CN111894450A - 一种冲击钻和旋挖钻在厚砂卵石层中结合施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及建筑工程技术领域，具体涉及一种冲击钻和旋挖钻在厚砂卵石层中结合施工方法，旨在解决复杂地质条件下直接采取旋挖钻或冲击钻进行施工有缺陷的问题，其技术要点在于包括以下步骤：用旋挖钻挖坑，埋置第一护筒，在第一护筒保护下继续挖坑，坑洞挖好后***第二护筒，将最初埋入的第一护筒拔出，四周用粘土填充密实；S2、第二护筒埋设完毕后，冲击钻就位、对中、冲孔，当冲击钻钻孔穿越砂卵石层，进全风化岩层0.5‑2m后提出冲击钻钻头移走冲击钻机，同时孔内补充泥浆保持水头高度，然后旋挖钻就位后继续岩层钻进施工；S3、旋挖钻在全风化片岩层钻进时采用截齿式钻斗，当截齿式钻斗钻进吃力时改用筒钻钻进，直至达到设计孔深。

Description

一种冲击钻和旋挖钻在厚砂卵石层中结合施工方法

技术领域

本申请涉及建筑工程技术领域，具体而言，涉及一种冲击钻和旋挖钻在厚砂卵石层中结合施工方法。

背景技术

随着我国基础建设的大力发展，桥梁的应用范围也急剧扩大，我国已成为一个桥梁大国。目前桥梁基础中应用最为广泛的是桩基础，但桩基施工中，经常受到地质条件和地形因素的限制，导致一些与之适时相关的工程中较为先进的施工工艺无法应用，造成施工效率低下，增加施工成本，给正常化施工带来更多的困难而导致工期滞后，甚至直接影响工程质量和经济效益。

在目前国内的桥梁桩基础施工中，旋挖钻钻孔施工是一种比较先进的施工方法，旋挖钻成孔是一种先进、优质、高效的施工工艺，其标准配置基本能满足钻孔灌注桩的施工要求，适合各种桩基础施工，较冲击钻有很大的优越性。但是旋挖钻机主要适用砂土，粘性土，粉质土等土层的施工。由于旋挖钻是靠钻杆和钻头自重和加压切入土层且旋转钻进完成取土，在钻头部位对孔内的泥浆不断的扰动，从而冲刷孔壁，极易破坏孔内下部泥浆护壁，对于在砂卵石地层中施工很容易导致坍塌、垮孔现象。故在砂卵石层中桩基施工，一般采用冲击钻。

冲击钻为一种较为传统的施工工艺，其特点是靠冲锥的重量和冲击功能直接冲击、破碎土、石，用泥浆悬浮钻渣。由于冲击钻对孔内泥浆的搅动范围较小，不容易对泥浆护壁造成冲刷，使泥浆护壁能起到良好的稳定作用，不易坍塌或垮孔，此工法适宜用于地层为亚粘土、砂类土、砾石、卵石、漂石、软岩石，硬岩石等绝大多数地层，但冲击钻在岩石层地层中施工进尺缓慢，对资源消耗巨大，尤其对于工期紧张的工程来说，是一关键性影响因素。

结合上层为较厚的砂卵石层，下层为全风化和强风化和中风化片麻岩的地质条件，嵌岩桩基入中风化片麻岩深度在3米左右。冲击钻在岩石地层中施工进度缓慢，施工中消耗电能较大，成孔效率较低，所占施工周期较长，根据本工程冲击钻施工得出冲击钻成孔时间在7-10天。因本工程桩基施工工期较短，又为群组桩，桩基施工快慢直接影响着后续承台的施工，若增加十余台冲击钻进行施工，则用电量将消耗巨大，人工成本也相应的增加；若直接采取旋挖钻进行施工，在上层砂卵石地层中容易产生塌孔，在下层中风化岩层中可发挥良好效果。

如将冲击钻和旋挖钻各自的体现出的优点相结合，既可以避免上层砂卵石地层中容易产生塌孔，还可以加快下层中风化岩层中的施工进度。因此，设计一种冲击钻和旋挖钻在厚砂卵石层中结合施工方法。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种冲击钻和旋挖钻在厚砂卵石层中结合施工方法，以解决在上层为较厚的砂卵石层，下层为全风化和强风化和中风化片麻岩的地质条件中，直接采取旋挖钻或冲击钻进行施工有缺陷的问题。

本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种冲击钻和旋挖钻在厚砂卵石层中结合施工方法，包括以下步骤：

S1、用旋挖钻配1.5m截齿钻挖坑，挖坑时在钻斗顶部安装30cm长的扩孔刀，利用钻斗旋转将孔洞直径开挖至2.4米，深度为3m，然后埋置直径2.2m的第一护筒，在第一护筒保护下继续挖坑，下挖至6m，此次下挖坑洞直径为2m，坑洞挖好后***直径1.8m，长6m的第二护筒，将最初埋入的第一护筒拔出，四周用粘土填充密实；

S2、第二护筒埋设完毕后，冲击钻就位、对中、冲孔，当冲击钻钻钻孔穿越砂卵石层，进全风化岩层0.5-2m后提出冲击钻钻头移走冲击钻机，同时孔内补充泥浆保持水头高度，然后旋挖钻就位后继续岩层钻进施工；

S3、旋挖钻在全风化片岩层钻进时采用截齿式钻斗，当截齿式钻斗钻进吃力时改用筒钻钻进，直至达到设计孔深。

可选地，所述步骤S2中，冲击钻进入全风化岩层的判断条件为地质报告结合钻进深度、钻渣样式、进尺速度。

可选地，所述步骤S2中，冲击钻与旋挖钻的最佳转换时间为入岩深度1m后进行转换。

可选地，所述步骤S2中，冲击钻与旋挖钻的转换时间为入岩深度2m后进行转换，需在冲击钻四周加大5cm的挖孔直径。

可选地，所述步骤S2中，冲击钻泥浆调配后相对密度为1.30，黏度为28Pa.s，PH值为10；旋挖钻泥浆调配后相对密度为1.10，黏度为22Pa.s，PH值>7。

可选地，所述步骤S3中，筒钻钻进步骤包括：

S31、采用直径为1.25m的筒式取芯钻头进行入岩钻进，每次钻进深度为钻斗高度的0.5倍后将钻斗提出，提升时可直接将完整钻渣芯样提出，连续钻进两次后更换直径1.45m筒钻进行扩孔；

S32、采用直径1.45m筒钻将孔径二次扩大、削渣，此次钻孔是在第一步钻孔过后将孔壁进行扩大，由于第一步1.25m筒钻已将桩芯取走，第二步扩孔削铁如泥，钻进时难度小，振动小，对孔内泥浆护壁破坏作用小，可一次钻进到位，钻进深度同第一步钻进深度，扩口后钻渣全部沉入孔底，第二步因筒钻无法将钻渣提取，当钻进到取芯深度时，更换直径为1.5m截齿式捞砂钻进行第二次扩孔并一同捞砂；

S33、采用直径为1.5m截齿式捞砂钻进行慢速钻进，截齿式捞沙钻在钻进过程中能够不断的将片麻岩石碾磨成粉状物，同时进行扩孔，捞渣；

S34、反复更换钻头钻进，直至达到设计孔深。

本发明的有益效果：

1、加快桩基施工进度，从而缩短工期；

2、冲击钻在冲孔过程，尤其是岩层地质需经常性对钻头进行补焊，此施工方法有效减小了冲击钻机维护次数；

3、根据市场单价，同等地质情况旋挖钻成孔价格要低于冲击钻成孔价格，从而从经济上得到节约，有效减少人力及其他能源的投入，节约施工成本，形成直接的经济效益。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考实施例来详细说明本申请。

实施例1：

一种冲击钻和旋挖钻在厚砂卵石层中结合施工方法，包括以下步骤：

S1、用旋挖钻配1.5m截齿钻挖坑，挖坑时在钻斗顶部安装30cm长的扩孔刀，利用钻斗旋转将孔洞直径开挖至2.4米，深度为3m，然后埋置直径2.2m的第一护筒，在第一护筒保护下继续挖坑，下挖至6m，此次下挖坑洞直径为2m，坑洞挖好后***直径1.8m，长6m的第二护筒，将最初埋入的第一护筒拔出，四周用粘土填充密实；

由于本方案应用在厚砂卵石层，厚度在14～20米，卵石粒径在10～30cm，含量约70％，细砂充填，护筒埋设全部处于卵石层中，地层透水严重，若采用3m护筒埋设下挖时护筒根部容易坍塌，故需要采用6m长护筒；但采用6m长护筒时，直接埋设即为困难，地处砂卵石层，采用挖机挖坑放坡较大，采用旋挖钻掏坑容易使坑边坍塌，造成基坑开挖的尺寸过大；

另外，第二护筒埋置高出施工地面0.3m，由旋挖钻吊钩吊起安放，用旋挖钻钻杆头部缓慢推动第二护筒，将护筒中心与桩位中心重叠，护筒位置确定后，吊垂线，用钢卷尺量测护筒顶部，并检查第二护筒的竖直度，其位置偏差不大于5cm，倾斜度不大于1％，符合要求后在护筒周围对称填土，对称夯实，四周夯填完成后，再次检测护筒的中心位置和竖直度，测量护筒顶高程，根据桩顶设计高，计算桩孔需钻孔的深度；

S2、第二护筒埋设完毕后，冲击钻就位、对中、冲孔，当冲击钻钻钻孔穿越砂卵石层，进全风化岩层0.5-2m后提出冲击钻钻头移走冲击钻机，同时孔内补充泥浆保持水头高度，然后旋挖钻就位后继续岩层钻进施工；

在本发明此实施例中，冲击钻与旋挖钻的最佳转换时间优选为为入岩深度1m后进行转换；

冲击钻进入全风化岩层的判断条件为地质报告结合钻进深度、钻渣样式、进尺速度；

冲击钻泥浆调配后相对密度为1.30，黏度为28Pa.s，PH值为10；旋挖钻泥浆调配后相对密度为1.10，黏度为22Pa.s，PH值>7；

S3、旋挖钻在全风化片岩层钻进时采用截齿式钻斗，当截齿式钻斗钻进吃力时改用筒钻钻进，直至达到设计孔深；

具体地，S31、采用直径为1.25m的筒式取芯钻头进行入岩钻进，每次钻进深度为钻斗高度的0.5倍后将钻斗提出，提升时可直接将完整钻渣芯样提出，连续钻进两次后更换直径1.45m筒钻进行扩孔；

S32、采用直径1.45m筒钻将孔径二次扩大、削渣，此次钻孔是在第一步钻孔过后将孔壁进行扩大，由于第一步1.25m筒钻已将桩芯取走，第二步扩孔削铁如泥，钻进时难度小，振动小，对孔内泥浆护壁破坏作用小，可一次钻进到位，钻进深度同第一步钻进深度，扩口后钻渣全部沉入孔底，第二步因筒钻无法将钻渣提取，当钻进到取芯深度时，更换直径为1.5m截齿式捞砂钻进行第二次扩孔并一同捞砂；

S33、采用直径为1.5m截齿式捞砂钻进行慢速钻进，截齿式捞沙钻在钻进过程中能够不断的将片麻岩石碾磨成粉状物，同时进行扩孔，捞渣；

S34、反复更换钻头钻进，直至达到设计孔深。

实施例2：

一种冲击钻和旋挖钻在厚砂卵石层中结合施工方法，包括以下步骤：

S1、用旋挖钻配1.5m截齿钻挖坑，挖坑时在钻斗顶部安装30cm长的扩孔刀，利用钻斗旋转将孔洞直径开挖至2.4米，深度为3m，然后埋置直径2.2m的第一护筒，在第一护筒保护下继续挖坑，下挖至6m，此次下挖坑洞直径为2m，坑洞挖好后***直径1.8m，长6m的第二护筒，将最初埋入的第一护筒拔出，四周用粘土填充密实；

由于本方案应用在厚砂卵石层，厚度在14～20米，卵石粒径在10～30cm，含量约70％，细砂充填，护筒埋设全部处于卵石层中，地层透水严重，若采用3m护筒埋设下挖时护筒根部容易坍塌，故需要采用6m长护筒；但采用6m长护筒时，直接埋设即为困难，地处砂卵石层，采用挖机挖坑放坡较大，采用旋挖钻掏坑容易使坑边坍塌，造成基坑开挖的尺寸过大；

另外，第二护筒埋置高出施工地面0.3m，由旋挖钻吊钩吊起安放，用旋挖钻钻杆头部缓慢推动第二护筒，将护筒中心与桩位中心重叠，护筒位置确定后，吊垂线，用钢卷尺量测护筒顶部，并检查第二护筒的竖直度，其位置偏差不大于5cm，倾斜度不大于1％，符合要求后在护筒周围对称填土，对称夯实，四周夯填完成后，再次检测护筒的中心位置和竖直度，测量护筒顶高程，根据桩顶设计高，计算桩孔需钻孔的深度；

S2、第二护筒埋设完毕后，冲击钻就位、对中、冲孔，当冲击钻钻钻孔穿越砂卵石层，进全风化岩层0.5-2m后提出冲击钻钻头移走冲击钻机，同时孔内补充泥浆保持水头高度，然后旋挖钻就位后继续岩层钻进施工；

在本发明此实施例中，冲击钻与旋挖钻的最佳转换时间为为入岩深度2m后进行转换，冲击钻在桩基施工过程中缩孔率比同等直径旋挖钻施工缩孔率大，另外冲击钻钻头竖直下落，在梅花钻齿之间缝隙中岩层成孔后形成凸条，需在冲击钻四周加大5cm的挖孔直径；

冲击钻进入全风化岩层的判断条件为地质报告结合钻进深度、钻渣样式、进尺速度；

冲击钻泥浆调配后相对密度为1.30，黏度为28Pa.s，PH值为10；旋挖钻泥浆调配后相对密度为1.10，黏度为22Pa.s，PH值>7；

S3、旋挖钻在全风化片岩层钻进时采用截齿式钻斗，当截齿式钻斗钻进吃力时改用筒钻钻进，直至达到设计孔深；

具体地，S31、采用直径为1.25m的筒式取芯钻头进行入岩钻进，每次钻进深度为钻斗高度的0.5倍后将钻斗提出，提升时可直接将完整钻渣芯样提出，连续钻进两次后更换直径1.45m筒钻进行扩孔；

S32、采用直径1.45m筒钻将孔径二次扩大、削渣，此次钻孔是在第一步钻孔过后将孔壁进行扩大，由于第一步1.25m筒钻已将桩芯取走，第二步扩孔削铁如泥，钻进时难度小，振动小，对孔内泥浆护壁破坏作用小，可一次钻进到位，钻进深度同第一步钻进深度，扩口后钻渣全部沉入孔底，第二步因筒钻无法将钻渣提取，当钻进到取芯深度时，更换直径为1.5m截齿式捞砂钻进行第二次扩孔并一同捞砂；

S33、采用直径为1.5m截齿式捞砂钻进行慢速钻进，截齿式捞沙钻在钻进过程中能够不断的将片麻岩石碾磨成粉状物，同时进行扩孔，捞渣；

S34、反复更换钻头钻进，直至达到设计孔深。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种冲击钻和旋挖钻在厚砂卵石层中结合施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、用旋挖钻配1.5m截齿钻挖坑，挖坑时在钻斗顶部安装30cm长的扩孔刀，利用钻斗旋转将孔洞直径开挖至2.4米，深度为3m，然后埋置直径2.2m的第一护筒，在第一护筒保护下继续挖坑，下挖至6m，此次下挖坑洞直径为2m，坑洞挖好后***直径1.8m，长6m的第二护筒，将最初埋入的第一护筒拔出，四周用粘土填充密实；

S2、第二护筒埋设完毕后，冲击钻就位、对中、冲孔，当冲击钻钻钻孔穿越砂卵石层，进全风化岩层0.5-2m后提出冲击钻钻头移走冲击钻机，同时孔内补充泥浆保持水头高度，然后旋挖钻就位后继续岩层钻进施工；

S3、旋挖钻在全风化片岩层钻进时采用截齿式钻斗，当截齿式钻斗钻进吃力时改用筒钻钻进，直至达到设计孔深。

2.如权利要求1所述的一种冲击钻和旋挖钻在厚砂卵石层中结合施工方法，其特征在于，所述步骤S2中，冲击钻进入全风化岩层的判断条件为地质报告结合钻进深度、钻渣样式、进尺速度。

3.如权利要求1所述的一种冲击钻和旋挖钻在厚砂卵石层中结合施工方法，其特征在于，所述步骤S2中，冲击钻与旋挖钻的最佳转换时间为入岩深度1m后进行转换。

4.如权利要求1所述的一种冲击钻和旋挖钻在厚砂卵石层中结合施工方法，其特征在于，所述步骤S2中，冲击钻与旋挖钻的转换时间为入岩深度2m后进行转换，需在冲击钻四周加大5cm的挖孔直径。

5.如权利要求1所述的一种冲击钻和旋挖钻在厚砂卵石层中结合施工方法，其特征在于，所述步骤S2中，冲击钻泥浆调配后相对密度为1.30，黏度为28Pa.s，PH值为10；旋挖钻泥浆调配后相对密度为1.10，黏度为22Pa.s，PH值>7。

6.如权利要求1所述的一种冲击钻和旋挖钻在厚砂卵石层中结合施工方法，其特征在于，所述步骤S3中，筒钻钻进步骤包括：

S31、采用直径为1.25m的筒式取芯钻头进行入岩钻进，每次钻进深度为钻斗高度的0.5倍后将钻斗提出，提升时可直接将完整钻渣芯样提出，连续钻进两次后更换直径1.45m筒钻进行扩孔；

S32、采用直径1.45m筒钻将孔径二次扩大、削渣，此次钻孔是在第一步钻孔过后将孔壁进行扩大，由于第一步1.25m筒钻已将桩芯取走，第二步扩孔削铁如泥，钻进时难度小，振动小，对孔内泥浆护壁破坏作用小，可一次钻进到位，钻进深度同第一步钻进深度，扩口后钻渣全部沉入孔底，第二步因筒钻无法将钻渣提取，当钻进到取芯深度时，更换直径为1.5m截齿式捞砂钻进行第二次扩孔并一同捞砂；

S33、采用直径为1.5m截齿式捞砂钻进行慢速钻进，截齿式捞沙钻在钻进过程中能够不断的将片麻岩石碾磨成粉状物，同时进行扩孔，捞渣；

S34、反复更换钻头钻进，直至达到设计孔深。