CN110144886A - 深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工方法 - Google Patents

深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工方法，包括以下步骤：启动长螺旋跟管钻进***，螺旋动力头驱动螺旋钻具钻进取土的同时，套管动力头驱动长套管作为跟管护壁下沉；提升螺旋动力头将螺旋钻具提出孔外；灌入泥浆护壁，完成第一次清孔；钻好的孔内吊放钢筋笼，下入灌注导管；通过置换泥浆进行二次清孔；混凝土灌注成桩；启动套管动力头起拔长套管，成桩结束。采用长螺旋跟管钻进，长套管穿越软弱地层进入稳定地层内，有效防止了地层塌孔，同时采取了长套管护壁，孔壁稳定性高，可以避免各种孔内事故的发生，确保了钻进效率，还有利于控制混凝土灌注充盈系数和护壁泥浆的使用量，从而有效节省了材料成本。

Description

深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工方法
技术领域
本发明涉及一种灌注桩施工方法，尤其是深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工方法。
背景技术
泥浆护壁钻孔灌注桩最早出现于国外，已有100多年的历史，在我国也是使用最早、最广泛的桩型之一。在泥浆护壁钻孔灌注桩的基础上又产生出变径灌注桩，如钻孔扩底灌注桩、旋扩桩及挤扩灌注桩等。在深厚人工填土、淤泥等软弱地层中施工灌注桩时，利用施工变径灌注桩施工，经常出现塌孔、缩径、灌注混凝土充盈系数过大等一系列难题。为了安全、快速、有效地在软弱地层中进行灌注桩施工，通常情况下会采用埋设深长护筒护壁的方法，但软弱地层厚度超过20m及以上时，一次性下入超长钢护筒难度大，往往需要在孔口连接钢护筒，使得护筒下沉和起拔困难，造成施工效率低、综合成本高等问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种有效防止地层塌孔、并对质量控制有保证的深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工方法，包括以下步骤：
步骤一，上海金泰生产的型号SZ80长螺旋钻机携长套管对准桩位后，启动长螺旋跟管钻进***，长螺旋跟管钻进***包括螺旋动力头、套管动力头、螺旋钻具和长套管。螺旋动力头驱动螺旋钻具钻进取土的同时，套管动力头驱动长套管作为跟管护壁下沉，套管动力头驱动长套管下沉深度超出螺旋动力头驱动螺旋钻具钻进深度大于等于100cm。所述长螺旋钻机施工过程中，在两个垂直方向上分别吊垂线控制长套管垂直度。
在螺旋钻具向下钻进的同时，孔内的渣土通过长螺旋钻杆的螺旋通道向上运输，在钻机孔口位置设置的排土口排出，排出的渣土堆积在钻孔附近，用铲车或挖机将堆积的渣土清离。
所述长套管为采用16mm厚钢板卷制而成的护筒，所述护筒为一节或多节。所述长套管底部设有管靴，所述管靴上镶嵌切削地层的合金刀块。
步骤二，长螺旋跟管钻进***穿过软弱地层后，关闭套管动力头，将长套管与套管动力头分离并将长套管留在孔内继续护壁；同时，提升螺旋动力头将螺旋钻具提出孔外，并整机移至下一桩位。
步骤三，旋挖钻机对准桩位后，孔内灌入泥浆护壁，由旋挖钻机完成软弱地层以下稳定地层的成孔钻进，直至设计桩底标高位置，更换捞渣钻头将孔底沉渣捞出，完成第一次清孔。
所述旋挖机扭矩为360kN·m，所述旋挖钻机在一般地层中采用双开门截齿钻斗钻进，在硬岩石层采用截齿钻筒钻进。
步骤四，终孔的孔内吊放钢筋笼，下入灌注导管。
步骤五，通过置换泥浆进行二次清孔。清孔方式可采用正循环或反循环清孔方式。
步骤六，混凝土灌注成桩，所述灌注成桩的过程为：将隔水用的橡胶球胆放入导管内，安装好初灌料斗后盖好密封板，开始往斗内放混凝土，当料斗即将满时打开封板，同时加快放料速度，直至首灌混凝土将导管埋入深度大于1m。
后续采用导管灌注混凝土，在后续灌注过程中不断测量混凝土面上升高度，控制导管埋入混凝土的高度，所述导管埋入混凝土的高度为2～6m。
步骤七，长螺旋钻机再次对准桩位，重新将长套管与套管动力头连接，启动套管动力头起拔长套管，成桩结束。
进行上述步骤之前，在长螺旋钻机工作位置先填筑一层垫层以提高承载力，所述垫层的厚度为50cm，所述垫层由碎石或砖渣组成。
本发明的有益效果是：本发明在上部软弱地层采用长螺旋跟管钻进，长套管穿越软弱地层进入稳定地层内，有效防止了地层塌孔；后续旋挖钻进过程中，通过旋挖桩机钻进，垂直度可自动调节，质量控制有保证。同时长螺旋钻机钻进过程即是排土过程，后续采用旋挖钻机成孔速度快。钻进采取了长套管护壁，孔壁稳定性高，可以避免各种孔内事故的发生，确保了钻进效率。
本发明采用长螺旋、旋挖钻进取土，钻进过程使用静态泥浆护壁，泥浆使用量大大减少，有利于施工现场的环保工作与场地布置，同时还可以避免大范围的塌孔与大量的漏浆现象，有利于控制混凝土灌注充盈系数和护壁泥浆的使用量，从而有效节省了材料成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工方法的流程图；
图2是长螺旋钻机跟管钻进施工示意图；
图3是长螺旋钻机提升钻具并移机施工示意图；
图4是旋挖钻机就位钻至设计桩底标高施工示意图；
图5是安放钢筋笼与灌注导管施工示意图；
图6是二次清孔施工示意图；
图7是灌注混凝土成桩施工示意图；
图8是长螺旋钻机起拔长套管施工示意图。
1、长螺旋钻机；11、螺旋动力头；12、套管动力头；13、螺旋钻具；2、长套管；3、旋挖钻机；4、钢筋笼；5、导管；6、料斗；7、桩底标高。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1，深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工方法，包括以下步骤：
参照图2，步骤一，上海金泰生产的型号SZ80长螺旋钻机1携长套管2对准桩位后，启动长螺旋跟管钻进***，长螺旋跟管钻进***包括螺旋动力头11、套管动力头12、螺旋钻具13和长套管2。螺旋动力头11驱动螺旋钻具13钻进取土的同时，套管动力头12驱动长套管2作为跟管护壁下沉。在软弱地层钻进时，钻进过程保持超前套管护壁，套管动力头12驱动长套管2下沉深度超出螺旋动力头11驱动螺旋钻具13钻进深度大于等于100cm，长套管2穿越软弱地层进入稳定地层内，有效防止了地层塌孔。施工过程中，为了保证钻孔的垂直度，在两个垂直方向上分别吊垂线控制长套管2垂直度。
在螺旋钻具13向下钻进的同时，孔内的渣土通过螺旋钻具13的螺旋通道向上运输，在钻机孔口位置设置的排土口排出，排出的渣土堆积在钻孔附近，用铲车或挖机将堆积的渣土清离。
所述长套管2为采用16mm厚钢板卷制而成的护筒，所述护筒为一节或多节。所述长套管2底部设有管靴，所述管靴上镶嵌有切削地层的合金刀块，有助于下沉。
参照图3，步骤二，长螺旋跟管钻进***穿过软弱地层后，关闭套管动力头12，将长套管2与套管动力头12分离并将长套管2留在孔内继续护壁；同时，提升螺旋动力头11将螺旋钻具13提出孔外，并整机移至下一桩位。
参照图4，步骤三，旋挖钻机3对准桩位后，孔内灌入泥浆护壁，由旋挖钻机3完成软弱地层以下稳定地层的成孔钻进，直至设计桩底标高7位置，更换捞渣钻头将孔底沉渣捞出，完成第一次清孔。
所述旋挖机3扭矩为360kN·m，所述旋挖钻机3在一般地层中采用双开门截齿钻斗钻进，在硬岩石层采用截齿钻筒钻进。
参照图5，步骤四，钻好的孔内吊放钢筋笼4，下入灌注导管5。钢筋笼4按设计图纸在加工厂制作，经验收合格后直接吊放入孔，并在孔口位置固定，防止其下沉或上浮。
参照图6，步骤五，通过置换泥浆进行二次清孔，清孔方式可采用正循环或反循环清孔方式。
参照图7，步骤六，混凝土灌注成桩，所述灌注成桩的过程为：将隔水用的橡胶球胆放入导管5内，安装好初灌料斗6后盖好密封板，开始往料斗6内放混凝土，当料斗6即将满时打开封板，同时加快放料速度，直至首灌混凝土将导管5埋入深度大于1m。
后续采用导管5灌注混凝土，在后续灌注过程中不断测量混凝土面上升高度，控制导管5埋入混凝土的高度，所述导管5埋入混凝土的高度为2～6m。
参照图8，步骤七，长螺旋钻机1再次对准桩位，重新将长套管2与套管动力头12连接，启动套管动力头12起拔长套管2，灌注桩灌注完成后，通常在4～6小时安排长螺旋钻机1在混凝土终凝前起拔长套管2。长套管2拔起，成桩结束。
在软弱地层段施工时，由于长螺旋钻机1重量大，为保证旋挖钻机3和长螺旋钻机1的安全，进行上述步骤之前，在长螺旋钻机1工作位置先填筑一层垫层以提高承载力，所述垫层的厚度为50cm，所述垫层由碎石或砖渣组成。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，长螺旋钻机(1)跟管钻进，长螺旋钻机(1)携长套管(2)对准桩位后，启动长螺旋跟管钻进***，长螺旋跟管钻进***包括螺旋动力头(11)、套管动力头(12)、螺旋钻具(13)和长套管(2)；螺旋动力头(12)驱动螺旋钻具(13)钻进取土的同时，套管动力头(12)驱动长套管(2)作为跟管护壁下沉；
步骤二，长螺旋钻机提升钻具，长螺旋跟管钻进***穿过软弱地层后，关闭套管动力头(12)，将长套管(2)与套管动力头(12)分离并将长套管(2)留在孔内继续护壁；同时，提升螺旋动力头(11)将螺旋钻具(13)提出孔外，并整机移至下一桩位；
步骤三，旋挖钻机(3)就位钻至设计桩底标高(7)，旋挖钻机(3)对准桩位后，孔内灌入泥浆护壁，由旋挖钻机(3)完成软弱地层以下稳定地层的成孔钻进，直至设计桩底标高(7)位置，更换捞渣钻头将孔底沉渣捞出，完成第一次清孔；
步骤四，钻好的孔内吊放钢筋笼(4)，下入灌注导管(5)；
步骤五，通过置换泥浆进行二次清孔；
步骤六，混凝土灌注成桩；
步骤七，长螺旋钻机(1)再次对准桩位，重新将长套管(2)与套管动力头(12)连接，启动套管动力头(12)起拔长套管(2)，成桩结束。
2.根据权利要求1所述深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工方法，其特征在于：进行上述步骤之前，在长螺旋钻机(1)工作位置先填筑一层垫层以提高承载力，所述垫层的厚度为50cm，所述垫层由碎石或砖渣组成。
3.根据权利要求1所述深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工方法，其特征在于：所述长螺旋钻机(1)施工过程中，在两个垂直方向上分别吊垂线控制长套管(2)垂直度。
4.根据权利要求1所述深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工方法，其特征在于：所述步骤一种套管动力头(12)驱动长套管(2)下沉深度超出螺旋动力头(11)驱动螺旋钻具(13)钻进的深度大于等于100cm。
5.根据权利要求4所述深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工方法，其特征在于：所述长套管(2)为采用16mm厚钢板卷制而成的护筒，所述护筒为多节。
6.根据权利要求4所述深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工方法，其特征在于：所述长套管(2)底部设有管靴，所述管靴上镶嵌有在长套管(2)回转时切削地层的合金刀块。
7.根据权利要求1所述深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工方法，其特征在于：所述步骤一还包括排渣过程，所述排渣过程为：螺旋钻具(13)向下钻进，孔内的渣土通过螺旋钻具(13)的螺旋通道向上运输，在钻机孔口位置设置的排土口排出，排出的渣土堆积在钻孔附近，用铲车或挖机将堆积的渣土清离。
8.根据权利要求1所述深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工方法，其特征在于：所述步骤三的旋挖钻机(3)扭矩为360kN·m，所述旋挖钻机(3)在一般地层中采用双开门截齿钻斗钻进，在硬岩石层采用截齿钻筒钻进。
9.根据权利要求1所述深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工方法，其特征在于：所述步骤五的清孔方式可采用正循环或反循环清孔方式。
10.根据权利要求1所述深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工方法，其特征在于：所述混凝土灌注成桩的过程为：将隔水用的橡胶球胆放入导管(5)内，安装好初灌料斗后盖好密封板，开始往料斗(6)内放混凝土，当料斗(6)即将满时打开封板，同时加快放料速度，直至首灌混凝土量将导管(5)埋入深度大于1m，灌注过程中不断测量混凝土面上升高度，控制导管(5)埋入混凝土的高度，所述导管(5)埋入混凝土的高度为2～6m。
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