本发明涉及一种回旋钻机入岩成孔的施工方法。
背景技术：
在灌注桩成孔施工中，回旋钻机因其钻进速度快、成孔垂直度好、孔径均匀、既经济又操作简便成为施工的首选设备，但普通回旋钻机钻孔施工只适用于地基土层为砂土、粉土、黏性土、人工填土或含有少量砂砾石的三类土质，如果出现四类土质或碎石、砂砾石、岩石等情况，只能更换冲击钻机的方法来继续进行桩基钻孔的施工，但冲击钻机的成孔时间是回旋钻机的2倍、费用是回旋钻机的3倍左右。
技术实现要素：
鉴于上述现有技术问题，本发明的目的是提供一种回旋钻机入岩成孔的施工方法。本发明可以在不更换钻机的情况下，通过改造更换钻头钻进四类土质，大大提高生产效率、节约资金、保证进度、缩短工期。
本发明采用的技术方案如下：
一种回旋钻机入岩成孔的施工方法，包括：
(a)制备钻孔用泥浆；
优选地，造孔泥浆性技术指标控制在比重1.10-1.13g/cm3、粘度20-26s、含砂量＜8％；桩身混凝土灌注充盈系数不应小于1.0，宜大于1.1。
(b)桩孔定位及埋设护筒：采用经纬仪，以轴线控制点作测站，极坐标法进行桩位放样，通过机械开挖，埋设钢护筒固定孔位。
优选进一步以轴线交会法复核桩位中心，埋设时严格控制护筒中心偏差<2±0.5cm，优选＜2cm，垂直度＜0.5±0.2％，优选＜约0.5％，护筒高出地面30cm±5cm，优选约30cm，同时用水准仪测出孔口护筒顶标高，作为确定造孔深度和桩顶标高的依据，护筒应坚实不漏水，内径比桩径大20-40cm左右。
(c)成孔施工：包括选择回旋钻机就位，在桩孔定位处，桩机软土钻孔用普通三叶钻头成孔施工，当桩机钻进至钻杆出现明显抖动时，结合地质勘查报告，确认是否已进入风化岩界面和钻进强风化岩界面的孔深数据，确认钻进深度到达强风化岩层后更换滚刀钻头，继续钻进(优选在此过程中不间断记录数据及岩样采集工作，并留样审定)，当钻进速度明显降低时，现场确认是否钻进至强风化岩及中风化岩界面；
(d)终孔验收：当钻孔深度达到设计持力层岩面深度时，在护筒出浆口或捞渣采集岩样进行鉴定，使终孔深度达到设计要求；
(e)一次清孔：终孔验收合格后立即进行一次清孔，向孔内注入泥浆，进行孔内循环换浆，同时慢速扫钻以扰动孔底沉渣，加快清孔速度，最后复测孔深，确认沉渣小于设计要求后起钻。
(f)钢筋笼及导管吊放：在钻孔处吊放钢筋笼和导管；
(g)二次清孔：为确保孔底沉渣达到设计要求(≤50mm)，采取气举反循环法，结合高压空气冲洗孔底，进行二次清孔；
(h)混凝土灌注。
优选地，混凝土浇筑在二次清孔后30min内进行，导管距孔底距离为30-50cm,灌注第一罐混凝土时，灌注量应能满足把导管埋入混凝土内1.5m以上，第一罐混凝土灌注不得提拔导管，混凝土灌注应连续进行。灌注过程中必须有专人测量计算孔内混凝土面深度和导管在混凝土内的埋入深度，并做好记录，及时调整导管埋入深度，导管埋入混凝土深度为2～6m，严禁导管提出混凝土面。控制最后一罐混凝土的灌注量，成桩应高出设计桩顶标高500mm以上，且凿除浮浆后必须保证桩顶混凝土达到强度设计值。
优选地，步骤(c)中使用的滚刀钻头包括空芯钻轴、在圆心处与空芯钻轴连接(例如焊接)的圆形底板(厚度15-40mm，优选20-30mm)、围绕空芯钻轴连接于圆形底板外周的圆筒、从圆形底板的底部穿入空芯钻轴内部的钢管、在圆形底板的底部外圈和里圈设置的多个钢刀头(优选钨钢刀头)，其中圆筒与空芯钻轴用加强钢板固定，钢管位于圆形底板底部的管口与空芯钻轴内部连通。
进一步地，钢刀头沿着外圈的圆周均等地设置4个、沿着里圈的圆周均等地设置3个以及中心设置一个，且刀头交错布置。
进一步地，在圆筒外围焊接用于保证孔径大小并可减小钻头与孔壁的摩擦力的条形钢板。优选条形钢板沿着圆筒外围均等地分布三个或四个。
进一步地，钢管长度为40-60cm，弯成135度。
进一步地，圆形底板的外周设置泥浆导流槽。
进一步地，沿着圆筒的周围均等地分布三个或四个加强钢板与空芯钻轴固定。
本发明的优点
本发明可以在不更换钻机的情况下，通过改造更换钻头钻进四类土质，大大提高生产效率、节约资金、保证进度、缩短工期。
附图说明
图1是滚刀钻头结构示意图。
图2是钢刀头在圆形底板的分布示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明，然而，应该理解的是，以下的说明仅为示例性的，不构成对本发明的任何限制。
本发明涉及一种回旋钻机入岩成孔的施工方法，包括：
(a)制备钻孔用泥浆；
优选地，造孔泥浆性技术指标控制在比重1.10-1.13g/cm3、粘度20-26s、含砂量＜8％；桩身混凝土灌注充盈系数不应小于1.0，宜大于1.1。
(b)桩孔定位及埋设护筒：采用经纬仪，以轴线控制点作测站，极坐标法进行桩位放样，通过机械开挖，埋设钢护筒固定孔位。
优选进一步以轴线交会法复核桩位中心，埋设时严格控制护筒中心偏差<2±0.5cm，优选＜2cm，垂直度＜0.5±0.2％，优选＜约0.5％，护筒高出地面30cm±5cm，优选约30cm，同时用水准仪测出孔口护筒顶标高，作为确定造孔深度和桩顶标高的依据，护筒应坚实不漏水，内径比桩径大20-40cm左右。
(c)成孔施工：包括选择回旋钻机就位，在桩孔定位处，桩机软土钻孔用普通三叶钻头成孔施工，当桩机钻进至钻杆出现明显抖动时，结合地质勘查报告，确认是否已进入风化岩界面和钻进强风化岩界面的孔深数据，确认钻进深度到达强风化岩层后更换滚刀钻头，继续钻进(优选在此过程中不间断记录数据及岩样采集工作，并留样审定)，当钻进速度明显降低时，现场确认是否钻进至强风化岩及中风化岩界面；
(d)终孔验收：当钻孔深度达到设计持力层岩面深度时，在护筒出浆口或捞渣采集岩样进行鉴定，使终孔深度达到设计要求；
(e)一次清孔：终孔验收合格后立即进行一次清孔，向孔内注入泥浆，进行孔内循环换浆，同时慢速扫钻以扰动孔底沉渣，加快清孔速度，最后复测孔深，确认沉渣小于设计要求后起钻。
(f)钢筋笼及导管吊放：在钻孔处吊放钢筋笼和导管；
钢筋笼制作时应满足设计要求，为确保钢筋笼保护层符合设计要求，采用混凝土预制空心圆盘套入钢筋笼，沿笼周围布置；
钢筋笼安放好后立即下导管，采用ф250mm螺纹式导管，导管使用前应检查其密封性，第1节导管下到孔底后，再提升30-50cm。
(g)二次清孔：为确保孔底沉渣达到设计要求(≤50mm)，采取本领域已知的气举反循环法，结合高压空气冲洗孔底，进行二次清孔；
(h)混凝土灌注。
优选地，混凝土浇筑在二次清孔后30min内进行，导管距孔底距离为30-50cm,灌注第一罐混凝土时，灌注量应能满足把导管埋入混凝土内1.5m以上，第一罐混凝土灌注不得提拔导管，混凝土灌注应连续进行。灌注过程中必须有专人测量计算孔内混凝土面深度和导管在混凝土内的埋入深度，并做好记录，及时调整导管埋入深度，导管埋入混凝土深度为2～6m，严禁导管提出混凝土面。控制最后一罐混凝土的灌注量，成桩应高出设计桩顶标高500mm以上，且凿除浮浆后必须保证桩顶混凝土达到强度设计值。
如图1、图2所示，步骤(c)中使用的滚刀钻头包括空芯钻轴1、在圆心处与空芯钻轴连接(例如焊接)的圆形底板5(厚度15-40mm，优选20-30mm)、围绕空芯钻轴连接于圆形底板外周的圆筒3、从圆形底板的底部穿入空芯钻轴内部的钢管7、在圆形底板的底部外圈和里圈设置的多个钢刀头6(优选钨钢刀头，更优选特级滚刀钨钢刀头)，其中圆筒3与空芯钻轴1用加强钢板2固定，钢管7位于圆形底板底部的管口与空芯钻轴1内部连通。
进一步地，钢刀头6沿着外圈的圆周均等地设置4个、沿着里圈的圆周均等地设置3个以及中心设置一个，且刀头交错布置。
进一步地，在圆筒外围焊接用于保证孔径大小并可减小钻头与孔壁的摩擦力的条形钢板4。
进一步地，钢管长度为40-60cm，弯成135度。
进一步地，圆形底板的外周设置泥浆导流槽8。
该滚刀钻头可以如下制备：首先切割一块比桩孔直径小60mm的钢板做为底板，找准圆心把空芯钻轴与底板垂直焊牢，在底板上开孔把dn80钢管穿出10cm与钢板焊牢，钢管另一端与空芯钻轴焊接连通，以保证泥浆从此处流出循环，再用钢板加工一个与底板直径相同的圆筒，焊接到底板上，圆筒与空芯钻轴用三道加强钢板焊接固定，再在圆筒外围焊上三道40mm宽的条形钢板，以保证孔径大小并可以减小钻头与孔壁的摩擦力，最后在底板的下面焊上钨钢刀头优选特级钨钢刀头，外圈焊4个、里圈焊3个、中心焊1个，刀头交错布置，以便更好更快的磨掉岩石，增进钻进速度。
技术特征：
技术总结
本发明涉及一种回旋钻机入岩成孔的施工方法，包括：(A)制备钻孔用泥浆；(B)桩孔定位及埋设护筒；(C)成孔施工：包括选择回旋钻机就位，在桩孔定位处，桩机软土钻孔用普通三叶钻头成孔施工，钻进深度到达强风化岩层后更换滚刀钻头，继续钻进至强风化岩及中风化岩界面；D)终孔验收：当钻孔深度达到设计持力层岩面深度时，在护筒出浆口或捞渣采集岩样进行鉴定，使终孔深度达到设计要求；(E)一次清孔：(F)钢筋笼及导管吊放：在钻孔处吊放钢筋笼和导管；(G)二次清孔；(H)混凝土灌注。
技术研发人员：程子石;张国瑞
受保护的技术使用者：新地能源工程技术有限公司
技术研发日：2017.08.18
技术公布日：2017.12.08
声明：
“回旋钻机入岩成孔的施工方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：新地能源工程技术有限公司
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2025年01月03日 ~ 05日 
