CN104747088B - 一种钻孔灌注桩单腰多叶筒式钻头及成孔施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑施工领域，具体涉及一种钻孔灌注桩单腰多叶筒式钻头及成孔施工方法，工艺流程：定位放样→就位对中→成孔→第一次清孔→下钢筋笼→下导管→第二次清孔→灌混凝土；钻孔灌注桩单腰多叶筒式钻头，包括单腰多叶锥形钻头，单腰多叶锥形钻头端固定焊接有定位导向圆筒，定位导向圆筒一端的圆周缘口上分布有若干定位导向圆筒钨钢头。本发明具有导向性好成孔的垂直度高，护壁作用好，排渣便捷，成孔快、破岩速度快优点。

Description

一种钻孔灌注桩单腰多叶筒式钻头及成孔施工方法

技术领域

本发明属于建筑施工领域，具体涉及一种钻孔灌注桩单腰多叶筒式钻头及成孔施工方法。

背景技术

近年来随着大型工业、民用建筑、高层建筑等工程的涌现，天然基础不能满足荷载要求，钻孔灌注桩以其适应性强、承载力大、成本适中、施工简便等优点成为建筑工程经常采用的基础形式。但在高层建筑中采用钻孔灌注桩基础大多以中风化岩层为持力层。

软土地区钻孔灌注桩成孔嵌岩一般采用锥形钻头、牙轮钻头及筒式钻头。

锥形钻头的导向性能较差，成孔过程中易坍孔，入岩后钻进速度慢，遇较硬岩层和有坡度岩层钻头要跳杆。采用牙轮钻头其成孔时间略长，成本较高，钻头也贵且本身较为笨重，增加了施工的劳动强度及过程成本。

采用筒式钻头钻进时，进入岩石后是依靠装在底部周边的牙齿将周边岩石切断，同时岩石不断的随钻头下降钻入筒内，钻到合适位置提钻时，侧门合拢将筒内岩石抱住，下压合门倒出岩石。筒式钻头也存在钻头贵、钻头笨重，还需要提钻倒出岩石，同样增加了施工的劳动强度及过程成本。这就给钻孔灌注桩在施工过程中带来一定困难。

鉴于以上情况，施工中针对钻孔灌注桩成孔及嵌岩施工的实际困难，采用改进后的一种钻孔灌注桩单腰多叶筒式钻头及成孔施工方法能有效解决上述问题。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种钻孔灌注桩单腰多叶筒式钻头成孔施工方法，以克服现有技术中的缺点。

为实现上述目的，本发明具体提供技术方案为：一种钻孔灌注桩单腰多叶筒式钻头成孔施工方法，工艺流程：定位放样→就位对中→成孔→第一次清孔→下钢筋笼→下导管→第二次清孔→灌混凝土。

进一步，所述定位放样：测量放样，埋设护筒，确保在护筒埋设稍有偏差时，保证钻头能正确就位，并顺利提钻；在水位低的土层护筒长度为1.2M，水位较高的土层护筒长度为2M。

进一步，所述就位对中：钻杆对中转盘整平后，在钻机平面相互垂直的两个方向采用经纬仪测量主钻杆的垂直度，确保垂直后安装双腰带钻头。

进一步，在钻孔过程中，随时检查钻机平台的水平度，发现倾斜，及时调整；进尺速度可根据不同土层、桩径调整，在入岩后必须放慢进尺速度，使孔底不全部承受钻具重力，以减小单腰多叶洞式钻头成孔与中风化层的阻力；当钻孔达到设计深度，应及时停机，对孔径、孔深进行检查，开始进行一次清孔。

进一步，下钢筋笼，吊放钢筋笼，应两边对称吊放，确保骨架垂直缓慢下放，控制好钢筋笼顶标高，用两根吊筋固定在正确的标高位置上，保证钢筋笼骨架不下沉上浮。

进一步， 放导管，根据孔深配制好相应的导管节数，下放导管时，位置正确，卡口旋紧；导管底与孔底保证有30-50CM左右的空隙，防止导管进入沉渣中使混凝土无法涌出管外。

进一步， 二次清孔，放好导管后进行二次清孔，测沉渣厚度；灌注砼，混凝土坍落度宜控制在18CM-22CM；初灌量应保证使导管埋入砼中1M以上；根据桩径控制拔管速度，埋管深度不宜过小或过大，控制在4-6M之间。

本发明的另一目的在于提供一种钻孔灌注桩单腰多叶筒式钻头，以应用于上述所述的施工方法。

为实现上述目的，本发明提供的具体技术方案为：一种钻孔灌注桩单腰多叶筒式钻头，包括单腰多叶锥形钻头，单腰多叶锥形钻头端固定焊接有定位导向圆筒，定位导向圆筒一端的圆周缘口上分布有若干定位导向圆筒钨钢头。

进一步，所述单腰多叶锥形钻头包括钻杆，钻杆的外周面上固定焊接有若干水平叶，若干水平叶通过水平圈串联；所述钻杆与水平圈通过若干斜向叶连接，所述钻杆的斜向叶端固定焊接有三角形钻头，该三角形钻头位于定位导向圆筒内。

进一步，所述若干斜向叶上固定焊接有若干斜向叶钨钢头，所述相邻斜向叶上的斜向叶钨钢头间隔设置；所述三角形钻头上固定焊接有若干三角形钻钨钢头。

实现上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下特点：

一、导向性好成孔的垂直度高：当采用普通的单腰多叶锥形钻头施工时，钻进过程中锥形钻头靠头部锥形头导向和破岩，导向部位呈点状，当导向头碰到软硬不均的层位时，易往软基土方向偏进，进而造成孔斜，遇较硬岩层和有坡度岩层钻头要跳钻、滑钻和断钻，而改进后的单腰多叶洞式钻头导向部位为钢板材质圆形水桶状底部带钨钢头。钻进时定位导向圆筒底钨钢头先在岩层刻成圆槽对钻头进行固定，中心部位的钻头进行破岩，从而克服了点状运动的方向不确定性，保证成孔的垂直度。

二、 护壁作用好：普通单腰多叶锥形钻头在钻进过程中，钻头腰带以下基本为空档，钻头转动时泥浆运动方向与钻头同步，对孔壁形成冲刷。易造成坍孔和孔径扩大，改进后的单腰多叶洞式钻头由于水平叶片及斜向叶片带有45度的倾角，泥浆是从钻杆位置垂直上升，而且定位导向圆筒头部位又有良好的护壁作用，能减少对孔壁的冲刷。

三、 排渣便捷：筒式钻头进入岩石并将岩石切断需要提钻倒出岩石。而单腰多叶洞式钻头由于上下均不封闭，岩石碎渣能从钻头内部沿钻杆通过泥浆浮力排出。

四、 成孔快、破岩速度快：单腰多叶洞式钻头是通过定位导向圆筒上的多个钨钢头划槽定位破岩，再通过中间的锥形钻头碎岩，斜向叶片上的钨钢头扩孔，因此大大提高了成孔破岩速度。

附图说明

图1为本发明单腰多叶筒式钻头结构示意图；图2为本发明单腰多叶筒式钻头剖视图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明揭示的是一种钻孔灌注桩单腰多叶筒式钻头，包括单腰多叶锥形钻头10，单腰多叶锥形钻头10端固定焊接有定位导向圆筒6，定位导向圆筒6一端的圆周缘口上分布有若干定位导向圆筒钨钢头7。

进一步，所述单腰多叶锥形钻头10包括钻杆1，钻杆1的外周面上固定焊接有若干水平叶3，若干水平叶3通过水平圈2串联；所述钻杆1与水平圈2通过若干斜向叶4连接，所述钻杆1的斜向叶4端固定焊接有三角形钻头9，该三角形钻头9位于定位导向圆筒6内。

进一步，所述若干斜向叶4上固定焊接有若干斜向叶钨钢头5，所述相邻斜向叶4上的斜向叶钨钢头5间隔设置；所述三角形钻头9上固定焊接有若干三角形钻钨钢头8。

一种钻孔灌注桩单腰多叶筒式钻头成孔施工方法，具体步骤如下：

a. 测量放样

b. 埋设护筒（钢护筒采用5MM厚钢板制成），确保在护筒埋设稍有偏差时，保证钻头能正确就位，并顺利提钻。在水位低的土层护筒长度为1.2M，水位较高的土层护筒长度为2M。原则上保证护筒进入原状土50CM，并高出地面30CM左右，以确保不小于1M的水头压力。

c. 钻杆对中转盘整平后，在钻机平面相互垂直的两个方向采用经纬仪测量主钻杆的垂直度，确保垂直后安装单腰带钻头。安装钻头前应仔细检查钻头的尺寸直径，安装后检查钻头与钻杆连接是否牢固，钻头、连接件及钻杆是否有裂缝等隐患存在。

d. 在砂土地层中，严禁使用清水开孔，应配制好比重为1.3—1.4泥浆进入泥浆池及孔内。同时每台桩基应设置2个泥浆池，孔内循环的泥浆先进入沉淀池沉淀后再流入第二个泥浆池。

e. 在钻孔过程中，随时检查钻机平台的水平度，发现倾斜，及时调整。进尺速度可根据不同土层、桩径调整。当土质塑性较好、桩径较小，钻进过程中阻力较小时，应适当加快进尺速度。在土质塑性较差、圆砾层、软硬土层交接、桩径较大，钻进过程中阻力较大时应放慢进尺速度。应特别注意在入岩后必须放慢进尺速度，使孔底不全部承受钻具重力，以减小单腰多叶洞式钻头成孔与中风化层的阻力。当发生卡钻时不能强行钻进，应当先上提钻头后，再进行钻进，否则易造成钻杆断裂、掉钻等质量事故。

f. 钻孔作业分班连续进行，不中断。在钻孔中因故停钻时，一是确保有规定水位及相应比重的泥浆，防止塌孔；二是将钻头上提2M左右，以防钻渣沉淀而埋住钻头，造成质量事故。

g. 由于单腰多叶洞式钻头成孔比普通钻头重量大，在升降钻具时，应保证操作平稳，钻头提升时，防止发生碰撞护筒、孔壁及钩挂护筒底的现象发生。

h. 当钻孔达到设计深度，应及时停机。对孔径、孔深进行检查，自测合格后，报监理复测，同意后开始进行一次清孔。

i. 达到设计深度后，开始第一次清孔，第一次清孔完成后，提钻杆，下钢筋笼，下导管，进行第二次清孔，清孔完毕测沉渣厚度，沉渣厚度达到设计要求后浇灌混凝土。

j. 下钢筋笼。钢筋笼现场分节制作，长度根据实际孔深的桩长确定，保证接头按50%错开，同一根钢筋两个接头错开35d以上；钢筋笼制作好后报监理验收合格后方可使用；钢筋笼连接采用单面搭接焊，长度为12d，持证上岗，保证焊缝饱满，长度满足规范要求；吊放钢筋笼，应两边对称吊放，确保骨架垂直缓慢下放，控制好钢筋笼顶标高，用两根吊筋固定在正确的标高位置上，保证钢筋笼骨架不下沉上浮（主要指钢筋笼不是全笼的桩）。

k. 放导管。根据孔深配制好相应的导管节数，保证安装时一次到位；下放导管时，位置应正确，卡口旋紧；导管底与孔底保证有30—50CM左右的空隙（根据不同的桩径控制），防止导管进入沉渣中使混凝土无法涌出管外；另避免离孔底太高，使第一斗灌注混凝土无法埋住导管口或导管埋深太少，泥浆重新涌入导管内形成夹泥，影响成桩质量。

l. 二次清孔。放好导管后进行二次清孔，测沉渣厚度，符合设计要求报监理同意后开始灌注混凝土。

m. 灌注砼。混凝土坍落度宜控制在18CM—22CM；初灌量应保证使导管埋入砼中1M以上；根据桩径控制拔管速度，埋管深度不宜过小或过大，控制在4—6M之间。

钻孔灌注桩使用单腰多叶洞式钻头成孔施工，其与普通钻孔灌注桩钻头施工相比效益明显：

钻孔灌注桩施工采用单腰多叶洞式钻头成孔施工，解决了桩孔偏斜，入岩进尺慢，易坍孔等质量问题，从而确保了成孔质量。大大减少了扫孔及重新钻孔的机率，节约了施工的直接成本（如：水电费、人工费等）。

在保证成孔质量的同时，加快了下放钢筋笼的速度。返工工作量也大大减少，从而加快了施工进度。

钻孔灌注桩在中风化层施工采用单腰多叶洞式钻头成孔，起到扶正、导向的作用，在控制桩身垂直度方面起到了很大的作用；同时由于单腰多叶洞式钻头成孔与普通钻相比泥浆护壁效果更好。在控制混凝土充盈系数方面也得到了保障。不会因孔壁倾斜、塌孔、扫孔后造成充盈系数过大，而浪费大量的砼。根据记录，使用普通钻头在砂土层、砂土软硬不均匀土层等地区的施工中桩的实际充盈系数普遍在1.3—1.4之间。而采用单腰多叶洞式钻头成孔施工充盈系数在1.1—1.2之间。

上述事实例仅用于解释说明本发明专利的构思，而非对本发明专利权利保护的限定，凡利用此构思对本发明专利进行非实质性的改动，比如更换杆件截面，装置尺寸变化，均应落入本发明专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种钻孔灌注桩单腰多叶筒式钻头成孔施工方法，其特征在于，工艺流程：定位放样→就位对中→成孔→第一次清孔→下钢筋笼→下导管→第二次清孔→灌混凝土；

所述单腰多叶筒式钻头包括单腰多叶锥形钻头，单腰多叶锥形钻头端固定焊接有定位导向圆筒，定位导向圆筒一端的圆周缘口上分布有若干定位导向圆筒钨钢头；所述单腰多叶锥形钻头包括钻杆，钻杆的外周面上固定焊接有若干水平叶，若干水平叶通过水平圈串联；所述钻杆与水平圈通过若干斜向叶连接，所述钻杆的斜向叶端固定焊接有三角形钻头，该三角形钻头位于定位导向圆筒内；若干斜向叶上固定焊接有若干斜向叶钨钢头，相邻斜向叶上的斜向叶钨钢头间隔设置；所述三角形钻头上固定焊接有若干三角形钻钨钢头。

2.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩单腰多叶筒式钻头成孔施工方法，其特征在于，所述定位放样：测量放样，埋设护筒，确保在护筒埋设稍有偏差时，保证钻头能正确就位，并顺利提钻；在水位低的土层护筒长度为1.2M，水位较高的土层护筒长度为2M。

3.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩单腰多叶筒式钻头成孔施工方法，其特征在于，所述就位对中：钻杆对中转盘整平后，在钻机平面相互垂直的两个方向采用经纬仪测量主钻杆的垂直度，确保垂直后安装双腰带钻头。

4.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩单腰多叶筒式钻头成孔施工方法，其特征在于：在钻孔过程中，随时检查钻机平台的水平度，发现倾斜，及时调整；进尺速度可根据不同土层、桩径调整，在入岩后必须放慢进尺速度，使孔底不全部承受钻具重力，以减小单腰多叶洞式钻头成孔与中风化层的阻力；当钻孔达到设计深度，应及时停机，对孔径、孔深进行检查，开始进行一次清孔。

5.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩单腰多叶筒式钻头成孔施工方法，其特征在于：下钢筋笼，吊放钢筋笼，应两边对称吊放，确保骨架垂直缓慢下放，控制好钢筋笼顶标高，用两根吊筋固定在正确的标高位置上，保证钢筋笼骨架不下沉上浮。

6.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩单腰多叶筒式钻头成孔施工方法，其特征在于： 放导管，根据孔深配制好相应的导管节数，下放导管时，位置正确，卡口旋紧；导管底与孔底保证有30-50CM的空隙，防止导管进入沉渣中使混凝土无法涌出管外。

7.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩单腰多叶筒式钻头成孔施工方法，其特征在于： 二次清孔，放好导管后进行二次清孔，测沉渣厚度；灌注砼，混凝土坍落度控制在18CM-22CM；初灌量应保证使导管埋入砼中1M以上；根据桩径控制拔管速度，埋管深度不宜过小或过大，控制在4-6M之间。