CN113882801A - 土壤、硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种土壤、硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工方法，包括以下步骤：S1、埋设护筒；S2、钻机采用截齿钻头磨削式钻进土壤层，直至钻进困难且钻进时被切割成岩块，则判断进入硬质岩层；S3、将钻机的截齿钻头更换为牙轮钻头进行环切取芯式钻进，每次牙轮钻头进入基岩面深度控制在0.8m～1.0m；S4、钻进至设计桩底时，将钻机的牙轮钻头更换为大直径扩孔钻头对桩孔进行扩孔；S5、桩孔检查；S6、清孔。本发明根据地层的不同地质情况适配不同的钻头，土壤层选用截齿钻通过磨削式钻进，硬质岩层选优牙轮钻头通过环切取芯式钻进，从而实现了土壤、硬质岩结合地层的快速成孔，加快施工进度，降低施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及公路工程、桥梁工程桩基施工技术领域，具体涉及一种土壤、硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工方法。
背景技术
依据《岩土工程勘察规范》规定的岩石坚硬程度分类标准，饱和单轴抗压强度>60MPa，即为坚硬岩层。钻孔灌注桩钻进时，当遇到坚硬岩层，常规方法有人工开凿、冲击破岩，对应成孔方式有人工挖孔、冲击钻成孔。人工挖孔安全风险大，而冲击成孔方式进尺速度较慢，增加了工期和成本。
现有技术中，普通旋挖钻机施工以旋转磨削为主，在有限的加压荷载下，无法对硬质岩层形成有效冲击，导致旋挖钻机进行高强度岩层施工时，效率低下。
因此，如何提高硬质岩地层的钻进效率，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种土壤、硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工方法，其钻孔速度快、施工成本低。
为了实现上述目的，本发明提供一种土壤、硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工方法，包括以下步骤：
S1、埋设护筒；
S2、钻机采用截齿钻头磨削式钻进土壤层，直至钻进困难且钻进时被切割成岩块，则判断进入硬质岩层；
S3、将钻机的截齿钻头更换为牙轮钻头进行环切取芯式钻进，每次牙轮钻头进入基岩面深度控制在0.8m～1.0m；
S4、钻进至设计桩底时，将钻机的牙轮钻头更换为大直径扩孔钻头对桩孔进行扩孔；
S5、桩孔检查；
S6、清孔；
进一步的，步骤S1中，所述护筒内径大于设计桩径20～40cm，护筒顶高出地面0.5m，且护筒顶部开设有溢桨口。
进一步的，步骤S3中，所述牙轮钻头包括用于与钻机钻杆相连的钻筒及安装在钻筒底面的八个牙轮，八个牙轮沿钻筒周向等间距布置，其中四个外牙轮和四个内牙轮交错相间布置。
进一步的，步骤S3中，根据操作室深度显示器显示钻头入岩深度，判断钻头进入基岩深度在0.8m～1.0m时，停止加压，钻头在孔底位置交替进行正反转操作，利用牙轮将岩芯磨断，然后将岩芯取出，完成一次环切取芯钻进。
进一步的，步骤S4中，利用扩孔钻头将岩芯周边岩体进行破碎成碎块旋入钻斗内取出孔外。
本发明具有如下有益效果：
本发明根据地层的不同地质情况适配不同的钻头，土壤层选用截齿钻通过磨削式钻进，硬质岩层选优牙轮钻头通过环切取芯式钻进，从而实现了土壤、硬质岩结合地层的快速成孔，加快施工进度，降低施工成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为土壤层的钻进示意图；
图2为硬质岩层的钻进示意图；
图3为牙轮钻头的剖面图；
图4为牙轮钻头的仰视图；
图5为硬质岩层的扩孔示意图；
附图标号
1-护筒；2-钻机；3-截齿钻头；4-土壤层；5-硬质岩层；6-牙轮钻头；61-钻筒；62-内牙轮；63-外牙轮；7-扩孔钻头；
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。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。
一种土壤、硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工方法，包括以下步骤：
S1、埋设护筒1：
护筒1的作用是固定桩位，保护孔口不坍塌，隔离地面水和保护孔内水位高出施工水位以维护孔壁及钻孔导向等作用。护筒1顶部开设溢浆口，内径比桩径大20～40cm，护筒顶高出地面0.5m。护筒周围采用粘土对称、均匀回填，并分层夯实，保证埋设好的护筒稳固，夯填时要防止护筒偏斜。
S2、土壤层钻进：
如图1所示，钻机2采用常规截齿钻头3磨削式钻进土壤层4，直至钻进困难且钻进时被切割成岩块，则判断进入硬质岩层5。
S3、硬质岩层钻进：
如图2所示，当钻进至硬质岩层5时，则将钻机2的截齿钻头3更换为牙轮钻头6进行环切取芯式钻进。
如图3、图4所示，牙轮钻头6包括用于与钻机钻杆相连的钻筒61及安装在钻筒底面的八个牙轮，八个牙轮沿钻筒周向等间距布置，其中四个外牙轮62和四个内牙轮63交错相间布置。利用牙轮对孔底岩体进行滑动碾压切割，将岩层进行中间留芯环切，有效的切断分割岩体，使孔内岩芯的圆周进行松动掏空，为以后下入截齿钻头破碎岩芯创造破碎自由面。
每次钻进牙轮钻头进入基岩面深度控制在0.8m～1.0m，进入深度过大或过小不利于岩芯的取出。根据操作室深度显示器显示钻头入岩深度，判断钻头进入基岩深度在0.8m～1.0m时，停止加压，钻头在孔底位置交替进行正反转操作，利用牙轮将岩芯磨断，然后将岩芯取出，完成一次环切取芯钻进。
牙轮钻头在岩石中钻进时，每隔15min将钻头提出岩石钻进面，利用孔内泥浆冷却钻头，以防长时间在基岩内钻进温度过高造成烧钻。
S4、扩孔：
如图5所示，当钻进至设计桩底时，将钻机的牙轮钻头6更换为大直径扩孔钻头7对桩孔进行扩孔。利用扩孔钻头7将岩芯周边岩体进行破碎成碎块旋入钻斗内取出孔外，为保证旋入钻斗内的岩石碎块不在钻杆提升过程中掉如空中，截齿钻头的底部为双层底。双层底可以相对旋转一个角度，实现进渣口的打开与关闭。钻进时进渣口为打开状态，适宜进渣。回次进尺结束，将钻头反转一个角度进渣口关闭，钻头处于完全的封闭状态，保证筒内石渣不掉出筒外。
S5、桩孔检查：
成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、孔壁、垂直度等进行检查，不合格时采取措施处理。成孔检查方法根据孔径的情况来定，当钻孔为干孔时，可用重锤将孔内的虚土夯实，采用直接用测绳及测孔器测，若孔内存在地下水，可采用泵吸反循环抽浆的方法清孔，则采用水下灌注混凝土施工的方法进行钻孔的测孔工作。
S6、清孔：
将沉淀物清出孔位。浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度，端承桩不大于5cm，摩擦桩不大于20cm。
通过上述技术方案可知，本发明根据地层的不同地质情况适配不同的钻头，土壤层选用截齿钻通过磨削式钻进，硬质岩层选优牙轮钻头通过环切取芯式钻进，从而实现了土壤、硬质岩结合地层的快速成孔，加快施工进度，降低施工成本。
显然，本领域的技术人员可对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种土壤、硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、埋设护筒；
S2、钻机采用截齿钻头磨削式钻进土壤层，直至钻进困难且钻进时被切割成岩块，则判断进入硬质岩层；
S3、将钻机的截齿钻头更换为牙轮钻头进行环切取芯式钻进，每次牙轮钻头进入基岩面深度控制在0.8m～1.0m；
S4、钻进至设计桩底时，将钻机的牙轮钻头更换为大直径扩孔钻头对桩孔进行扩孔；
S5、桩孔检查；
S6、清孔。
2.根据权利要求1所述的土壤、硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工方法，其特征在于，步骤S1中，所述护筒内径大于设计桩径20～40cm，护筒顶高出地面0.5m，且护筒顶部开设有溢桨口。
3.根据权利要求1所述的土壤、硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工方法，其特征在于，步骤S3中，所述牙轮钻头包括用于与钻机钻杆相连的钻筒及安装在钻筒底面的八个牙轮，八个牙轮沿钻筒周向等间距布置，其中四个外牙轮和四个内牙轮交错相间布置。
4.根据权利要求1所述的土壤、硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工方法，其特征在于，步骤S3中，根据操作室深度显示器显示钻头入岩深度，判断钻头进入基岩深度在0.8m～1.0m时，停止加压，钻头在孔底位置交替进行正反转操作，利用牙轮将岩芯磨断，然后将岩芯取出，完成一次环切取芯钻进。
5.根据权利要求1所述的土壤、硬质岩结合地层的旋挖钻桩基施工方法，其特征在于，步骤S4中，利用扩孔钻头将岩芯周边岩体进行破碎成碎块旋入钻斗内取出孔外。
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