CN102182399A

CN102182399A - 反循环钻机钻孔、锤击成孔、扩孔、清渣的施工法及设备

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Publication number: CN102182399A
Application number: CN2011101087653A
Authority: CN
Inventors: 徐守田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2031-04-28
Also published as: CN102182399B

Abstract

本发明是反循环钻机钻孔、锤击成孔、扩孔、清渣的施工方法及施工设备，动力头带动钻杆钻孔；带有扩孔装置的冲击锤锤击成孔，并用扩孔锤扩孔；钻机钻杆与冲击扩孔锤的导向清渣管连接，利用钻机泥浆泵将孔底沉渣吸出，通过钻杆排入移动式沉渣分离池，并在桩底抛石，形成垫层。优点：反循环钻机与冲击锤结合，具有钻孔速度快、嵌岩能力强；反循环钻机与扩孔锤导向清渣管结合，边锤击边清渣，能与钻机配合最后清渣；冲击锤与扩孔锤结合，形成扩大头，扩底端面直径与桩身截面比值增大，有效提高单桩承载力，反循环钻机与冲击扩孔锤结合，做到钻孔扩孔、清渣、抛石，实现功能共享，移动式沉渣分离池能够将泥块沉渣分离运出场地，避免泥浆污染环境。

Description

反循环钻机钻孔、锤击成孔、扩孔、清渣的施工法及设备

技术领域

本发明涉及的是反循环钻机钻孔、锤击成孔、扩孔、清渣的施工方法及其设备，属于建筑施工技术领域。

背景技术

随着国民经济的发展，各类民用与工业建筑日益走向高层化，灌注桩以其特有的大承载力优势得到许多设计单位、建设单位的认可。确实是一种经济适用的基础形式。

受建筑结构类型、荷载分布情况、地质条件、施工设备和施工条件等因素的影响，桩型的选择受到很大限制，尤其是在遇到包含淤泥或淤泥质土或流沙层等地下水位较高的不良地质条件时，按照目前干湿法的各类挤土桩或非挤土成桩工艺，常见的有管桩、预制桩、钻孔灌注桩、挖孔桩等。

其中管桩、管式方桩、预制桩虽具工厂化生产、施工进度块等优点。但其缺陷是挤土桩承载力低、桩端不能打入硬质土层和岩石层，施打时锤击噪音大，桩周围地面易***，引起已就位邻桩上浮、接桩焊接质量难控制，抗震、抗拔、抗腐蚀能力差，容易出现断桩,不适用于高层建筑尤其是建筑寿命大于50年及抗震大于7级以上的建筑，仅适用于低级别的一般建筑工程使用；挖孔桩的优点是承载力高，其抗拔、抗剪及抗腐蚀能力较好，其缺陷是：桩孔在流沙淤泥层中的深度大于16米，工人挖空作业安全系数不高；钻孔灌注桩优点是承载力高，其抗拔、抗剪及抗腐蚀能力优于其他桩型，广泛应用于高层民用建筑、桥梁、道路、水利等建筑物的基础，但其缺陷是施工速度慢，桩端沉渣不易清除，桩端阻力降低，影响单桩承载力，建设成本升高，制约了钻孔灌注桩的应用与发展。

发明内容

本发明提出的是一种反循环钻机钻孔、锤击、扩底、清渣的施工方法及其设备，其目的旨在克服现有技术所存在的上述缺陷，改进现有施工设备及其工艺，在反循环钻孔灌注桩基础上增加带有扩孔装置的冲击锤及清渣管，使其具有施工安全、工效高、质量高、施工工艺易操作、施工成本易控制等优点。从而拓宽在不良地质条件下，各类建筑工程的桩型设计选择，实现高效、高质量、低成本和人员安全施工。

本发明的技术解决方案：反循环钻机钻孔、锤击成孔、扩孔、清渣的施工方法，该方法包括如下施工步骤：

一、动力头带动钻杆钻孔，钻机钻孔达所需深度后，拆除钻杆，改用带有扩孔装置的冲击锤；

二、带有扩孔装置的冲击锤锤击成孔，并用扩孔锤扩孔至设计孔径；

三、将钻机钻杆与冲击扩孔锤的导向清渣管连接，通过清渣管进行清渣操作，桩端扩孔可增加桩端扩大动力头持力层面积；在桩端扩孔内抛入石块，用冲击锤将石块锤击入土层中，再进行成桩操作；扩孔抛石块后，使桩端土层与抛石桩端混凝***同作用，提高桩端承载力；

四、利用钻机泥浆泵将孔底沉渣吸出，通过钻杆排入移动式沉渣分离池，并在桩底抛石，形成垫层。

所述的扩孔主要利用锤击扩孔锤来完成，当冲击锤锤击到指定深度时，通过钢丝绳提升冲击锤与扩孔锤，扩孔锤通过滑道在冲击锤上上下滑动，最终形成桩底扩大头。

所述的清渣主要利用反循环钻机吸力将桩孔内沉渣吸出，钻杆与冲击锤内导向清渣管相连，边锤击边清渣，在扩孔完成后，最终将桩孔内沉渣全部清除，并抛石垫层，同时所吸出沉渣通过移动式沉渣分离池分离运出。

反循环钻机钻孔、锤击成孔、扩孔、清渣的施工设备，结构包括步履式打桩机、A卷扬机、B卷扬机、动力头轨道、动力头、钻杆、带有扩孔装置的冲击锤、移动式沉渣分离池、清渣管，桩孔、抛石块垫层、龙门架，其中 A卷扬机及B卷扬机安装在步履式打桩机上，B卷扬机通过钢丝绳与动力头相连，动力头与钻杆相连，动力头在动力头轨道上滑动及固定，动力头滑道与步履式打桩机相连，A卷扬机通过钢丝绳与带有扩孔装置的冲击锤相连，清渣管与移动式沉渣分离池相连，龙门架通过钢丝绳与带有扩孔装置的冲击锤相连，带有扩孔装置的冲击锤位于桩孔内，抛石块垫层位于桩孔底部。

带有扩孔装置的冲击锤的结构包括冲击锤、扩孔锤、可滑动扩孔锤锤体、扩孔锤滑道、扩孔锤导向清渣管，其中扩孔锤滑道附着可滑动扩孔锤锤体上滑动，扩孔锤与冲击锤相连，扩孔锤导向清渣管位于冲击锤中间。扩孔锤导向清渣管与清渣管相连。

本发明的优点：其具有施工安全、工效高、质量高、施工工艺易操作、施工成本易控制等优点。拓宽在不良地质条件下，各类建筑工程的桩型设计选择，实现高效、高质量、低成本和人员安全施工。1.反循环钻机与冲击锤结合，具有钻孔速度快、嵌岩能力强；可将抛石垫层击入土层中，并向持力层水平面与下部强制挤压填充石料，因冲击锤夯击石块使其进入硬土层中从而改善桩端持力层的密度与强度；2. 反循环钻机与扩孔锤导向清渣管结合，边锤击边清渣，能与钻机配合最后清渣；3.冲击锤与扩孔锤结合，形成扩大头，扩底端面直径与桩身截面比值增大，有效提高单桩承载力，降低建筑成本，确保桩基工程质量；4.反循环钻机与冲击扩孔锤结合，可做到钻孔、扩孔、清渣、抛石，实现功能共享，发挥最大优势，提升工作效率；5.移动式沉渣分离池能够将泥块沉渣分离运出场地，避免泥浆污染环境。

附图说明

附图1是反循环钻机钻孔示意图。

附图2是反循环钻机锤击扩孔示意图。

附图3是反循环钻机清渣示意图。

附图4是桩端抛石示意图。

附图5是冲击扩孔锤提升状态图。

附图6是冲击扩孔锤扩孔状态图。

附图7是带有扩孔装置冲击锤平面图。

附图8是扩孔锤击装置滑道示意图。

附图中的1是步履式打桩机、2是A卷扬机、3是B卷扬机、4是动力头轨道、5是动力头、6是钻杆、7是带有扩孔装置的冲击锤、7-1是冲击锤、7-2是扩孔锤、7-2-1是可滑动扩孔锤锤体、7-2-2是扩孔锤滑道、7-3扩孔锤导向清渣管、8是移动式沉渣分离池、9是清渣管，10是桩孔、11是抛石块垫层、12是龙门架。

具体实施方式

对照附图1，其结构包括步履式打桩机1、A卷扬机2、B卷扬机3、动力头轨道4、动力头5、钻杆6，其中A卷扬机2及B卷扬机3安装在步履式打桩机1上，B卷扬机3通过钢丝绳与动力头5相连，动力头5与钻杆6相连，动力头5在动力头轨道4上滑动，动力头滑道4与步履式打桩机1相连。

对照附图2，其结构包括步履式打桩机1、A卷扬机2、B卷扬机3、动力头轨道4、动力头5、带有扩孔装置的冲击锤7，其中A卷扬机2及B卷扬机3安装在步履式打桩机1上，B卷扬机3通过钢丝绳与动力头5相连，A卷扬机2通过钢丝绳与带有扩孔装置的冲击锤7相连，动力头5在动力头轨道4上固定，动力头滑道4与步履式打桩机1相连。

对照附图3，其结构包括步履式打桩机1、A卷扬机2、B卷扬机3、动力头轨道4、动力头5、带有扩孔装置的冲击锤7、移动式沉渣分离池8、清渣管9，其中A卷扬机2及B卷扬机3安装在步履式打桩机1上，B卷扬机3通过钢丝绳与动力头5相连，A卷扬机2通过钢丝绳与带有扩孔装置的冲击锤7相连，动力头5在动力头轨道4上固定，动力头滑道4与步履式打桩机1相连，清渣管9与带有扩孔装置的冲击锤7相连，清渣管9与移动式沉渣分离池8相连。

对照附图4，其结构包括带有扩孔装置的冲击锤7、清渣管9、桩孔10、抛石块垫层11、龙门架12，其中龙门架12通过钢丝绳与带有扩孔装置的冲击锤7相连，带有扩孔装置的冲击锤7位于桩孔10内，清渣管9与带有扩孔装置的冲击锤7相连，抛石块垫层11位于桩孔12底部。

对照附图5、图6，其结构包括冲击锤7-1、可滑动扩孔锤锤体7-2-1、扩孔锤滑道7-2-2、扩孔锤导向清渣管7-3，其中扩孔锤滑道7-2-2与冲击锤7-1相连，可滑动扩孔锤锤体7-2-1附着扩孔锤滑道7-2-2在钢丝绳的牵引下上下滑动，扩孔锤导向清渣管7-3位于冲击锤7-1中间。

对照附图7，其结构包括冲击锤7-1、扩孔锤7-2、扩孔锤导向清渣管7-3，其中扩孔锤7-2与冲击锤7-1相连，扩孔锤导向清渣管7-3位于冲击锤7-1中间。

对照附图8，其结构包括可滑动扩孔锤锤体7-2-1、扩孔锤滑道7-2-2，扩孔锤滑道7-2-2附着可滑动扩孔锤锤体7-2-1上滑动。

实施例

本发明应用于连云港藤花园小区的施工，该小区总建筑面积约12万平方米，有高层及部分小高层，桩基工程设计为900-1200mm直径钻孔桩，长度为18米至24米，设计要求按照桩长18米打试桩，应设计要求，用不同的施工分别试打四根灌注桩。

1.按照现行钻孔规范要求，试打直径800mm的灌注桩，按国家规范要求，桩底部沉渣不大于5cm，成桩后静载实验，其极限承载力为2200KN。

2. 按照现行钻孔规范要求，试打直径800的灌注桩，最后清渣管9与扩孔锤导向清渣管7-3相连进行最后清渣，成桩后静载实验，其极限承载力为2600KN。

3. 按照现行钻孔规范要求，试打直径800的灌注桩，冲击锤7-1与扩孔锤7-2结合，形成扩大头，清渣管9与扩孔锤导向清渣管7-3相连边锤击边清渣，成桩后静载实验，其极限承载力为4800KN。

4.施工中首先用钻杆钻孔，其结构包括步履式打桩机1、A卷扬机2、B卷扬机3、动力头轨道4、动力头5、钻杆6，其中A卷扬机2及B卷扬机3安装在步履式打桩机1上，B卷扬机3通过钢丝绳与动力头5相连，动力头5与钻杆6相连，动力头5在动力头轨道4上滑动，动力头滑道4与步履式打桩机1相连。进行钻孔作业，当钻孔过程中遇到地下抛填大石块，钻头难以继续。拆掉钻杆， A卷扬机2通过钢丝绳与带有扩孔装置的冲击锤7相连，进行锤击作业，当锤击至指定深度时，进行扩孔施工。完成扩孔后，将渣管9与扩孔锤导向清渣管7-3相连，清渣管9与移动式沉渣分离池8相连，进行清渣，确保桩孔底部淤渣被彻底清除。最后，向桩孔底部抛入石块并锤击，使石块均匀、密布与桩底。成桩后静载实验，其极限承载力为6000KN。

本发明采用反循环钻机与冲击锤结合，具有钻孔速度快、嵌岩能力强；可将抛石垫层击入土层中，并向持力层水平面与下部强制挤压填充石料，因冲击锤夯击石块使其进入硬土层中从而改善桩端持力层的密度与强度；反循环钻机与扩孔锤导向清渣管结合，边锤击边清渣，能与钻机配合最后清渣；冲击锤与扩孔锤结合，形成扩大头，扩底端面直径与桩身截面比值增大，有效提高单桩承载力，降低建筑成本，确保桩基工程质量；反循环钻机与冲击扩孔锤结合，可做到钻孔、扩孔、清渣、抛石，实现功能共享，发挥最大优势，提升工作效率；移动式沉渣分离池能够将泥块沉渣分离运出场地，避免泥浆污染环境。

试桩结果见下图表：

注：A为钻孔灌注桩采用常规钻机按现行国家标准施工的工艺设备 B为钻孔灌注桩采用反循环钻机钻杆与冲击扩孔锤导向清渣管连接的清渣工艺

C为钻孔灌注桩采用冲击扩孔锤扩底清渣后使桩端面增大的扩孔施工工

艺与设备

D为钻孔灌注桩采用先扩底清渣后，再抛石，冲击锤将石块锤击入土后再成桩的施工工艺与设备。

Claims

1.反循环钻机钻孔、锤击成孔、扩孔、清渣的施工方法，其特征是该方法包括如下施工步骤：

2.根据权利要求1所述的反循环钻机钻孔、锤击成孔、扩孔、清渣的施工方法，其特征是扩孔是利用锤击扩孔锤来完成，当冲击锤锤击到指定深度时，通过钢丝绳提升冲击锤与扩孔锤，扩孔锤通过滑道在冲击锤上上下滑动，最终形成桩底扩大头。

3.根据权利要求1所述的反循环钻机钻孔、锤击成孔、扩孔、清渣的施工方法，其特征是清渣是利用反循环钻机吸力将桩孔内沉渣吸出，钻杆与冲击锤内导向清渣管相连，边锤击边清渣，在扩孔完成后，最终将桩孔内沉渣全部清除，并抛石垫层，同时所吸出沉渣通过移动式沉渣分离池分离运出。

4.反循环钻机钻孔、锤击成孔、扩孔、清渣的施工设备，其特征是包括步履式打桩机、A卷扬机、B卷扬机、动力头轨道、动力头、钻杆、带有扩孔装置的冲击锤、移动式沉渣分离池、清渣管，桩孔、抛石块垫层、龙门架，其中A卷扬机及B卷扬机安装在步履式打桩机上，B卷扬机通过钢丝绳与动力头相连，动力头与钻杆相连，动力头在动力头轨道上滑动及固定，动力头滑道与步履式打桩机相连，A卷扬机通过钢丝绳与带有扩孔装置的冲击锤相连，清渣管与移动式沉渣分离池相连，龙门架通过钢丝绳与带有扩孔装置的冲击锤相连，带有扩孔装置的冲击锤位于桩孔内，抛石块垫层位于桩孔底部。

5.根据权利要求4所述的反循环钻机钻孔、锤击成孔、扩孔、清渣的施工设备，其特征是带有扩孔装置的冲击锤，其结构包括冲击锤、扩孔锤、可滑动扩孔锤锤体、扩孔锤滑道、扩孔锤导向清渣管，其中扩孔锤滑道附着可滑动扩孔锤锤体上滑动，扩孔锤与冲击锤相连，扩孔锤导向清渣管位于冲击锤中间，扩孔锤导向清渣管与清渣管相连。