CN112502136A - 桥梁硬质岩旋挖桩施工方法 - Google Patents

桥梁硬质岩旋挖桩施工方法 Download PDF

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CN112502136A CN202011248378.5A CN202011248378A CN112502136A CN 112502136 A CN112502136 A CN 112502136A CN 202011248378 A CN202011248378 A CN 202011248378A CN 112502136 A CN112502136 A CN 112502136A
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Abstract

本发明实施例提供了一种桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，包括：进行桩位放样；使用水井钻机钻取多个预成孔以形成凌空面；埋设护筒；基于所述凌空面使用旋挖钻机切削或磨碎岩体；旋挖钻机提钻以使岩屑排出至孔外；重复所述基于所述凌空面使用旋挖钻机切削或磨碎岩体和所述旋挖钻机提钻以使岩屑排出至孔外的步骤，直至形成终孔；在终孔内安装钢筋笼；灌注混凝土。该施工方法极大地减小了钻孔难度，还能够有效减小硬质岩对于旋挖钻机的钻头的磨损。同时，该施工方法的成孔速度是较快，施工工效极高。并且，该施工方法还具有操作简单和适应性广的优势。

Description

桥梁硬质岩旋挖桩施工方法
技术领域
本发明涉及地基、建筑施工领域，尤其涉及一种桥梁硬质岩旋挖桩施工方法。
背景技术
随着经济的发展，城市化进程的不断加快，建筑行业的发展越来越迅速，建筑在复杂地基上的建筑也越来越多。桩基础工程已经成为建筑最常用的形式之一。旋挖钻桩基施工工艺以其快速、高速而被广泛采用，其成桩工艺可采取干法成孔或泥浆护壁钻孔。其优势是成孔速度快。
但是，对于地基基本承载力为600-800kPa的桥梁，强行直接使用旋挖钻机施工时，成孔速度慢，钻头磨损大。同时，受承载力的影响，使用传统的回转钻机也无法施工；使用冲击钻机施工成孔速度慢，劳动强度大，且环境污染严重。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种桥梁硬质岩旋挖桩施工方法。
本发明提供了一种桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，包括：
进行桩位放样；
使用水井钻机钻取多个预成孔以形成凌空面；
埋设护筒；
基于所述凌空面使用旋挖钻机切削或磨碎岩体；
旋挖钻机提钻以使岩屑排出至孔外；
重复所述基于所述凌空面使用旋挖钻机切削或磨碎岩体和所述旋挖钻机提钻以使岩屑排出至孔外的步骤，直至形成终孔；
在终孔内安装钢筋笼；
灌注混凝土。
根据本发明提供的一种桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，所述使用水井钻机钻取多个预成孔以形成凌空面的步骤，包括：
钻取至少三个所述预成孔以形成多个凌空面。
根据本发明提供的一种桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，所述钻取至少三个所述预成孔以形成多个凌空面的步骤，包括：
在以桩位中心为圆心的同一圆周上钻取多个所述预成孔。
根据本发明提供的一种桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，所钻取的所述预成孔的孔径为5-15cm。
根据本发明提供的一种桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，所述埋设护筒的步骤，包括：
埋设钢材质的护筒。
其中，所述钢材质的护筒的长度为1-4m时，使用8-10mm厚度的钢板制作；或者所述钢材质的护筒的长度大于4m时，使用10-15mm厚度的钢板制作。
根据本发明提供的一种桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，所述钢材质的护筒的内径大于所述旋挖钻机的钻头直径。
根据本发明提供的一种桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，所述钢材质的护筒的直径比所述终孔的直径大150-200mm。
根据本发明提供的一种桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，当地平面标高低于桩顶标高时，所述钢材质的护筒高于所述桩顶标高0.2-0.3m；或者当地平面标高高于桩顶标高时，所述钢材质的护筒高于所述地平面标高0.2-0.3m。
根据本发明提供的一种桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，当岩石承载力小于800kPa时，所述旋挖钻机的钻进参数调整为转速12-15r/min,钻压100-150bar。
根据本发明提供的一种桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，当岩石承载力大于800kPa时，所述旋挖钻机的钻进参数调整为转速15-20r/min,钻压150-250bar。
在本发明提供的桥梁硬质岩旋挖桩施工方法中，首先进行桩位放样；然后使水井钻机就位，并钻取多个预成孔以形成凌空面；随后进行埋设护筒；旋挖钻机就位，基于所述预成孔形成的凌空面使用旋挖钻机切削或者磨碎岩体；使旋挖钻机提钻以将岩屑排出至孔外；然后重复所述基于所述预成孔形成的凌空面使用旋挖钻机切削或磨碎岩体和使所述旋挖钻机提钻以将岩屑排出至孔外的步骤，直至形成终孔；最后在终孔内安装钢筋笼并灌注混凝土。
与现有技术相比，该桥梁硬质岩旋挖桩施工方法首先采用水井钻机钻取预成孔并形成凌空面，使得旋挖钻机能够基于凌空面进行切削或磨碎岩体实现二次钻孔成孔，预成孔为二次钻孔提供了有利条件，极大地减小了钻孔难度，还能够有效减小硬质岩对于旋挖钻机的钻头的磨损，延长了旋挖机的钻头的使用寿命。
同时，该施工方法更适用于硬岩地段快速成孔，其成孔速度是冲击钻机成孔速度的4-6倍，是单独使用旋挖钻机成孔速度的2-3倍，施工工效极高。
并且，该施工方法中主要使用的设备为水井钻机和旋挖钻机，这两种设备均为常见设备，操作简单。
另外，该施工方法使得旋挖钻机适用于硬质岩地段，对于只有个别桩基处于硬质岩地段的项目，不需要额外增加过多的钻机进入施工现场，适用性广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1至图3是本发明提供的桥梁硬质岩旋挖桩施工方法中的成孔过程示意图；
图4是本发明提供的桥梁硬质岩旋挖桩施工方法中的预成孔布设方式示意图一；
图5是本发明提供的桥梁硬质岩旋挖桩施工方法中的预成孔布设方式示意图二；
图6是本发明提供的桥梁硬质岩旋挖桩施工方法中的预成孔布设方式示意图三；
图7是本发明提供的桥梁硬质岩旋挖桩施工方法的施工工艺流程图。
附图标记：
100：岩体； 200：桩位线； 300：预成孔；
400：终孔； S101-S108：施工步骤。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1至7对本发明实施例提供的一种桥梁硬质岩旋挖桩施工方法进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何特别限定。
本发明的实施例提供了一种桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，如图1至图3和图7所示。该桥梁硬质岩旋挖桩施工方法包括：
S101：在岩体100的施工位置处布设桩位线200进行桩位放样，确定孔的位置和钻孔深度；
S102：水井钻机就位，使用水井钻机钻取多个预成孔300以形成凌空面，例如，水井钻机可以使用多功能履带水井钻机；
S103：进行埋设护筒，以保证成孔的竖直度，并防止周围的碎石下落造成坍塌；
S104：基于预成孔300所形成的凌空面，使用旋挖钻机切削或磨碎岩体100；
S105：使旋挖钻机提钻以使岩屑排出至孔外；
S106：重复S104和S105的步骤，实现反复钻进和出渣的施工循环，直至形成终孔400；
S107：在终孔400内安装钢筋笼；
S108：灌注混凝土。
此处应当说明的是，水井钻机在进行钻取预成孔300时，不产生移动或者摇晃，以确保较好的垂直度。
此处还应说明的是，在水井钻机钻取预成孔300时，无需进行清孔，水井钻机在完成一个桩位的预成孔300钻取工作后，便转移至下一个桩位进行钻取预成孔300，这样能够极大提升施工效率。
与现有技术相比，该桥梁硬质岩旋挖桩施工方法首先采用水井钻机钻取预成孔300并形成凌空面，使得旋挖钻机能够基于凌空面进行切削或磨碎岩体100实现二次钻孔成孔，预成孔300为二次钻孔提供了有利条件，极大地减小了钻孔难度，还能够有效减小硬质岩对于旋挖钻机的钻头的磨损，延长了旋挖机的钻头的使用寿命。
同时，该施工方法更适用于硬岩地段快速成孔，其成孔速度是冲击钻机成孔速度的4-6倍，是单独使用旋挖钻机成孔速度的2-3倍，施工工效极高。
并且，该施工方法中主要使用的设备为水井钻机和旋挖钻机，这两种设备均为常见设备，操作简单。
另外，该施工方法使得旋挖钻机适用于硬质岩地段，对于只有个别桩基处于硬质岩地段的项目，不需要额外增加过多的钻机进入施工现场，适用性广。
在本发明的一个实施例中，如图4至图6所示，使用水井钻机钻取多个预成孔300以形成凌空面的步骤，包括：钻取至少三个预成孔300以形成多个凌空面。
例如，如图4所示，在桩位线200内钻取3个预成孔300。
具体地，在施工位置布设桩位线200进行桩位放样，确定孔的位置和钻孔深度；多功能履带水井钻机就位，使用水井钻机钻取3个预成孔300以形成凌空面；进行埋设护筒，以保证成孔的竖直度，并防止周围的碎石下落造成坍塌；基于3个预成孔300所形成的凌空面，使用旋挖钻机切削或磨碎岩体100；使旋挖钻机提钻以使岩屑排出至孔外；重复基于预成孔300形成的凌空面使用旋挖钻机切削或磨碎岩体100和使旋挖钻机提钻以使岩屑排出至孔外的步骤，实现反复钻进和出渣的施工循环，直至形成终孔400；在终孔400内安装钢筋笼并且灌注混凝土。
或者，如图5所示，在桩位线200内钻取4个预成孔300。
具体地，在施工位置布设桩位线200进行桩位放样，确定孔的位置和钻孔深度；多功能履带水井钻机就位，使用水井钻机钻取4个预成孔300以形成凌空面；进行埋设护筒，以保证成孔的竖直度，并防止周围的碎石下落造成坍塌；基于4个预成孔300所形成的凌空面，使用旋挖钻机切削或磨碎岩体100；使旋挖钻机提钻以使岩屑排出至孔外；重复基于预成孔300形成的凌空面使用旋挖钻机切削或磨碎岩体100和使旋挖钻机提钻以使岩屑排出至孔外的步骤，实现反复钻进和出渣的施工循环，直至形成终孔400；在终孔400内安装钢筋笼并且灌注混凝土。
或者，如图6所示，在桩位线200内钻取5个预成孔300。
具体地，在施工位置布设桩位线200进行桩位放样，确定孔的位置和钻孔深度；多功能履带水井钻机就位，使用水井钻机钻取5个预成孔300以形成凌空面；进行埋设护筒，以保证成孔的竖直度，并防止周围的碎石下落造成坍塌；基于5个预成孔300所形成的凌空面，使用旋挖钻机切削或磨碎岩体100；使旋挖钻机提钻以使岩屑排出至孔外；重复基于预成孔300形成的凌空面使用旋挖钻机切削或磨碎岩体100和使旋挖钻机提钻以使岩屑排出至孔外的步骤，实现反复钻进和出渣的施工循环，直至形成终孔400；在终孔400内安装钢筋笼并且灌注混凝土。
通过在桩位线200内使用水井钻机钻取预成孔300，再进行旋挖钻机钻孔的施工方法，极大减小了硬质岩的钻孔难度。同时，有效保护了旋挖钻机的钻头。并且，提升了硬质岩旋挖桩的施工效率。
在本发明的一个实施例中，钻取至少三个预成孔300以形成多个凌空面的步骤，包括：在以桩位中心为圆心的同一圆周上钻取多个预成孔300。
如图4至图6所示，在S102中利用多功能履带水井钻机，以桩位中心为圆心，在同一圆周上钻取3个或者4个或者5个预成孔300以形成凌空面。
具体例如，如图4所示，在S102中利用多功能履带水井钻机，以桩位中心为圆心，在同一圆周上钻取3个预成孔300，各预成孔300均匀布设在同一圆周上，即各相邻预成孔300之间的夹角为120°。
或者，如图5所示，在S102中利用多功能履带水井钻机，以桩位中心为圆心，在同一圆周上钻取4个预成孔300，各预成孔300均匀布设在同一圆周上，即各相邻预成孔300之间的夹角为90°
又例如，如图6所示，在S102中利用多功能履带水井钻机，以桩位中心为圆心，在同一圆周上钻取5个预成孔300，各预成孔300均匀布设在同一圆周上，即各相邻预成孔300之间的夹角为72°。
此处应当说明的是，在本发明中，预成孔300的数量并不限于3个、4个或者5个，上述实施例仅是部分示意性实施例，并不对本发明构成任何限定。
同时，还应说明的是，各预成孔300均匀布设在桩位线200内，且距桩位线200的边缘距离为5-15cm。
在本发明的一个实施例中，所钻取的预成孔300的孔径为5-15cm。
此处应当说明的是，各预成孔300的孔径可以彼此相同，也可以彼此不同，但所有预成孔300的孔径均处于5-15cm的数值范围内。
具体例如，如图1至图3和图7所示：
S101：在岩体100的施工位置处布设桩位线200进行桩位放样，确定孔的位置和钻孔深度；
S102多功能履带水井钻机就位，使用多功能履带水井钻机取3个孔径均为10cm的预成孔300，各预成孔300在以桩位中心为圆心的同一圆周上，且相邻预成孔300之间的夹角为120°，各预成孔300距桩位线200边缘的距离为15cm；
S103：进行埋设护筒，以保证成孔的竖直度，并防止周围的碎石下落造成坍塌；
S104：基于预成孔300所形成的凌空面，使用旋挖钻机切削或磨碎岩体100；
S105：使旋挖钻机提钻以使岩屑排出至孔外；
S106：重复S104和S105的步骤，实现反复钻进和出渣的施工循环，直至形成终孔400；
S107：在终孔400内安装钢筋笼；
S108：灌注混凝土。
在本发明的一个实施例中，埋设护筒的步骤，包括：埋设钢材质的护筒。
根据地质情况不同，当钢材质的护筒的长度为1-4m时，使用8-10mm厚度的钢板制作；或者当钢材质的护筒的长度大于4m时，使用10-15mm厚度的钢板制作。
此处应当说明的是，当钢材质的护筒埋置较深时，可以使用多节钢材质的护筒连接使用。
在本发明的一个实施例中，钢材质的护筒的内径大于旋挖钻机的钻头直径。
在本发明的又一个实施例中，钢材质的护筒的直径比终孔400的直径大150-200mm。
在本发明的一个实施例中，当地平面标高低于桩顶标高时，钢材质的护筒高于桩顶标高0.2-0.3m；或者当地平面标高高于桩顶标高时，钢材质的护筒高于地平面标高0.2-0.3m。
在本发明的一个实施例中，当岩石承载力小于800kPa时，旋挖钻机的钻进参数调整为转速12-15r/min,钻压100-150bar。
具体而言，当岩石承载力小于800kPa时，
S101：在岩体100的施工位置处布设桩位线200进行桩位放样，确定孔的位置和钻孔深度；
S102多功能履带水井钻机就位，使用多功能履带水井钻机取3个孔径均为10cm的预成孔300，各预成孔300在以桩位中心为圆心的同一圆周上，且相邻预成孔300之间的夹角为120°，各预成孔300距桩位线200边缘的距离为15cm；
S103：进行埋设护筒，以保证成孔的竖直度，并防止周围的碎石下落造成坍塌；
S104：调整旋挖钻机处于合理钻进参数，即转速为12-15r/min,钻压为100-150bar，基于预成孔300所形成的凌空面，使用旋挖钻机切削或磨碎岩体100；
S105：使旋挖钻机提钻以使岩屑排出至孔外；
S106：重复S104和S105的步骤，实现反复钻进和出渣的施工循环，直至形成终孔400；
S107：在终孔400内安装钢筋笼；
S108：灌注混凝土。
在本发明的一个实施例中，当岩石承载力大于800kPa时，旋挖钻机的钻进参数调整为转速15-20r/min,钻压150-250bar。
例如，当岩石承载力大于800kPa时，
S101：在岩体100的施工位置处布设桩位线200进行桩位放样，确定孔的位置和钻孔深度；
S102多功能履带水井钻机就位，使用多功能履带水井钻机取3个孔径均为10cm的预成孔300，各预成孔300在以桩位中心为圆心的同一圆周上，且相邻预成孔300之间的夹角为120°，各预成孔300距桩位线200边缘的距离为15cm；
S103：进行埋设护筒，以保证成孔的竖直度，并防止周围的碎石下落造成坍塌；
S104：调整旋挖钻机处于合理钻进参数，即转速为15-20r/min,钻压为150-250bar，基于预成孔300所形成的凌空面，使用旋挖钻机切削或磨碎岩体100；
S105：使旋挖钻机提钻以使岩屑排出至孔外；
S106：重复S104和S105的步骤，实现反复钻进和出渣的施工循环，直至形成终孔400；
S107：在终孔400内安装钢筋笼；
S108：灌注混凝土。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，其特征在于，包括：
进行桩位放样；
使用水井钻机钻取多个预成孔以形成凌空面；
埋设护筒；
基于所述凌空面使用旋挖钻机切削或磨碎岩体；
旋挖钻机提钻以使岩屑排出至孔外；
重复所述基于所述凌空面使用旋挖钻机切削或磨碎岩体和所述旋挖钻机提钻以使岩屑排出至孔外的步骤，直至形成终孔；
在终孔内安装钢筋笼；
灌注混凝土。
2.根据权利要求1所述的桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，其特征在于，所述使用水井钻机钻取多个预成孔以形成凌空面的步骤，包括：
钻取至少三个所述预成孔以形成多个凌空面。
3.根据权利要求2所述的桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，其特征在于，所述钻取至少三个所述预成孔以形成多个凌空面的步骤，包括：
在以桩位中心为圆心的同一圆周上钻取多个所述预成孔。
4.根据权利要求3所述的桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，其特征在于，所钻取的所述预成孔的孔径为5-15cm。
5.根据权利要求4所述的桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，其特征在于，所述埋设护筒的步骤，包括：
埋设钢材质的护筒；
其中，所述钢材质的护筒的长度为1-4m时，使用8-10mm厚度的钢板制作；或者所述钢材质的护筒的长度大于4m时，使用10-15mm厚度的钢板制作。
6.根据权利要求5所述的桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，其特征在于，所述钢材质的护筒的内径大于所述旋挖钻机的钻头直径。
7.根据权利要求6所述的桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，其特征在于，所述钢材质的护筒的直径比所述终孔的直径大150-200mm。
8.根据权利要求7所述的桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，其特征在于，当地平面标高低于桩顶标高时，所述钢材质的护筒高于所述桩顶标高0.2-0.3m；或者当地平面标高高于桩顶标高时，所述钢材质的护筒高于所述地平面标高0.2-0.3m。
9.根据权利要求7所述的桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，其特征在于，当岩石承载力小于800kPa时，所述旋挖钻机的钻进参数调整为转速12-15r/min,钻压100-150bar。
10.根据权利要求9所述的桥梁硬质岩旋挖桩施工方法，其特征在于，当岩石承载力大于800kPa时，所述旋挖钻机的钻进参数调整为转速15-20r/min,钻压150-250bar。
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