旋挖钻机在大厚度砂卵石层成孔施工方法

1001 编辑：中冶有色技术网来源：山西机械化建设集团有限公司

2023-12-20 10:46:54

权利要求书： 1.一种旋挖钻机在大厚度砂卵石层成孔施工方法，其特征在于：包括以下步骤，S1～根据设计图测量放样出桩位；

S2～钻机就位和埋设护筒；

S3～采用单层底桶钻具和铲齿快速钻进至砂卵石层上侧，在钻进砂卵石层前5m处加入泥浆，进行泥浆护壁；

S4～采用摩阻式钻杆、双层底桶钻和截齿对砂卵石层进行第一次钻进，然后掏出砂卵石，同时记录进尺数据H1；

S5～提钻卸土后，再次放入钻具，同时再次查看进尺数据H2，S6～根据H2?H1选择后续施工方法，

S601～若H2?H1≥0.5m，认为这层的砂卵石比较松散，砂卵石层出现塌方，再次正转切削钻进0.5m后反向旋转摩阻式钻杆和双层底桶钻，进行反转护壁，直至反转过程无负荷为止，然后提钻卸土，重复上述步骤进行正转切削钻进和反转护壁直至穿透砂卵石层；

S602～若H2?H1＜0.5m，则重复步骤S4?S5对砂卵石层进行第二次钻进，提钻卸土，然后比较第二次钻进的进尺数据；

S603～若第二次钻进的进尺数据H2?H1≥0.5m，则重复步骤S601；若第二次钻进的进尺数据H2?H1＜0.5m，则重复步骤S602?S603直至穿透砂卵石层；

S7～改用其他钻具和钻杆，继续钻进到设计位置；

S8～钻孔内安装钢筋笼和导管；

S9～浇筑混凝土。

2.根据权利要求1所述的旋挖钻机在大厚度砂卵石层成孔施工方法，其特征在于：当进行多根桩基施工时，采用隔行跳打的方式进行。

3.根据权利要求1所述的旋挖钻机在大厚度砂卵石层成孔施工方法，其特征在于：步骤S4中，第一次钻进的深度为0.5m?1.5m。

4.根据权利要求1所述的旋挖钻机在大厚度砂卵石层成孔施工方法，其特征在于：步骤S3中，钻孔过程中，采用泥浆进行养护，泥浆性能指标：相对密度1.05?1.1，黏度26?29s，砂率≤2%，PH值＞7。

5.根据权利要求1所述的旋挖钻机在大厚度砂卵石层成孔施工方法，其特征在于：步骤S2中，采用比桩身直径大于200mm的护筒钻头和铲齿进行切削埋设护筒。

6.根据权利要求1所述的旋挖钻机在大厚度砂卵石层成孔施工方法，其特征在于：步骤S9中，第一次灌注混凝土的方量满足导管底端埋入混凝土中1m的要求；以后每次满足导管底端能埋入2m的要求；每次的提管高度不大于4m，保证导管底端至少埋入混凝土面以下2m以上，徐徐提管避免出现断桩。

说明书：旋挖钻机在大厚度砂卵石层成孔施工方法技术领域[0001] 本发明属于地基处理领域，具体是一种旋挖钻机在大厚度砂卵石层成孔施工方法。背景技术[0002] 旋挖成孔灌注桩已经在房建工程中普及应用，但遇到砂卵石，尤其是遇到砂卵石层厚度比较大时，往往出现塌孔、钻进困难、串孔、混凝土充盈系数超标等问题。使施工成本增加，进度缓慢。[0003] 目前国内遇到这种问题采用加工钻头辅助工具、液压振动器埋设超长护筒等方法，虽然取得了效果，但加工钻头辅助工具没有形成构配件销售市场、没有普及，而且成本高；液压振动器埋设超长护筒的安全隐患太大，并且振动埋设时本身对砂卵石地层产生扰动，引起砂卵石脱落，增加了管理成本。发明内容[0004] 本发明为了解决上述问题，提供一种旋挖钻机在大厚度砂卵石层成孔施工方法。[0005] 本发明采取以下技术方案：一种旋挖钻机在大厚度砂卵石层成孔施工方法，包括以下步骤。[0006] S1～根据设计图测量放样出桩位。[0007] S2～钻机就位和埋设护筒。[0008] S3～采用单层底桶钻具和铲齿快速钻进至砂卵石层上侧，在钻进砂卵石层前5m处加入泥浆，进行泥浆护壁。[0009] S4～采用摩阻式钻杆、双层底桶钻和截齿对砂卵石层进行第一次钻进，然后掏出砂卵石，同时记录进尺数据H1。[0010] S5～提钻卸土后，再次放入钻具，同时再次查看进尺数据H2。[0011] S6～根据H2?H1选择后续施工方法。[0012] S601～若H2?H1≥0.5m，认为这层的砂卵石比较松散，砂卵石层出现塌方，再次正转切削钻进0.5m后反向旋转摩阻式钻杆和双层底桶钻，进行反转护壁，直至反转过程无负荷为止，然后提钻卸土，重复上述步骤进行正转切削钻进和反转护壁直至穿透砂卵石层。[0013] S602～若H2?H1＜0.5m，则重复步骤S4?S5对砂卵石层进行第二次钻进，提钻卸土，然后比较第二次钻进的进尺数据。[0014] S603～若第二次钻进的进尺数据H2?H1≥0.5m，则重复步骤S601；若第二次钻进的进尺数据H2?H1＜0.5m，则重复步骤S602?S603直至穿透砂卵石层。[0015] S7～改用其他钻具和钻杆，继续钻进到设计位置。[0016] S8～钻孔内安装钢筋笼和导管。[0017] S9～浇筑混凝土。[0018] 当进行多根桩基施工时，采用隔行跳打的方式进行。[0019] 步骤S2中，采用比桩身直径大于200mm的护筒钻头和铲齿进行切削埋设护筒。[0020] 步骤S3中，钻孔过程中，采用泥浆进行养护，泥浆性能指标：相对密度1.05?1.1，黏度26?29s，砂率≤2%，PH值＞7。[0021] 步骤S4中，第一次钻进的深度为0.5m?1.5m。[0022] 步骤S9中，第一次灌注混凝土的方量满足导管底端埋入混凝土中1m的要求；以后每次满足导管底端能埋入2m的要求；每次的提管高度不大于4m，保证导管底端至少埋入混凝土面以下2m以上，徐徐提管避免出现断桩。[0023] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：[0024] 1）摩阻式钻杆+双层底的桶钻+截齿可以有效的切削卵石并完整的使切削物保存在钻具内并保持孔壁土体稳定，采用摩阻式钻杆可以有效进行反转护壁，提高了施工进度，减小施工机具损耗，并且减少钻机在施工过程中频繁造成“卡钻”、斗齿被快速掰断，或者斗齿迅速磨损，加大了经济成本和放慢了施工速度等不利因素。[0025] 2）选用低速慢进正钻切削和反转挤压护壁的操作要领与隔孔跳打工艺相结合的施工方法，达到塌孔小的目的。砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层,其结构松散、无胶结、卵石粒径大小不等,具有土体内摩擦角大、塑流性差、渗透系数大、稳定性差的特点。如果钻进深度过大，孔壁内砂卵石无胶结，在自重作用下出现坍塌，增大桩孔直径，影响经济指标。低速慢进正钻切削一次钻进50cm虽然增加了施工时间，但扰动小，固结时间相对长，而且摩阻式钻杆的反转挤压护壁可以加固孔壁的密实，达到不易大范围塌孔的施工目的。

附图说明[0026] 图1为本发明第一次钻进的示意图；[0027] 图2为本发明第二次钻进的示意图；[0028] 图3为本发明反转护壁的示意图；[0029] 图4为本发明继续钻进的示意图；[0030] 图5为本发明流程图。具体实施方式[0031] 如图5所示，一种旋挖钻机在大厚度砂卵石层成孔施工方法，包括以下步骤。[0032] S1～根据设计图测量放样出桩位；根据业主给出的楼座桩位图，确定施工顺序，也就是采用隔行跳打的方式，测量员绘制施工顺序图，测量放样出桩位。砂卵石地层存在滞留水等地质条件和混凝土初凝等施工质量要求等现象，隔孔跳打的间距应≥8米，这样的施工方法可实现排水固结，并且可以避免相邻桩在施工时相互间振动影响而导致的塌孔和避免相邻钻孔混凝土施工串孔。[0033] S2～钻机就位和埋设护筒；采用比桩身直径大于200mm的护筒钻头和铲齿进行切削埋设护筒，铲齿适用于砂土层，可快速切削砂土埋设护筒。[0034] S3～采用单层底桶钻具和铲齿快速钻进至砂卵石层上侧，根据地勘报告中地层分析，在钻进至卵石层前5m处左右加入泥浆进行泥浆护壁。使泥浆压力大于孔壁侧压力，而且保证钻头提升或下钻过程中因液面升降不会扰动土体。[0035] 泥浆制备的特点：选取水化性能较好、造浆率高，成浆快、含沙量少的黏土。通过反复比选试验确定泥浆性能指标：相对密度1.05?1.1，黏度26?29s，砂率≤2%，PH值＞7。[0036] 在施工中根据钻进需要，随时调整泥浆相对密度，保持各项指标符合要求，不因泥浆过浓影响进度，过稀导致塌孔等。[0037] 泥浆护壁在桩孔中形成隔水膜和泥浆液态静压力。[0038] 隔水层：泥浆在液压作用下侵入土层，在一定范围内泥浆凝胶土粘附在土颗粒上，固定了土颗粒的相对位置，使土层抗剪强度增加，继续渗透使泥浆中土补充到孔壁的缝隙上，堵住了水流渠道，形成了隔水层。[0039] 泥浆液态静压力减少了作用在孔壁上的土压力和水压力。而使泥浆达到上述的作用必须反复必选试验，才能确定参数。[0040] S4～采用摩阻式钻杆、双层底桶钻和截齿对砂卵石层进行第一次钻进，第一次钻进的深度为0.5m?1.5m（第一次钻进的深度不宜过深，首先判断是否真正到了砂卵石层，以防勘探图纸与真实地质有误。并且避免钻进过程中塌孔过大，导致后续钻头反转护壁效果不理想），然后掏出砂卵石，同时记录进尺数据H1。如图1所示，进尺数据H1为钻进的深度。[0041] 采用摩阻式钻杆+双层底桶钻+截齿的钻具组合。[0042] 砂卵石层土石松散，采用双层底的桶钻，可以很好的使切削物完整地保存在斗内，提升至孔外，较好的完成挖运工作。它的第一层底用来切削，第二层底可以相对回转一个角度，以实现斗底进土口的打开与关闭。在顺时针旋转切削时，钻具底部的的进土口为打开状态，当钻进完成后，将钻斗逆时针旋转一个角度，致使进土口强行关闭，从而使切削物完整地保存在钻具内，形成封闭空间，保证斗内砂卵石在提升过程中不泄露。[0043] 截齿强度和耐磨性高，体积小，曲线好，砂卵石层中有较大粒径的卵石可以直接破碎。[0044] 摩阻式钻杆通过钻斗摩擦砂土传递压力。不管正转还是反转都因钻斗阻力保持着力矩，形成正转切削，反转钻斗挤压土层护壁的工作原理。[0045] 针对砂卵石层土石松散，易塌孔、承载力小的特点，不仅要做到少塌孔，保证混凝土的充盈系数的经济要求，而且满足施工进度的要求。[0046] S5～提钻卸土后，再次放入钻具，同时再次查看进尺数据H2，如图2所示，H2为第二次钻具进入的深度。[0047] S6～根据H2?H1选择后续施工方法。[0048] S601～如图3所示，若H2?H1≥0.5m，认为这层的砂卵石比较松散，砂卵石层出现塌方，再次正转切削钻进0.5m后反向旋转摩阻式钻杆和双层底桶钻，进行反转护壁，直至反转过程无负荷为止，然后提钻卸土，重复上述步骤直至穿透砂卵石层；[0049] S602～若H2?H1＜0.5m，则重复步骤S4?S5对砂卵石层进行第二次钻进，提钻卸土，然后比较第二次钻进的进尺数据；[0050] S603～若第二次钻进的进尺数据H2?H1≥0.5m，则重复步骤S601；若第二次钻进的进尺数据H2?H1＜0.5m，则重复步骤S602?S603直至穿透砂卵石层。[0051] S7～如图4所示，继续钻进到设计位置。[0052] S8～钻孔内安装钢筋笼和导管；先安装钢筋笼后安装导管。这两个工序同样存在一个共性的问题：碰撞桩壁，引起砂卵石脱落和塌孔。因此，在安装钢筋笼、导管时一定对准桩位、护筒中心，再下放。[0053] S9～浇筑混凝土。第一次灌注混凝土的方量满足导管底端埋入混凝土中1m的要求；以后每次满足导管底端能埋入2m的要求；每次的提管高度不大于4m，保证导管底端至少埋入混凝土面以下2m以上，徐徐提管避免出现断桩。[0054] 虽然采用隔孔跳打的施工工艺、正钻切削反转护壁的操作方法和合适的钻具选择，但砂卵石地层结构松散，仍然会出现较多塌孔现象，泥浆护壁工艺的使用可以大大降低这种现象的出现。