔位放样及地质勘查：施工前采用超前钻探明岩溶层状态；2)埋设护筒：埋设护筒时先在选点位置挖出基坑；3)旋挖钻安装；4)旋挖钻开挖至岩溶层；5)撤出旋挖钻，冲击钻安装钻进；6)清孔：采用泥浆循环泵进行清孔；7)安装钢筋笼；8)灌注桩基混凝土：采用导管法灌注混凝土；9)拆除护筒；本发明采用旋挖钻和冲击钻配合施工可充分发挥两种机械的优势，提高成孔效率；对于岩溶地质，片石黏土筑壁法可有效快速造孔，成孔质量可靠，速度快；桩基成孔后采用冲击钻清孔效率更高，冲击钻泥浆循环能有效降低塌孔率。
Description
技术领域
本发明涉及建筑桩基钻孔技术领域，具体涉及一种岩溶地质桩基分层成孔方法。
背景技术
随着我国经济的飞速发展，城市城建中的交通网络的飞速发展，桥梁建设工程越来越多。岩溶地质在我国分布广泛，岩溶地质主要有溶洞、溶沟、溶槽等深埋在土壤底部凹凸不平的岩溶层。在桥梁桩基础施工中，遇到溶洞的情况并不少见，岩溶地质给桩基施工带来很大困难。在岩溶地质层进行桩基成孔施工时经常出现塌孔、漏浆现象，严重影响桩基施工进度，进行桩基灌筑工作往往发生混凝土跑漏现象，既浪费材料又影响桩身质量。采用冲击钻成孔，施工速度较慢，采用旋挖钻成孔，在岩溶地质层易塌孔，难以保证桩基成孔质量。桩基的施工质量影响整个高架桥梁的整体质量，桩基施工的速度则影响整个高架桥梁的施工工期。因此，需要设计一种旋挖钻和冲击钻配合使用的岩溶地质桩基分层成孔方法，以解决现有岩溶地质在桩基施工中易塌孔、漏浆的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种岩溶地质桩基分层成孔方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种岩溶地质桩基分层成孔方法，包括以下步骤：
1)孔位放样及地质勘查：施工前采用超前钻探明岩溶层状态；
2)埋设护筒：埋设护筒时先在选点位置挖出基坑，护筒的圆心与钻孔中心位置重合；
3)旋挖钻安装：旋挖钻安装在基坑旁的操作平台上，调整钻杆保持竖直状态；
4)旋挖钻开挖至岩溶层：操作人员通过显示器监测钻孔的实际工作位置、每次进尺位置及孔深位置，当旋挖钻开挖至岩溶层时，即停止作业；
5)撤出旋挖钻，冲击钻安装钻进：冲击钻钻进到距岩溶层高度c时向孔内填充形成填充层二，冲击钻钻进将填充物在岩溶层进行筑壁，冲击钻钻过岩溶层后，再次进行填充形成填充层三；
6)清孔：采用泥浆循环泵进行清孔；
7)安装钢筋笼；
8)灌注桩基混凝土：采用导管法灌注混凝土；
9)拆除护筒。
具体的是，所述步骤1)中的孔位放样采用全站仪进行放样，并在孔位的护筒周边找出四个护桩，用混凝土加固保护好，用于打孔中途及成孔后检查孔中心位置，根据控制桩高程在护桩及桩基护筒设立水准点，用于检查成孔后深度；在钻孔施工前采用超前钻并结合钻孔窥视仪查明每根桩端岩溶层状态，包括岩样的强度、是否有溶洞、溶洞尺寸、岩石破碎程度、岩溶层深度和厚度。
具体的是，所述步骤2)中的基坑直径比护筒外径大30-40厘米，在基坑底填筑厚度为b的粘土并分层夯实形成填充层一；再通过定位的控制桩放样把钻孔的中心位置标于坑底；然后把护筒吊进坑内，在护筒上拉出两条中心线找出护筒的圆心位置，用十字型中心线定在护筒顶部，移动护筒，使护筒中心与钻孔中心位置重合，护筒的顶部一侧安装水平仪，水平仪包括横向水平仪和纵向水平仪，用于观察护筒是否偏斜，使护筒竖直；护筒周围的基坑内对称、均匀的回填粘土并分层夯实，夯填时要防止护筒偏斜；
护筒高出地面距离为a，护筒的侧面安装竖向的标尺，标尺的长度为a，标尺的顶部固定在护筒的上边缘，钻进过程中要经常查看标尺用于检查护筒是否下沉。
具体的是，所述步骤3)中的旋挖钻在作业时需要8米宽操作平台，旋挖钻钻机就位时通过测定的孔位准确确定钻机的位置，并保证钻机稳定，通过手动粗略调平以确定钻杆基本竖直后，即可利用自动控制系统调整钻杆保持竖直状态。
具体的是，所述步骤5)中的冲击钻的钻头钻进至岩溶层以上c，向钻孔内抛投深度为d的填充物形成填充层二，回填完成注入稠度相对较大的泥浆，使其自然侵入填充物缝隙内，然后采用钻头冲击，冲程控制在0.8m内，平稳冲砸，使填充物挤入岩溶层内，形成泥石护壁；
钻进岩溶层后，向孔内继续投填充物，以0.6m的小冲程钻进，钻进1m后，再次投放填充物，无漏浆，钻头冲程稍微加大至1m，钻进过程要时刻注意有无异象发生，整个岩溶层区域均采用每钻进1m投放1.5m深填充物重复钻进的方法，反复多次回填填充物，反复冲击直至形成泥石护壁不再漏浆为止；
桩孔穿越岩溶层的凹凸不平处后，用填充物进行回填，以保证冲击钻头的稳定，要求填充物回填高度超过被填段0.5-1m形成填充层三，并根据回填高度和孔内情况分几次反复回填复打，如果发现钻孔弯曲，亦用填充物回填弯曲段复打纠偏。
具体的是，所述填充物采用片石加黏土，片石粒径20-35cm，黏土要做成直径15-20cm的泥球，黏土：片石的比例为1：3。
具体的是，所述步骤7)中的钢筋笼穿过护筒进入钻孔内，钢筋笼与护筒顶部焊接固定。
具体的是，所述步骤8)中的导管在使用前须进行水密、承压和接头抗拉试验，导管在吊入孔内时，其位置要居中、轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。开始灌注时，初灌量保证导管埋深大于1m，正常灌注中，保证导管埋入混凝土深度在2-6m。
本发明具有以下有益效果：
本发明设计的岩溶地质桩基分层成孔方法采用旋挖钻在土层中钻进速度快，进入岩石层速度较慢且对于岩溶地质不能形成有效护壁，冲击钻在岩石层钻进时可匀速施工且护壁质量高，采用旋挖钻和冲击钻配合施工可充分发挥两种机械的优势，提高成孔效率；对于岩溶地质，片石黏土筑壁法可有效快速造孔，成孔质量可靠，速度快；桩基成孔后采用冲击钻清孔效率更高，冲击钻泥浆循环能有效降低塌孔率。
附图说明
图1是岩溶地质桩基分层成孔方法的流程图。
图2是安装护筒的结构示意图。
图3是护筒的俯视图。
图4是撤出旋挖钻安装冲击钻状态的结构示意图。
图5是填充完填充层二状态的结构示意图。
图6是填充完填充层三状态的结构示意图。
图中：1-基坑；2-护筒；3-填充层一；4-水平仪；5-标尺；6-中心线；7-钻孔；8-填充层二；9-岩溶层；10-筑壁；11-填充层三。
具体实施方式
以下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、完整地进一步详细的说明。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。
实施例1：如图1-6所示，岩溶层9为溶洞时的桩基分层成孔方法，包括以下步骤：
1、孔位放样及地质勘查：1.1孔位放样采用全站仪进行放样，并在孔位的护筒2周边找出四个护桩，用混凝土加固保护好，用于打孔中途及成孔后检查孔中心位置，根据控制桩高程在护桩及桩基护筒2设立水准点，用于检查成孔后深度；
1.2在钻孔施工前采用超前钻并结合钻孔窥视仪查明每根桩端岩溶层状态，包括岩样的强度、是否有溶洞、溶洞尺寸、岩石破碎程度、岩溶层深度和厚度施工前采用超前钻探明岩溶层状态。
2、埋设护筒2：埋设护筒2时先在选点位置挖出基坑1，护筒2的圆心与钻孔7中心位置重合；基坑1直径比护筒2外径大30-40厘米，在基坑1底填筑厚度为b＝0.5m的粘土并分层夯实形成填充层一3；再通过定位的控制桩放样把钻孔7的中心位置标于坑底；然后把护筒2吊进坑内，在护筒2上拉出两条中心线6找出护筒2的圆心位置，用十字型中心线6定在护筒2顶部，移动护筒2，使护筒2中心与钻孔7中心位置重合，护筒2的顶部一侧安装水平仪4，水平仪4包括横向水平仪和纵向水平仪，用于观察护筒2是否偏斜，使护筒2竖直；护筒2周围的基坑1内对称、均匀的回填粘土并分层夯实，夯填时要防止护筒偏斜。
护筒2高出地面距离为a＝0.3m，护筒2顶部焊加强筋和吊耳，护筒2的侧面安装竖向的标尺5，标尺5的长度与护筒2高出地面距离一致为a＝0.3m，标尺5的顶部固定在护筒2的上边缘，钻进过程中要经常查看标尺5用于检查护筒2是否下沉。
3、旋挖钻安装：旋挖钻安装在基坑1旁的操作平台上，旋挖钻在作业时需要8米宽操作平台，在旋挖钻钻机就位前使用挖掘机将原地面的软弱土层清除，平整整个场地并夯实做为旋挖钻钻机的施工作业平台，并保证场地有一定硬度以免旋挖钻钻机沉陷或倾斜。若场地软土较厚，硬度不够，则在表面铺设60cm厚的风化料并平整碾压，保证旋挖钻钻机施工作业的安全性，若位于现状沥青路面则不用做特殊处理。
旋挖钻钻机就位时通过测定的孔位准确确定钻机的位置，并保证钻机稳定，通过手动粗略调平以确定钻杆基本竖直后，即可利用自动控制系统调整钻杆保持竖直状态。
4、旋挖钻开挖至岩溶层：钻孔时先将钻斗着地，操作人员通过显示器上的清零按钮进行清零操作，记录旋挖钻钻机钻头的原始位置，此时，显示器显示钻孔7的当前位置的条形柱和数字，操作人员通过显示器监测钻孔的实际工作位置、每次进尺位置及孔深位置，从而操作钻孔作业；施工过程中通过旋挖钻钻机本身的三向垂直控制系统反复检查成孔的垂直度，确保成孔质量，钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度，当旋挖钻开挖至岩溶地质层时，即停止作业。
5、撤出旋挖钻，冲击钻安装钻进：当溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不太大，护筒2内水头高度不能保持时，可采用片石加黏土回填冲击，片石粒径20～35cm，黏土要做成直径15-20cm的泥球，黏土：片石的比例为1：3，使其形成泥石护壁。
冲击钻钻进到距岩溶层9高度c＝0.6m时向钻孔7内填充形成填充层二8，冲击钻钻进将填充物在岩溶层9进行筑壁10，冲击钻钻过岩溶层9后，再次进行填充形成填充层三11；
①冲击钻的钻头钻进至溶洞以上c＝0.6m，向钻孔内抛投深度为d＝0.5m的片石加黏土形成填充层二8，回填完成注入稠度相对较大的泥浆，使其自然侵入片石加黏土缝隙内，然后采用钻头冲击，冲程控制在0.8m内，平稳冲砸，使片石加黏土挤入溶洞内，形成泥石护壁；
②钻进溶洞后，向孔内继续投片石加黏土，以0.6m的小冲程钻进，钻进1m后，再次投放片石加黏土，无漏浆，钻头冲程稍微加大至1m，钻进过程要时刻注意有无异象发生，整个溶洞区域均采用每钻进1m投放1.5m深片石加黏土重复钻进的方法，反复多次回填片石加黏土，反复冲击直至形成泥石护壁不再漏浆为止；
③桩孔穿越溶洞的凹凸不平处后，用片石加黏土进行回填，以保证冲击钻头的稳定，要求片石加黏土回填高度超过被填段0.5-1m形成填充层三11，并根据回填高度和孔内情况分几次反复回填复打，如果发现钻孔弯曲，亦用片石加黏土回填弯曲段复打纠偏。
泥浆采用优质的膨润土制备，缺少优质膨润土时，可在泥浆中参加水泥，以提高泥浆胶体率和悬浮能力，泥浆配比见表1，
表1泥浆性能标准
| 相对密度 | 含砂率 | 胶体率 | 黏度 | 酸碱度 |
| 1.1-1.3 | ≤3.8％ | ≥98％ | 22-30Pa·s | 8-11 |
泥浆制作好后冲击钻钻机就位，冲击钻钻机支撑点远离桩位。冲击钻钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移或沉陷。
6、清孔：桩基钻进达到设计深度后进行清孔，采用泥浆循环泵进行清孔，泥浆池中的沉渣采用小型挖掘机进行捞渣，清理出的沉渣及时运到泥浆存储场。
7、安装钢筋笼，钢筋笼穿过护筒2进入钻孔7内，钢筋笼与护筒2顶部焊接固定。
8、灌注桩基混凝土：采用导管法灌注混凝土；导管在使用前须进行水密、承压和接头抗拉试验，导管在吊入孔内时，其位置要居中、轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。开始灌注时，初灌量保证导管埋深大于1m，正常灌注中，保证导管埋入混凝土深度在2-6m，灌注过程中采用实测埋置深度和理论计算埋置深度相校核的办法，避免产生大的误差。
9、拆除护筒2。
本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (8)
1.一种岩溶地质桩基分层成孔方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)孔位放样及地质勘查：施工前采用超前钻探明岩溶层状态；
2)埋设护筒：埋设护筒时先在选点位置挖出基坑，护筒的圆心与钻孔中心位置重合；
3)旋挖钻安装：旋挖钻安装在基坑旁的操作平台上，调整钻杆保持竖直状态；
4)旋挖钻开挖至岩溶层：操作人员通过显示器监测钻孔的实际工作位置、每次进尺位置及孔深位置，当旋挖钻开挖至岩溶层时，即停止作业；
5)撤出旋挖钻，冲击钻安装钻进：冲击钻钻进到距岩溶层高度c时向孔内填充形成填充层二，冲击钻钻进将填充物在岩溶层进行筑壁，冲击钻钻过岩溶层后，再次进行填充形成填充层三；
6)清孔：采用泥浆循环泵进行清孔；
7)安装钢筋笼；
8)灌注桩基混凝土：采用导管法灌注混凝土；
9)拆除护筒。
2.根据权利要求1所述的岩溶地质桩基分层成孔方法，其特征在于，所述步骤1)中的孔位放样采用全站仪进行放样，并在孔位的护筒周边找出四个护桩，用混凝土加固保护好，用于打孔中途及成孔后检查孔中心位置，根据控制桩高程在护桩及桩基护筒设立水准点，用于检查成孔后深度；在钻孔施工前采用超前钻并结合钻孔窥视仪查明每根桩端岩溶层状态，包括岩样的强度、是否有溶洞、溶洞尺寸、岩石破碎程度、岩溶层深度和厚度。
3.根据权利要求1所述的岩溶地质桩基分层成孔方法，其特征在于，所述步骤2)中的基坑直径比护筒外径大30-40厘米，在基坑底填筑厚度为b的粘土并分层夯实形成填充层一；再通过定位的控制桩放样把钻孔的中心位置标于坑底；然后把护筒吊进坑内，在护筒上拉出两条中心线找出护筒的圆心位置，用十字型中心线定在护筒顶部，移动护筒，使护筒中心与钻孔中心位置重合，护筒的顶部一侧安装水平仪，水平仪包括横向水平仪和纵向水平仪，用于观察护筒是否偏斜，使护筒竖直；护筒周围的基坑内对称、均匀的回填粘土并分层夯实，夯填时要防止护筒偏斜；
护筒高出地面距离为a，护筒的侧面安装竖向的标尺，标尺的长度为a，标尺的顶部固定在护筒的上边缘，钻进过程中要经常查看标尺用于检查护筒是否下沉。
4.根据权利要求1所述的岩溶地质桩基分层成孔方法，其特征在于，所述步骤3)中的旋挖钻在作业时需要8米宽操作平台，旋挖钻钻机就位时通过测定的孔位准确确定钻机的位置，并保证钻机稳定，通过手动粗略调平以确定钻杆基本竖直后，即可利用自动控制系统调整钻杆保持竖直状态。
5.根据权利要求1所述的岩溶地质桩基分层成孔方法，其特征在于，所述步骤5)中的冲击钻的钻头钻进至岩溶层以上c，向钻孔内抛投深度为d的填充物形成填充层二，回填完成注入稠度相对较大的泥浆，使其自然侵入填充物缝隙内，然后采用钻头冲击，冲程控制在0.8m内，平稳冲砸，使填充物挤入岩溶层内，形成泥石护壁；
钻进岩溶层后，向孔内继续投填充物，以0.6m的小冲程钻进，钻进1m后，再次投放填充物，无漏浆，钻头冲程稍微加大至1m，钻进过程要时刻注意有无异象发生，整个岩溶层区域均采用每钻进1m投放1.5m深填充物重复钻进的方法，反复多次回填填充物，反复冲击直至形成泥石护壁不再漏浆为止；
桩孔穿越岩溶层的凹凸不平处后，用填充物进行回填，以保证冲击钻头的稳定，要求填充物回填高度超过被填段0.5-1m形成填充层三，并根据回填高度和孔内情况分几次反复回填复打，如果发现钻孔弯曲，亦用填充物回填弯曲段复打纠偏。
6.根据权利要求5所述的岩溶地质桩基分层成孔方法，其特征在于，所述填充物采用片石加黏土，片石粒径20-35cm，黏土要做成直径15-20cm的泥球，黏土：片石的比例为1：3。
7.根据权利要求1所述的岩溶地质桩基分层成孔方法，其特征在于，所述步骤7)中的钢筋笼穿过护筒进入钻孔内，钢筋笼与护筒顶部焊接固定。
8.根据权利要求1所述的岩溶地质桩基分层成孔方法，其特征在于，所述步骤8)中的导管在使用前须进行水密、承压和接头抗拉试验，导管在吊入孔内时，其位置要居中、轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。开始灌注时，初灌量保证导管埋深大于1m，正常灌注中，保证导管埋入混凝土深度在2-6m。
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