CN104831708A - 基坑支护钻孔灌注桩施工方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基坑支护钻孔灌注桩的技术领域，公开了基坑支护钻孔灌注桩施工方法及其设备，包括以下施工步骤：1)、采用旋挖钻具预先引孔；2)、采用振动锤将护筒从孔口朝下下入土层；3)、采用旋挖钻具钻到护筒底部标高位置；4)、采用空压机对孔内送风，直至孔的上端开口出风后，利用潜孔锤在基岩层中钻孔；5)、待潜孔锤钻至终孔后，拔出潜孔锤，并往孔内注入泥浆；6)、对孔内进行清孔；并往孔内放入钢筋笼，再往孔内灌注混凝土；7)、利用振动锤将护筒拔出。该施工方法利用护筒护壁，可以防止塌孔及孔缩径；利用潜孔锤配合空压机送风，具有超强的破岩能力，采用旋挖钻机进行清孔，使得成孔速度大大加快，加快施工进度，节约成本。

Description

基坑支护钻孔灌注桩施工方法及其设备

技术领域

本发明涉及基坑支护钻孔灌注桩的技术领域，尤其涉及基坑支护钻孔灌注桩施工方法及其设备。

背景技术

随着城市发展的需要，大量新建高层、超高层建筑，需要对拟建场地进行深基坑开挖，并对基坑侧壁进行有效支护。基坑支护一般采用钻孔灌注桩方法，在基坑周边形成一圈支护桩。因此，当拟建场地基岩埋深，且基坑支护桩入岩深度大时，则经常会出现在基岩中成孔困难、孔斜等难题。

现有的基坑支护桩成孔技术中，在基岩层300中施工支护桩时通常选择冲孔钻进工艺，或旋挖钻进工艺。

如图1所示，为采用冲孔钻进工艺，冲击锤600将基岩层300冲击破碎，泥浆循环护壁成孔施工方案的原理示意图。孔口埋入有护筒101，深度约2.0m，冲击锤600对基岩层300有一定的破碎作用，破碎后的沉渣从孔底返回至泥浆池400中，沉渣沉淀至深沉池500中，优质泥浆则流入泥浆池400中，再反复循环利用。

由于基岩层300上部的土层200松散，且未固结，冲击锤600在冲击基岩层300的过程中，容易产生上部的土层200松散坍孔。另外，如图2所示，当冲击锤600在对基岩层300进行破碎时，如基岩层300上部为倾斜岩面，则需要在孔底填大块石，使得基岩层300的上部平齐，进行孔斜纠偏。

现有的基坑支护钻孔灌注桩成桩过程中，采用冲孔工艺，需要泥浆护壁，大量使用泥浆造成废浆废渣量大，不利于现场文明施工，维护成本加大，增加综合施工成本，并且，存在成孔困难、施工效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供基坑支护钻孔灌注桩施工方法，旨在解决现有技术中，基坑支护钻孔灌注桩施工过程中，采用冲孔工艺，存在成孔困难、施工效率低以及施工成本高的问题。

本发明是这样实现的，基坑支护钻孔灌注桩施工方法，包括以下施工步骤：

1)、在施工现场定位桩位，采用旋挖钻具预先引孔；

2)、采用振动锤将护筒从孔口朝下下入土层，护筒的下端处于基岩层的上方；

3)、采用所述旋挖钻具沿着护筒内部钻进，直至旋挖钻具钻到护筒底部标高位置；

4)、将潜孔锤放置孔内，且与孔底之间具有距离，采用空压机对孔内送风，直至孔的上端开口出风后，利用潜孔锤在基岩层中钻孔；

5)、待潜孔锤钻至终孔后，拔出潜孔锤，并往孔内注入泥浆；

6)、利用配置截齿钻头的旋挖钻机对孔内进行清孔；并往孔内放入钢筋笼，再往孔内灌注混凝土；

7)、孔内灌注完混凝土以后，利用振动锤将护筒拔出。

本发明还提供了基坑支护钻孔灌注桩施工设备，包括在土层中钻土层孔的旋挖钻具、嵌入土层孔中的护筒、将所述护筒嵌入在所述土层孔中或将所述护筒从土层孔中起拔的振动锤、用于在基岩层中钻基岩孔的潜孔锤、用于往孔内送风的空压机以及对注入泥浆的孔进行清孔的带截齿的旋挖钻机。

与现有技术相比，本发明提供的基坑支护钻孔灌注桩施工方法，在成孔时，采用旋挖钻具进行开孔，且利用护筒护壁，可以防止塌孔及孔缩径的问题；利用潜孔锤配合空压机送风，具有超强的破岩能力，在硬岩钻进时，一钻到底，完成土层及基岩层的钻进，最后，采用旋挖钻机进行清孔，使得成孔速度大大加快，加快施工进度，又避免成孔过程中产生大量泥浆废渣，实现绿色环保施工，节约成本。

本发明提供的基坑支护钻孔灌注桩施工设备，利用旋挖钻具进行钻孔，并利用护筒护壁，再利用潜孔锤平配合空压机在基岩层钻孔，通过带截齿的旋挖钻机进行清孔，这样，可以保证施工过程孔壁不会塌孔，且施工效率高，破岩能力强，加快施工进度，节约施工成本。

附图说明

图1是现有技术中采用冲击锤成型桩孔的原理示意图一；

图2是现有技术中采用冲击锤成型桩孔的原理示意图二；

图3是本发明实施例提供的旋挖钻机在土层中成形土层孔的示意图；

图4是本发明实施例提供的振动锤将护筒下入土层孔中的示意图；

图5是本发明实施例提供的旋挖钻具在护筒内继续钻进的示意图；

图6是本发明实施例提供的潜孔锤在基岩层中成型基岩孔的示意图；

图7是本发明实施例提供的带截齿的旋挖钻机在桩孔中清孔的示意图；

图8是本发明实施例提供的空压机、混气罐以及油雾罐连接的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

如图3～8所示，为本发明提供的较佳实施例。

本实施例提供的基坑支护钻孔灌注桩施工方法，用于在基坑的周边形成支护桩，其包括以下施工步骤：

1)、参照图3所示，在施工场地定位桩位，并采用旋挖钻具103预先引孔；

2)、参照图4所示，采用振动锤104将护筒101从孔口朝下下入土层200中，并且使得护筒101的下端置于基岩层300上方；

3)、参照图5所示，采用旋挖钻具103沿着护筒101的内部钻进，直到旋挖钻具103钻到护筒101底部标高位置后，停止旋挖钻具103的钻进，并起拔旋挖钻具103，并且，旋挖钻具103在护筒101内进行旋挖的时候，采用干成孔方式钻孔；

4)、参照图6及图8所示，将潜孔锤106钻头放置在孔内，且与孔底之间存在距离，利用空压机109对孔内进行送风，直至护筒101的上端开口开始出风后，利用潜孔锤106在基岩层中钻孔，且在潜孔锤106钻进的过程中，采用空压机109往孔内持续送风；

5)、潜孔锤106钻头钻至终孔后，拨出潜孔锤106钻头，并往孔内注入泥浆；

6)、参照图7所示，利用配置截齿钻头的旋挖钻机108对孔内进行清孔后，往孔内放入钢筋笼，并往孔内灌注混凝土；

7)、孔内灌注完混凝土以后，利用振动锤104拔出护筒101。

上述提供的基坑支护钻孔灌注桩施工方法，在成孔时，采用旋挖钻具103进行开孔，且利用护筒101护壁，可以防止塌孔及孔缩径的问题；利用潜孔锤106配合空压机109送风，具有超强的破岩能力，在硬岩钻进时，一钻到底，完成土层200及基岩层300的钻进，最后，采用旋挖钻机108进行清孔，使得成孔速度大大加快，加快施工进度，又避免成孔过程中产生大量泥浆废渣，实现绿色环保施工，节约成本。

在步骤1)中，为了便于振动锤104在孔内放下护筒101，旋挖钻具103在土层200中的钻进深度为3m-4m，并且，旋挖钻具103钻取的渣土及时转运到施工现场的临时堆土场，集中处理以方便同一外运。

在步骤2)中，护筒101采用单节一次性吊入，且利用振动锤104下入孔内，为了确保振动锤104的激振力，振动锤104采用双夹持器，利用吊车起吊；另外，振动锤104在将护筒101沉入孔内时，利用十字交叉线控制护筒101的水平度。

在步骤3)中，利用旋挖钻具103在护筒101内钻进前，需要反复复核护筒101的位置无误。

在步骤4)中，利用桩机112将钻机移动到钻孔位置，校核准确后，对钻机进行定位；将潜孔锤106提离孔底20cm-30cm，利用空压机109对孔内送风，待护筒101的上端开口出风时，将潜孔锤106轻轻放置在孔内，开始进行钻进工作。

潜孔锤106在钻进过程中，风量随着钻孔的深度以及钻孔的孔径不同，差别较大，为了使得潜孔锤106可以正常钻进工作，且又能排出岩屑，要求风量不少于140m3/min。

潜孔锤106在进行钻进过程中，利用空压机109往孔内送风，并且配置混气罐110以及油雾器111，混气罐110的一端与空压机109连接，混气罐110汇集气量并使得气压稳定，混气罐110的另一端通过管道与油雾器111连接，这样，从油雾器111出来的油、气混合物则进入潜孔锤106中，从而不仅能够提供冲击动力，且可以减少潜孔锤106的摩阻力。

在步骤5)中，注入孔内的泥浆可以采用现场设置泥浆池400制作，且泥浆在注入孔内前，需要对泥浆的各项性能进行测定，满足要求后，才能将泥浆注入孔内。

步骤7)中，采用双夹持振动锤104起拔护筒101，由于激振力及负荷过大，一般采用50t履带吊将振动锤104吊起，对护筒101进行起拔作业，并且，振动锤104在起拔护筒101时，先在原地将护筒101进行振动，然后在缓缓起拔。

本实施例提供的基坑支护钻孔灌注桩施工方法，其适用范围如下：

1)、深基坑支护钻灌注桩、建筑基础钻孔灌注桩施工；

2)、桩身直径≤Φ1200mm，桩长≤32m；

3)、各类硬质土层200及硬岩(硬岩饱和单轴抗压强度≤120MPa)。

本实施例提供的基坑支护钻孔灌注桩施工方法，其优点如下：

1)、破岩能力强，适用范围广

采用潜孔锤106高风压干作业破岩成孔，配备空压机109，破岩能力强，硬岩成孔效果明显，适用于各类硬质土层200和岩层；

2)、成孔效率高、速度快

经过现场施工摸索，确立了一套优化、有效的施工工序，即：

a、首先用旋挖钻具103开挖，土层200钻进至地面地下3m～4m后，采用振动锤104吊入护筒101(护筒101长9m，外径1.25m，壁厚15mm)下沉；

b、采用潜孔锤106硬岩钻进成孔至桩底设计标高；

c、将性能良好的优质泥浆注入到孔内，并采用旋挖钻机108清孔；完成清孔后再进行吊放钢筋笼、灌注混凝土成桩；

d、用振动锤104起拔护筒101成桩。

此施工方法主要在旋挖钻具103、振动锤104、潜孔锤106等机械设备的合理轮换、优化组合施工，充分发挥旋挖钻具103土层200钻进快、清孔快捷，以及潜孔锤106凿岩能力强的特点，施工工艺针对性强，成孔效果好，施工速度快，综合成本低。现场经过试桩，钻进24m左右支护桩耗时约90分钟，这样的效率是冲击成孔工艺，甚至是旋挖钻进工艺无法比拟的；

3)、质量有保证

由于采取了护筒101护壁，避免了上部杂填土层200缩径、扩散，保证了支护桩间高压旋喷的喷射注浆效果，较好地防止了基坑支护的渗漏，确保了支护体系的施工质量；

4)、施工成本相对较低。

与单一冲击成孔工艺相比较，表现在：

a、施工速度快，单机综合效率高，机械施工成本相对较低，并且节约了大量时间成本，降低了投资建设周期和建设成本；

b、深长护筒101护壁，避免了桩身砼灌注时混凝土扩散，充盈系数得到有效控制，减少了直接成本；冲击成孔在这样的地层中的充盈系数平均为1.53之间，而本工法的充盈系数平均一般在1.15；

c、施工过程中不使用泥浆循环，大大减少了泥浆的使用量和废浆废渣的外运量，减少了施工现场的环保成本。

5)、潜孔锤106桩机112整机履带式行走便捷，钻孔时液压支撑桩机112稳定性好，操作台设垂直自动调节电子控制，自动纠偏能力强，有效防止成孔过程中发生偏孔；

6)、采用36m高桩架，成孔最深可达32m，满足多数工程的桩长需求；

7)、场地清洁、现场管理简化。

同时，本施工方法不使用泥浆循环，现场不再泥泞，场地更清洁，现场施工环境得到极大的改善。另外，目前土方外运是制约工程施工进度的一大主要因素，尤其是废浆废渣更是外运处理困难。本工法缺少了泥浆孔内循环，大大减少了废泥浆储存、外运等日常的管理工作，现场临时道路、设备摆放可变得更加有序，相应的管理环节得到极大的简化。

本实施例还提供了基坑支护钻孔灌注桩施工设备，用于在基坑侧边成型桩孔，桩孔包括形成在土层200中的土层孔102以及形成在基岩层300中的基岩孔107，基坑支护钻孔灌注桩施工设备包括旋挖钻具103、潜孔锤106、振动锤104、护筒101、空压机109以及带截齿的旋挖钻机108，其中，旋挖钻具103用于在土层200中成形土层孔102；振动锤104用于将护筒101嵌入在土层200中的土层孔102中，并且在后续操作中，用于将护筒101从土层孔102中起***；护筒101嵌入在土层200中成形的土层孔102中，可以对土层孔102起到护壁的作用；潜孔锤106通过土层孔102朝下在基岩层300中成型基岩孔107；当潜孔锤106钻进时，空压机109用于朝潜孔锤106下方送风；带截齿的旋挖钻机108用于对注入泥浆的桩孔进行清孔。

利用上述提供的基坑支护钻孔灌注桩施工设备，在基坑在侧边成形桩孔，在土层200中成土层孔102时，采用旋挖钻具103进行开孔，且护筒101嵌入在土层孔102中，利用护筒101护壁，可以防止塌孔及孔缩径的问题；利用潜孔锤106配合空压机109送风，具有超强的破岩能力，在基岩层300中成形基岩孔107时，可以一钻到底，完成基岩层300的钻进，最后，采用旋挖钻机108对注入泥浆的状况进行清孔，使得成孔速度大大加快，加快施工进度，又避免成孔过程中产生大量泥浆废渣，实现绿色环保施工，节约成本。

本实施例中，振动锤104具有双夹持器，这样，可以保证护筒101在嵌入土层孔102或从土层孔102中起拔时，不会对桩孔造成影响，且护筒101的位置较为准确。

基坑支护钻孔灌注桩施工设备还包括混气罐110以及油雾罐，其中，混气罐110的一端与空压机109连接，混气罐110的另一端通过管道与油雾罐连接，这样，从油雾罐出来的油、气混合物则可以进入潜孔锤106，有利于减少潜孔锤106的摩阻力。另外，上述的空压机109设置有多个，本实施例为六个空压机109，这样，可大大提高送风量。

基坑支护钻孔灌注桩施工设备还包括桩机112，用于将与潜孔锤106连接的钻机移动到钻孔的位置，并且，可以将潜孔锤106提离孔底位置。

具体地，桩机112具有履带行走机构，这样，便于潜孔锤106桩机112的行走。

基坑支护钻孔灌注桩施工设备还包括履带吊，当振动锤104在将护筒101从土层孔102中起拔时，可以利用该履带吊将护筒101吊起。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基坑支护钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤：

1)、在施工现场定位桩位，采用旋挖钻具预先引孔；

2)、采用振动锤将护筒从孔口朝下下入土层，护筒的下端处于基岩层的上方；

3)、采用所述旋挖钻具沿着护筒内部钻进，直至旋挖钻具钻到护筒底部标高位置；

4)、将潜孔锤放置孔内，且与孔底之间具有距离，采用空压机对孔内送风，直至孔的上端开口出风后，利用潜孔锤在基岩层中钻孔；

5)、待潜孔锤钻至终孔后，拔出潜孔锤，并往孔内注入泥浆；

6)、利用配置截齿钻头的旋挖钻机对孔内进行清孔；并往孔内放入钢筋笼，再往孔内灌注混凝土；

7)、孔内灌注完混凝土以后，利用振动锤将护筒拔出。

2.如权利要求1所述的基坑支护钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，在步骤2)中，所述振动锤具有双夹持器，利用双夹持器夹持护筒，将护筒下入孔内。

3.如权利要求2述的基坑支护钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，在步骤2)中，利用十字交叉线控制所述护筒的水平度。

4.如权利要求1所述的基坑支护钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，在步骤4)中，所述潜孔锤在基岩层钻孔的过程中，空压机持续往孔内送风。

5.如权利要求1至4任一项所述的基坑支护钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，所述空压机与混气罐的一端连接，所述混气罐的另一端连接有油雾罐。

6.如权利要求1至4任一项所述的基坑支护钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，在步骤7)中，所述振动锤在起拔护筒时，先在原地对所述护筒进行振动。

7.如权利要求6所述的基坑支护钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，采用履带吊将所述振动锤吊起，再利用所述振动锤起拔所述护筒。

8.基坑支护钻孔灌注桩施工设备，其特征在于，包括在土层中钻土层孔的旋挖钻具、嵌入土层孔中的护筒、将所述护筒嵌入在所述土层孔中或将所述护筒从土层孔中起拔的振动锤、用于在基岩层中钻基岩孔的潜孔锤、用于往孔内送风的空压机以及对注入泥浆的孔进行清孔的带截齿的旋挖钻机。

9.如权利要求8中所述的基坑支护钻孔灌注桩施工设备，其特征在于，所述基坑支护钻孔灌注桩施工设备包括混气罐以及油雾罐，所述混气罐的一端连接于所述空压机，所述混气罐的另一端连接于所述油雾罐。

10.如权利要求8或9所述的基坑支护钻孔灌注桩施工设备，其特征在于，所述振动锤具有用于夹持所述护筒的双夹持器。