CN114351694A - 一种地基桩基础成孔施工方法 - Google Patents
一种地基桩基础成孔施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种地基桩基础成孔施工方法,解决现有技术地基桩基础成孔施工效率低、或者地基桩基础成孔中扩大头扩孔效果不理想的技术问题。本发明包括以下步骤:步骤一、场地布置;步骤二、测量放样;步骤三、钻机就位;步骤四、钻进成孔;步骤五、钢护筒安装;步骤六、扩大头开挖;步骤七、成孔检测。本发明设计科学合理,操作方便,其既能快速施工成孔以满足施工进度,又能高效清除桩底成渣以快速完成孔桩扩大头扩孔施工,并且扩大头扩孔施工效果好。
Description
技术领域
本发明属于建筑施工技术领域,具体涉及一种地基桩基础成孔施工方法。
背景技术
地基与基础工程是建筑施工的主导工程之一,也是建筑施工技术较为复杂、难度较大、工期较长、占投资较多的工程部分。近年来,随着我国经济建设的迅猛发展,城市建设日益增多,对地基与基础施工的重要性,也日益受到各方的重视和关注。目前,我国大部分大中型建筑都采用桩基础,而工程桩一般采用两种方式,一种是全部采用人工开挖,虽然成孔质量好,但是机械化程度低,成孔耗费时间长,效率低。另一种方式是采用旋挖机成孔,虽然成孔速度快,但由于机械扩底效果较差,孔底清理不干净,成孔质量并不理想。
人孔挖孔桩是人工直接下孔开挖,弃土利用小型卷扬机运出,每米需进行混凝土护壁施工,深度达到设计要求后再进行扩大头施工直至成桩。人孔挖孔桩的优点:成桩过程中对孔内周围土质扰动小,噪音小,便于检查桩端持力层及控制桩底沉渣,质量容易保证,因其扰土、冲洪积形成的粉土、粉细砂、卵石及泥岩构成。但是,目前人孔挖孔桩还存在如下缺点:高危险性,安全控制难度较大,桩基础施工之前劳动强度大,工期较长,安全措施费用较高。
旋挖钻机成孔是使用钻机自身携带的钻杆进行机械成孔,深度达到设计要求的卵石层再进行扩孔。旋挖钻机成孔具有施工速度快、成孔质量好、环境污染小、操作灵活方便、安全性能高及适用性强等优势,旋挖钻机已成为钻孔灌注桩施工的主要设备。旋挖桩自带的扩大头扩孔效果有限,扩孔后的形状以及尺寸不能满足设计要求,且扩大头范围内桩底成渣不能有效清除,影响成桩质量。
因此,设计一种地基桩基础成孔施工方法,使其既能快速施工成孔以满足施工进度,又能高效清除桩底成渣以快速完成孔桩扩大头扩孔施工,成为所属技术领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种地基桩基础成孔施工方法,以至少解决上述部分技术问题。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种地基桩基础成孔施工方法,包括以下步骤:
步骤一、场地布置;
步骤二、测量放样;
步骤三、钻机就位;
步骤四、钻进成孔;
步骤五、钢护筒安装;
步骤六、扩大头开挖;
步骤七、成孔检测。
进一步地,在所述步骤二中,测量放样时,复核交桩控制点坐标准确性,根据设计图纸,复查桩位各坐标是否正确;采用全站仪精确定位桩孔中心的位置,根据桩定位点拉十字线钉放四个控制护桩,以四个控制护桩为基准控制钢护筒的埋设位置和钻机的准确就位,对护桩进行保护以防止施工过程中被扰动;钻孔到500-1000mm深位置时再进行一次桩孔中心点复核,以确保桩位准确。
进一步地,在所述步骤三中,钻机就位时,对钻机性能进行检测以保证其性能稳定,进行钻机施工前的调试,保证钻机工作正常,在桩位处若场地较软,则铺设钢板,保证钻机工作时平稳不下沉,保证桩位附***整,把钻机开到桩位旁,钻头的尖端正对桩位标注点后方能开始开钻,当钻至500-1000mm深时,要进行桩位复测,复测准确无误后方能继续开钻,否则复测至规范要求内方可继续往下钻。
进一步地,在所述步骤四中,钻进成孔时,首先,进行钻机设置及调整,钻机选用旋挖钻机,先进行旋挖钻机的钻杆起立及调垂,首先将旋挖钻机移到钻孔作业所在位置,旋挖钻机的显示器显示钻杆工作画面,从钻杆工作画面中可实时观察到钻杆的X轴、Y轴方向的偏移,操作旋挖钻机的电气手柄将钻杆从运输状态位置起升到工作状态位置;在钻孔作业之前对钻机钻杆进行调垂,在调垂过程中,操作人员可通过显示器的钻杆工作界面实时监测钻杆的位置状态,使钻杆最终达到作业成孔的设定位置,在钻机钻杆调垂后,第一节钢护筒需安装到位;
其次,进行钻孔作业,先将钻斗着地,以钻斗自重并加压作为钻进动力,钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度,由硬地层钻到软地层时,加快钻进速度;由软地层钻到硬地层时,减速慢进;在易缩径地层中,需增加扫孔次数,防止缩径;对硬塑层采用快转速钻进,以提高钻进效率;钻孔作业过程中及时清运钻渣出工地并弃运到指定地点以达到环境保护要求。
进一步地,在所述步骤五中,钢护筒安装时,孔桩开挖至设计桩底标高后,采用吊车或塔吊进行钢护筒吊装,根据孔内地质情况安放钢护筒,钢护筒不得拼接,顶部开孔,悬挂保险绳,根据孔桩所处区域地质情况,分别安装不同长度的钢护筒,钢护筒顶侧壁用C16钢筋焊接吊耳,用12#工字钢穿过吊耳横担,工字钢横担梁下方垫木方,下垫木方中间间距不大于50cm,木方需垫实并保持水平,防止钢护筒下坠,钢护筒安装后高出场平标高500mm。
进一步地,在所述步骤五中,钢护筒安装过程中,当孔桩长3~6m时,若场平位置部分直接见岩,则采用大于孔桩直径100mm的钻头钻进2m,安装2m长的钢护筒,而后采用设计桩径的钻头继续开挖至设计桩底标高。
进一步地,在所述步骤五中,钢护筒安装过程中,当孔桩长在6~10m的回填区时,回填深度设定5m,安装6m长钢护筒对回填区的孔桩进行保护,回填区采用大于孔桩直径100mm的钻头钻进至基岩1000mm,钢护筒底部安放在基岩上,并对桩位进行复核,而后采用正常孔径钻至设计桩底标高。
进一步地,在所述步骤五中,钢护筒安装过程中,当孔桩长在10~14m范围时,安装9m长钢护筒;当孔桩长超过9m并发现溶洞时,换用大于孔桩直径100mm的钻头钻进并下全钢护筒直至穿透溶洞,同时现场对溶洞填充混凝土。
进一步地,在所述步骤六中,扩大头开挖时,包括以下步骤:
步骤1、架设垂直运输架,第一节桩孔成孔后在桩孔上口架设垂直运输支架,垂直运输支架四周底部设置300mm高挡脚板以防止孔口物体掉落对孔内作业人员造成打击伤害;
步骤2、安装电动辘轳以清运渣土;
步骤3、安装吊桶以提升渣土、安装灯具照明施工、安装水泵抽取地下积水水、以及安装软爬梯;
步骤4、人工扩孔,采用旋挖机直接钻到桩孔底标高,然后人工打凿扩大头;或者,采用旋挖机开挖桩孔平直段,扩大头采用水磨钻施工。
进一步地,在所述步骤4中,人工扩孔时,嵌岩部分孔桩开挖采用水磨钻施工,包括以下步骤:
步骤(1)、钻取四周岩石:沿桩基孔壁布置取芯点,取芯直径为150mm,取芯圆与锁口内壁相切,取芯圆之间间距为130mm,依次钻取外周岩芯,取出岩芯高500mm,将外周岩芯取完后桩芯岩体***便形成一个环形临空面;
步骤(2)、钻取中间岩石:沿桩孔半径钻取桩芯岩体,将桩芯岩体等分成三等份,每份占桩芯岩体的1/3,以便于岩体破裂;
步骤(3)、手电钻打孔:用手电钻在桩芯岩体上钻眼,再将每等份桩芯岩体岩石分成六等份;
步骤(4)、***钢楔并击打钢楔***岩石:在沿桩基径向手电钻钻出的孔内打入钢楔,用大锤锤击钢楔使桩芯岩体获得一个水平冲击力,在水平冲击力作用下岩石沿铅锤面被拉裂,底部会发生水平剪切破裂,依次***直至该层桩芯岩体全部被破裂以完成一个单循环挖孔桩施工作业;
步骤(5)、人工装渣及电动提升机出渣:一次单循环挖孔桩施工作业后,将水钻钻出的岩芯进行依次出渣,出渣从桩孔的一侧进行,然后***钢楔,击打钢楔***岩石后再次进行出渣;
步骤(6)、桩孔修正及下一次单循环挖孔桩施工:水钻钻芯后桩基孔壁成锯齿状,敲掉侵占桩基空间的锯齿状岩石,通过锁口护桩在桩孔内标岀设计桩中心,检査桩基底部偏位情况并及时纠偏,同时标出下一次单循环挖孔桩外周水钻钻孔取芯位置,进入下一次循环挖孔桩施工,如此循环直至扩大头开挖完成;
步骤(7)、当扩大头达到持力层要求后,进行开挖设计要求的嵌岩深度,采用水磨钻进行人工凿岩,嵌岩深度100cm。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明设计科学合理,操作方便,其既能快速施工成孔以满足施工进度,又能高效清除桩底成渣以快速完成孔桩扩大头扩孔施工。
本发明施工步骤精细,工艺流程明确,通过有效的细节措施,能有效保证工程桩的施工质量,通过对传统旋挖钻机施工工艺和传统人工桩底扩孔工艺的综合改进及***结合,实现了施工场地、施工机械、施工时间的有效调配,在保证施工质量的同时,极大地提高了挖孔桩的施工效率,从而大大节约了工程桩施工时间,保证施工进度。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明钢护筒标高标示图。
图3为本发明见岩区域孔桩护筒布置图。
图4为本发明见岩区域孔桩护筒布置俯视图。
图5为本发明桩长6-10米长钢护筒布置图。
图6为本发明桩长6-10米长钢护筒布置俯视图。
图7为本发明桩长10-14米钢护筒布置图。
图8为本发明桩长10-14米钢护筒布置俯视图。
图9为本发明孔桩遇溶洞钢护筒布置图。
图10为本发明孔桩遇溶洞钢护筒布置俯视图。
图11为本发明桩孔口钢护筒采用工字钢防坠示意图。
图12为本发明孔桩钢护筒侧壁吊环示意图。
图13为本发明垂直运输架搭设剖面图。
图14为本发明垂直运输架搭设立体图。
图15为本发明垂直运输架搭设俯视图。
图16为本发明人工水磨钻扩底示意图。
图17为本发明人工打凿扩底示意图。
图18为本发明水磨钻施工工艺流程图。
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,对本发明进一步详细说明。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,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做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。
如图1-18所示,本发明提供的一种地基桩基础成孔施工方法,包括以下步骤:
步骤一、场地布置;
步骤二、测量放样;
步骤三、钻机就位;
步骤四、钻进成孔;
步骤五、钢护筒安装;
步骤六、扩大头开挖;
步骤七、成孔检测。
本发明在所述步骤二中,测量放样时,复核交桩控制点坐标准确性,根据设计图纸,复查桩位各坐标是否正确;采用全站仪精确定位桩孔中心的位置,根据桩定位点拉十字线钉放四个控制护桩,以四个控制护桩为基准控制钢护筒的埋设位置和钻机的准确就位,对护桩进行保护以防止施工过程中被扰动;钻孔到500-1000mm深位置时再进行一次桩孔中心点复核,以确保桩位准确。
本发明在所述步骤三中,钻机就位时,对钻机性能进行检测以保证其性能稳定,进行钻机施工前的调试,保证钻机工作正常,在桩位处若场地较软,则铺设钢板,保证钻机工作时平稳不下沉,保证桩位附***整,把钻机开到桩位旁,钻头的尖端正对桩位标注点后方能开始开钻,当钻至500-1000mm深时,要进行桩位复测,复测准确无误后方能继续开钻,否则复测至规范要求内方可继续往下钻。
本发明在所述步骤四中,钻进成孔时,首先,进行钻机设置及调整,钻机选用旋挖钻机,先进行旋挖钻机的钻杆起立及调垂,首先将旋挖钻机移到钻孔作业所在位置,旋挖钻机的显示器显示钻杆工作画面,从钻杆工作画面中可实时观察到钻杆的X轴、Y轴方向的偏移,操作旋挖钻机的电气手柄将钻杆从运输状态位置起升到工作状态位置;在钻孔作业之前对钻机钻杆进行调垂,在调垂过程中,操作人员可通过显示器的钻杆工作界面实时监测钻杆的位置状态,使钻杆最终达到作业成孔的设定位置,在钻机钻杆调垂后,第一节钢护筒需安装到位;其次,进行钻孔作业,先将钻斗着地,以钻斗自重并加压作为钻进动力,钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度,由硬地层钻到软地层时,加快钻进速度;由软地层钻到硬地层时,减速慢进;在易缩径地层中,需增加扫孔次数,防止缩径;对硬塑层采用快转速钻进,以提高钻进效率;钻孔作业过程中及时清运钻渣出工地并弃运到指定地点以达到环境保护要求。
本发明在所述步骤五中,钢护筒安装时,孔桩开挖至设计桩底标高后,采用吊车或塔吊进行钢护筒吊装,根据孔内地质情况安放钢护筒,钢护筒不得拼接,顶部开孔,悬挂保险绳,根据孔桩所处区域地质情况,分别安装不同长度的钢护筒,钢护筒顶侧壁用C16钢筋焊接吊耳,用12#工字钢穿过吊耳横担,工字钢横担梁下方垫木方,下垫木方中间间距不大于50cm,木方需垫实并保持水平,防止钢护筒下坠,钢护筒安装后高出场平标高500mm。
本发明在所述步骤五中,钢护筒安装过程中,当孔桩长3~6m时,若场平位置部分直接见岩,则采用大于孔桩直径100mm的钻头钻进2m,安装2m长的钢护筒,而后采用设计桩径的钻头继续开挖至设计桩底标高。
本发明在所述步骤五中,钢护筒安装过程中,当孔桩长在6~10m的回填区时,回填深度设定5m,安装6m长钢护筒对回填区的孔桩进行保护,回填区采用大于孔桩直径100mm的钻头钻进至基岩1000mm,钢护筒底部安放在基岩上,并对桩位进行复核,而后采用正常孔径钻至设计桩底标高。
本发明在所述步骤五中,钢护筒安装过程中,当孔桩长在10~14m范围时,安装9m长钢护筒;当孔桩长超过9m并发现溶洞时,换用大于孔桩直径100mm的钻头钻进并下全钢护筒直至穿透溶洞,同时现场对溶洞填充混凝土。
本发明在所述步骤六中,扩大头开挖时,包括以下步骤:
步骤1、架设垂直运输架,第一节桩孔成孔后在桩孔上口架设垂直运输支架,垂直运输支架四周底部设置300mm高挡脚板以防止孔口物体掉落对孔内作业人员造成打击伤害;
步骤2、安装电动辘轳以清运渣土;
步骤3、安装吊桶以提升渣土、安装灯具照明施工、安装水泵抽取地下积水水、以及安装软爬梯;
步骤4、人工扩孔,采用旋挖机直接钻到桩孔底标高,然后人工打凿扩大头;或者,采用旋挖机开挖桩孔平直段,扩大头采用水磨钻施工。
本发明在所述步骤4中,人工扩孔时,嵌岩部分孔桩开挖采用水磨钻施工,包括以下步骤:
步骤(1)、钻取四周岩石:沿桩基孔壁布置取芯点,取芯直径为150mm,取芯圆与锁口内壁相切,取芯圆之间间距为130mm,依次钻取外周岩芯,取出岩芯高500mm,将外周岩芯取完后桩芯岩体***便形成一个环形临空面;
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步骤(5)、人工装渣及电动提升机出渣:一次单循环挖孔桩施工作业后,将水钻钻出的岩芯进行依次出渣,出渣从桩孔的一侧进行,然后***钢楔,击打钢楔***岩石后再次进行出渣;
步骤(6)、桩孔修正及下一次单循环挖孔桩施工:水钻钻芯后桩基孔壁成锯齿状,敲掉侵占桩基空间的锯齿状岩石,通过锁口护桩在桩孔内标岀设计桩中心,检査桩基底部偏位情况并及时纠偏,同时标出下一次单循环挖孔桩外周水钻钻孔取芯位置,进入下一次循环挖孔桩施工,如此循环直至扩大头开挖完成;
步骤(7)、当扩大头达到持力层要求后,进行开挖设计要求的嵌岩深度,采用水磨钻进行人工凿岩,嵌岩深度100cm。
本发明设计科学合理,操作方便,其既能快速施工成孔以满足施工进度,又能高效清除桩底成渣以快速完成孔桩扩大头扩孔施工。
本发明施工步骤精细,工艺流程明确,通过有效的细节措施,能有效保证工程桩的施工质量,通过对传统旋挖钻机施工工艺和传统人工桩底扩孔工艺的综合改进及***结合,实现了施工场地、施工机械、施工时间的有效调配,在保证施工质量的同时,极大地提高了挖孔桩的施工效率,从而大大节约了工程桩施工时间,保证施工进度。
本发明施工方法及操作要求如下:
本发明在旋挖成孔之后,将钢护筒放入桩孔内,钢护筒需穿透回填区、溶洞,进入原岩,防止井壁坍塌,钢护筒需超出场平标高500mm,防止高空打击。
对于人工扩孔施工,主要根据以下三种形式进行孔壁防护,确保不塌孔落物。
(1)当桩长3~6m时,场平位置部分直接见岩,采用大于桩径100mm的钻头钻进2m,安装2m长的钢护筒,而后采用设计桩径的钻头继续开挖至设计桩底标高。
(2)对于回填区,桩长在6~10m,回填深度最多5m左右,采用6m长钢护筒对回填区的孔桩进行保护,回填区采用比桩径大100mm的钻孔钻进,直至进入基岩1000mm,钢护筒底部安放在基岩上,并重新对桩位进行复核,而后采用正常孔径钻至设计桩底标高。
(3)当桩长在10~14m范围时,采用9m长的钢护筒。
(4)当钻孔深度9m以后发现溶洞,换用比桩径大100mm的钻头,下全钢护筒,直至穿透溶洞。
人工扩底施工前必须观测孔壁情况,确定井壁稳定后往井内通风10分钟,确认井内安全之后工人下到桩底进行扩大头施工。钢护筒需采用整体的,不得拼接,防止接头处脱落,造成事故。
人工扩孔开挖过程中的孔桩,每次开挖前必须将孔内积水抽干。对于出现淤泥孔桩,若发现孔内淤泥上涌,孔下施工人员应立即撤离并将该孔桩覆盖并搭设防护栏杆,为防止人员误入,应在防护栏杆醒目位置挂设安全警示标志及危险因素提示牌,并及时上报管理人员。再未出相应的处理方案之前,严禁下孔施工作业。
本发明施工流程主要如下:
1、测量放样。
1)复核交桩控制点坐标准确性。
2)根据设计图纸,复查桩位各坐标是否正确。
3)采用全站仪精确定位桩孔中心的位置,根据桩定位点拉十字线钉放四个控制桩,以四个控制护桩为基准控制护筒的埋设位置和钻机的准确就位。
4)护桩要做好保护工作,防止施工过程中被扰动。
5)钻孔到500-1000mm深时位置再进行一次桩孔中心点复核,确保桩位准确。
2、钻机就位。
钻机就位时,要事先检查钻机的性能状态是否良好,进行钻机施工前的调试,保证钻机工作正常,在桩位处若场地较软,则铺设钢板,保证钻机工作时平稳不下沉,保证桩位附***整,把钻机开到桩位旁,钻头的尖端正对桩位标注点,开始开钻,钻至500-1000mm深时,要进行桩位复测,复测准确无误后继续开钻,否则复测至规范要求内方可继续往下钻。
3、钻进成孔。
1)旋挖钻机的设置及调整。
施钻时,将钥匙开关打到电源档,旋挖钻机的显示器显示旋挖钻机标记画面,按任意键进入工作画面。先进行旋挖钻机的钻杆起立及调垂,即首先将旋挖钻机移到钻孔作业所在位置,旋挖钻机的显示器显示钻杆工作画面。从钻杆工作画面中可实时观察到钻杆的X轴、Y轴方向的偏移。操作旋挖钻机的电气手柄将钻杆从运输状态位置起升到工作状态位置,在此过程中,旋挖钻机的控制器通过采集电气手柄及倾角传感器信号,通过数学运算,输出信号驱动液压油缸的比例阀实现闭环起立控制。实现钻杆平稳同步起立。同时采集限位开关信号,对起立过程中钻杆左右倾斜角度进行保护。
在钻孔作业之前需要对钻杆进行调垂。第一节调垂可分为手动调垂、自动调垂两种方式。在钻杆相对零位±5°范围内才可通过显示器上的自动调垂按钮进行自动调垂作业;而钻杆超出相对零位±5°范围时,只能通过显示器上的点动按钮或操作箱上的电气手柄进行手动调垂工作。在调垂过程中,操作人员可通过显示器的钻杆工作界面实时监测桅杆的位置状态,使钻杆最终达到作业成孔的设定位置。在钻机调垂后,第一节钢护筒需安装到位。
2)钻孔作业。
钻孔时先将钻斗着地,通过显示器上的清零按钮进行清零操作,记录钻机钻头的原始位置,此时,显示器显示钻孔的当前位置的条形柱和数字,操作人员可通过显示器监测钻孔的实际工作位置、每次进尺位置及孔深位置,从而操作钻孔作业。在作业过程中,操作人员可通过主界面的三个虚拟仪表的显示—动力头压力、加压压力、主卷压力,实时监测液压***的工作状态。开孔时,以钻斗自重并加压作为钻进动力,一次进尺短条形柱显示当前钻头的钻孔深度,长条形柱动态显示钻头的运动位置,孔深的数字显示此孔的总深度。当钻斗被挤压充满钻渣后,将其提出地表,操作回转操作手柄使机器转到土方运输车方向的位置,用装载机将钻渣装入小型自卸汽车,清运至适当地点进行弃方处理,以免造成水土流失或污染。完毕后,通过操作显示器上的自动回位对正按钮机器自动回到钻孔作业位置,或通过手动操作回转操作手柄使机器手动回到钻孔作业位置。此工作状态可通过显示器的主界面中的回位标识进行监视。
施工过程中通过钻机本身的三向垂直控制***反复检查成孔的垂直度,确保成孔质量。
钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度:由硬地层钻到软地层时,可适当加快钻进速度;当软地层变为硬地层时,要减速慢进;在易缩径的地层中,应适当增加扫孔次数,防止缩径;对硬塑层采用快转速钻进,以提高钻进效率;钻渣要及时运出工地,弃运到合适的地点以达到环境保护的要求。
4、安装钢护筒。
钢护筒安装后高出场平标高500mm,下班后用木板覆盖井口,禁止非工作人员进入施工区域,防止施工人员意外坠跌;同时在井口上部设置半圆状防护板,以防落物伤人。安装水平推移的活动安全盖板,当井内有人作业时,应盖好安全盖板,防止杂物掉下砸伤人。无关人员不得靠近井口边。吊运渣土时,再打开安全盖板;井上、井下操作人员必须遵守安全规章制度,戴安全帽、使用安全防护用品;井下有人,井口不能离人。
如图2所示,用经纬仪将轴线或桩中心线引测至钢护筒上,用水准仪将标高引测至钢护筒上,并用红油漆对轴线、标高、桩号、自编号、嵌岩深度等设计参数标识在井圈上。
1)各控制点均按半永久要求设置,安全牢固,易于保护。
2)由主轴线加密轴线,确定基坑位置。
如图11和图12所示,孔桩开挖至设计桩底标高后,采用吊车或塔吊进行钢护筒吊装,根据孔内地质情况安放钢护筒,钢护筒不得拼接,顶部开孔,悬挂保险绳,根据孔桩所处区域地质情况,分别安装不同长度的钢护筒,钢护筒顶侧壁用C16钢筋焊接吊耳,用12#工字钢穿过吊耳横担,工字钢横担梁下方垫木方,下垫木方中间间距不大于50cm,木方需垫实并保持水平,防止钢护筒下坠,具体如下:
(1)如图3和图4所示,当桩长3~6m时,场平位置部分直接见岩,采用大于桩径100mm的钻头钻进2m,安装2m长的钢护筒,而后采用设计桩径的钻头继续开挖至设计桩底标高。
(2)如图5和图6所示,对于回填区,桩长在6~10m,回填深度最多5m左右,计划采用6m长钢护筒对回填区的孔桩进行保护,回填区采用比桩径大100mm的钻孔钻进,直至进入基岩1000,钢护筒底部安放在基岩上,并对桩位进行复核,而后采用正常孔径钻至设计桩底标高。
(3)如图7和图8所示,当桩长在10~14m范围时,采用9m长的钢护筒。
(4)如图9和图10所示,当钻孔深度9m以后发现溶洞,换用比桩径大100mm的钻头,下全钢护筒,直至穿透溶洞,针对此类情况,现场对溶洞填充混凝土、钢护筒埋设等如实办理签证确认手续。
5、扩大头开挖。
(1)架设垂直运输架。
如图13—图15所示,第一节桩孔成孔后,即着手在桩孔上口架设垂直运输支架。要求搭设稳定、牢固。支架四周底部设置300mm高挡脚板,防止孔口物体掉落对扩孔人员造成打击伤害。垂直运输架搭设示意图如下,吊索支承处采用双钢管加强。
(2)安装辘轳。
本工程土方提升使用电动轱辘提升,挖出的土石方应及时运离孔口,不得堆放在孔口周边2m范围内,临时堆土场内土石方堆放高度不得超过1m,机动车辆、挖掘机等的行走不得影响孔壁的安全。
(3)安装吊桶、照明、水泵、爬梯。
在安装吊桶时注意使吊桶与桩孔中心位置重合,作为挖土时能直观控制桩位中心和护壁支模的中心线。井底照明必须用低压电源(12V、100W)、带罩防水安全灯具。
当桩孔深度大于10m时或发现孔内空气稀薄,人员感到气闷的情况下,应采用空气测试仪测试,确定无有害气体后采用鼓风机连续向井下送风,加强空气对流,输送氧气,防止有毒气体的危害。操作时上下人员轮换作业,桩孔上人员密切观察桩孔下人员的情况,相互呼应,切实预防安全事故的发生。
当地下水量不大时,随挖随将泥水用吊桶运出。地下渗水量较大时,先在桩底挖小集水坑,开挖时始终保证集水坑低于桩底500mm,用高扬程水泵沉入抽水,水泵扬程需高出桩深5m,使水位保持稳定。水泵抽水时禁止开挖作业。
桩孔口在井下无人作业时应盖好安全盖板。孔口周边杂物、小石子等及时清理干净,防止杂物掉下砸伤人。无关人员不得靠近桩孔口周围。安全盖板采用的钢筋焊接成圆形钢筋网片,钢筋间距150mm,四周采用<30×30×1.6角钢,并放置涂刷红白油漆的模板覆盖。对于大直径孔桩,钢筋网片下用钢管加强,所有空口周边搭设临边防护,防护高度1.2m,距离孔口1000mm以上。
(3)人工扩孔:
孔桩底部扩孔时人员需要进入孔底进行施工,工人进入孔底主要采用软爬梯进入孔内,软爬梯安装在垂直运输架上,安装位置设置双钢管。进入孔内施工前,必须仔细检查孔口周边情况、操作架、电线、通风、孔内气体、爬梯、安全绳等情况,确保孔内安全再进入作业。
如图16和图17所示,人工扩孔有两种方式,其一为旋挖机直接钻到桩底标高,然后人工打凿扩大头,其二为旋挖机开挖平直段,扩大头采用水磨钻施工,根据现场岩体情况选择合适的开挖方式。嵌岩部分孔桩开挖采用水磨钻施工,施工工艺如图18所示。
1)钻取四周岩石:沿桩基孔壁布置取芯点,取芯直径为150mm,取芯圆与锁口内壁相切,取芯圆之间的距离为130mm,取芯点数量根据孔桩直径而定。依次钻取外周的岩芯,取出的岩芯高约500mm,将外周岩芯取完后桩芯体岩***便形成一个环形临空面。
2)钻取中间岩石:沿桩半径钻取岩芯,将桩芯岩体等分成三等份,每份占桩岩体的1/3,以便于岩体破裂。
3)手电钻打孔:用手电钻在桩芯岩体上钻眼,再将桩岩石分成六等份。
4)***钢楔、击打钢楔***岩石:在沿桩基径向手电钻钻出的孔内打入钢楔,用大锤锤击钢楔使岩体获得一个水平的冲击力,在水平冲击力作用下岩石沿铅锤面被拉裂,底部会发生水平剪切破裂。依次***岩体,直至该层桩芯岩体全部被破裂。
5)人工装渣,电动提升机出渣:一次单循环施工作用后,将水钻钻出的岩芯进行依次出渣,出渣从桩孔的一侧进行,然后***钢楔,击打钢楔***岩石后再进行次出渣。吊桶内不能装渣太满,吊桶提升平稳,避免吊桶内渣石(土)坠落伤人。
6)桩孔修正及下一循环的施工:由于水钻钻芯后桩基孔壁成锯齿状,为保证有效桩径与设计桩径一致,要敲掉侵占桩基空间的岩石锯齿。通过锁口护桩在桩孔内标岀设计桩中心,检査桩基底部偏位情况并及时纠偏,同时标出下一个循环外周水钻钻孔取芯位置,进入下一循环的挖孔桩施工。
7)经地勘单位专业人员现场检查确认达到持力层要求后,进行开挖设计要求的嵌岩深度,嵌岩深度范围严禁***,采用水磨钻进行人工凿岩,嵌岩深度100cm。
本发明针对人工清空及扩大头施工的安全技术措施。旋挖成孔之后,采用吊车或塔吊进行钢护筒吊装,根据不同桩长设置不同长度全钢护筒,钢护筒不得拼接,顶部开孔,悬挂保险绳,将钢护筒放入桩孔内,钢护筒需穿透回填区、溶洞,进入原岩,防止井壁坍塌,钢护筒需超出场平标高500mm,防止高空打击。
本发明钢护筒顶侧壁用16号圆钢焊接吊耳,用12#工字钢穿过吊耳横担,工字钢横担梁下方垫木方,下垫木方中间间距不大于50cm,木方需垫实并保持水平,防止钢护筒下坠。圆钢直径,工字钢型号以及下垫木方间距均通过不同工况计算确定。
本发明以孔桩深12.3m,桩径0.9m,扩大头高度1.3m为例。
Q235钢护筒采用Φ1000mm,壁厚t=10mm,外径D=1000mm,护筒高h=原貌标高1300.45-溶洞底标高1291.57+1=9.88m,钢材密度ρ=7.85。钢护筒自重:(D-t)×t×π×ρ×h/1000=(1000-10)×10×3.14×7.85×9.88/1000≈2410.97kg。
1、强度检算。
满足要求。
2、焊缝检算。
Φ16吊环与钢护筒采用双面对称满焊连接,竖向力由焊缝承受,对最大竖向力焊缝进行检算。
垂直于焊缝长度方向:
式中:τf-按焊缝有效截面计算,沿焊缝长度方向的剪应力;hs-角焊缝有效厚度,对直角焊缝等于0.7hf=0.7*5=3.5mm;hf-为较小焊接尺寸,按5mm计;lw-角焊缝的计算长度,对每条焊缝取其实际长度减去10mm或2hf;N-通过焊缝形心的拉力、压力或剪力设计值;-角焊缝的强度设计值,取160N/mm2;最大水平分力N=24.1KN,由2根钢筋吊环与钢护筒焊接相连,焊缝长度L=30mm,有效焊缝Lw=30-10=20mm;
则:τf=24.1*103/(4*3.5*20)=86.07N/mm2<160N/mm2。
满足要求。
3、Q235钢护筒抗剪检算。
Q235钢护筒壁厚10mm,fv-钢护筒的抗剪强度设计值,取125N/mm2;τf=24.1*103/(4*3.5*20)=86.07N/mm2<125N/mm2。
满足要求。
4、工字钢横担检算。
钢护筒顶端采用工12穿过吊环进行支撑,取跨中(最不利处)进行计算:12工字钢的力学参数:
Ix=488cm4;Wx=77.5cm3;E=2.06×105Mpa;I:S=10.8cm;tw=5mm。
横担按照跨度0.5m的简支梁模型进行计算,荷载取值如下:
钢护筒自重;24.1KN;
荷载组合:F=24.1×1.3=31.33KN;
弯矩验算:
最大弯矩为Mmax=1/4×Fl=31.33×1/4×0.5=3.92KN·m;
最大弯应力σmax=Mmax/W=3.92×106/77.5×103=50.6Mpa<[δ]=215Mpa
满足要求。
剪力验算:
最大剪力Tmax=1.3F=1.3×31.33=40.729KN;
最大剪应力:τ=V×S/(I×tw)=40.729×103/(10.8×10×5)=75.42MPa<[τ]=125Mpa。
满足要求。
挠度验算:ωmax=Fl3/48EI=31.33×5003/(48×2.06×105×4.88×106)
=0.00008mm<[ω]=500/400=1.25mm。
满足要求。
最后应说明的是:以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,当然更不是限制本发明的专利范围;尽管参照前述各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,或者对其中部分或者全部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范围;也就是说,但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色,其所解决的技术问题仍然与本发明一致的,均应当包含在本发明的保护范围之内;另外,将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种地基桩基础成孔施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、场地布置;
步骤二、测量放样;
步骤三、钻机就位;
步骤四、钻进成孔;
步骤五、钢护筒安装;
步骤六、扩大头开挖;
步骤七、成孔检测。
2.根据权利要求1所述的一种地基桩基础成孔施工方法,其特征在于,在所述步骤二中,测量放样时,复核交桩控制点坐标准确性,根据设计图纸,复查桩位各坐标是否正确;采用全站仪精确定位桩孔中心的位置,根据桩定位点拉十字线钉放四个控制护桩,以四个控制护桩为基准控制钢护筒的埋设位置和钻机的准确就位,对护桩进行保护以防止施工过程中被扰动;钻孔到500-1000mm深位置时再进行一次桩孔中心点复核,以确保桩位准确。
3.根据权利要求1所述的一种地基桩基础成孔施工方法,其特征在于,在所述步骤三中,钻机就位时,对钻机性能进行检测以保证其性能稳定,进行钻机施工前的调试,保证钻机工作正常,在桩位处若场地较软,则铺设钢板,保证钻机工作时平稳不下沉,保证桩位附***整,把钻机开到桩位旁,钻头的尖端正对桩位标注点后方能开始开钻,当钻至500-1000mm深时,要进行桩位复测,复测准确无误后方能继续开钻,否则复测至规范要求内方可继续往下钻。
4.根据权利要求1所述的一种地基桩基础成孔施工方法,其特征在于,在所述步骤四中,钻进成孔时,首先,进行钻机设置及调整,钻机选用旋挖钻机,先进行旋挖钻机的钻杆起立及调垂,首先将旋挖钻机移到钻孔作业所在位置,旋挖钻机的显示器显示钻杆工作画面,从钻杆工作画面中可实时观察到钻杆的X轴、Y轴方向的偏移,操作旋挖钻机的电气手柄将钻杆从运输状态位置起升到工作状态位置;在钻孔作业之前对钻机钻杆进行调垂,在调垂过程中,操作人员可通过显示器的钻杆工作界面实时监测钻杆的位置状态,使钻杆最终达到作业成孔的设定位置,在钻机钻杆调垂后,第一节钢护筒需安装到位;
其次,进行钻孔作业,先将钻斗着地,以钻斗自重并加压作为钻进动力,钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度,由硬地层钻到软地层时,加快钻进速度;由软地层钻到硬地层时,减速慢进;在易缩径地层中,需增加扫孔次数,防止缩径;对硬塑层采用快转速钻进,以提高钻进效率;钻孔作业过程中及时清运钻渣出工地并弃运到指定地点以达到环境保护要求。
5.根据权利要求1所述的一种地基桩基础成孔施工方法,其特征在于,在所述步骤五中,钢护筒安装时,孔桩开挖至设计桩底标高后,采用吊车或塔吊进行钢护筒吊装,根据孔内地质情况安放钢护筒,钢护筒不得拼接,顶部开孔,悬挂保险绳,根据孔桩所处区域地质情况,分别安装不同长度的钢护筒,钢护筒顶侧壁用C16钢筋焊接吊耳,用12#工字钢穿过吊耳横担,工字钢横担梁下方垫木方,下垫木方中间间距不大于50cm,木方需垫实并保持水平,防止钢护筒下坠,钢护筒安装后高出场平标高500mm。
6.根据权利要求1所述的一种地基桩基础成孔施工方法,其特征在于,在所述步骤五中,钢护筒安装过程中,当孔桩长3~6m时,若场平位置部分直接见岩,则采用大于孔桩直径100mm的钻头钻进2m,安装2m长的钢护筒,而后采用设计桩径的钻头继续开挖至设计桩底标高。
7.根据权利要求1所述的一种地基桩基础成孔施工方法,其特征在于,在所述步骤五中,钢护筒安装过程中,当孔桩长在6~10m的回填区时,回填深度设定5m,安装6m长钢护筒对回填区的孔桩进行保护,回填区采用大于孔桩直径100mm的钻头钻进至基岩1000mm,钢护筒底部安放在基岩上,并对桩位进行复核,而后采用正常孔径钻至设计桩底标高。
8.根据权利要求1所述的一种地基桩基础成孔施工方法,其特征在于,在所述步骤五中,钢护筒安装过程中,当孔桩长在10~14m范围时,安装9m长钢护筒;当孔桩长超过9m并发现溶洞时,换用大于孔桩直径100mm的钻头钻进并下全钢护筒直至穿透溶洞,同时现场对溶洞填充混凝土。
9.根据权利要求1所述的一种地基桩基础成孔施工方法,其特征在于,在所述步骤六中,扩大头开挖时,包括以下步骤:
步骤1、架设垂直运输架,第一节桩孔成孔后在桩孔上口架设垂直运输支架,垂直运输支架四周底部设置300mm高挡脚板以防止孔口物体掉落对孔内作业人员造成打击伤害;
步骤2、安装电动辘轳以清运渣土;
步骤3、安装吊桶以提升渣土、安装灯具照明施工、安装水泵抽取地下积水水、以及安装软爬梯;
步骤4、人工扩孔,采用旋挖机直接钻到桩孔底标高,然后人工打凿扩大头;或者,采用旋挖机开挖桩孔平直段,扩大头采用水磨钻施工。
10.根据权利要求9所述的一种地基桩基础成孔施工方法,其特征在于,在所述步骤4中,人工扩孔时,嵌岩部分孔桩开挖采用水磨钻施工,包括以下步骤:
步骤(1)、钻取四周岩石:沿桩基孔壁布置取芯点,取芯直径为150mm,取芯圆与锁口内壁相切,取芯圆之间间距为130mm,依次钻取外周岩芯,取出岩芯高500mm,将外周岩芯取完后桩芯岩体***便形成一个环形临空面;
步骤(2)、钻取中间岩石:沿桩孔半径钻取桩芯岩体,将桩芯岩体等分成三等份,每份占桩芯岩体的1/3,以便于岩体破裂;
步骤(3)、手电钻打孔:用手电钻在桩芯岩体上钻眼,再将每等份桩芯岩体岩石分成六等份;
步骤(4)、***钢楔并击打钢楔***岩石:在沿桩基径向手电钻钻出的孔内打入钢楔,用大锤锤击钢楔使桩芯岩体获得一个水平冲击力,在水平冲击力作用下岩石沿铅锤面被拉裂,底部会发生水平剪切破裂,依次***直至该层桩芯岩体全部被破裂以完成一个单循环挖孔桩施工作业;
步骤(5)、人工装渣及电动提升机出渣:一次单循环挖孔桩施工作业后,将水钻钻出的岩芯进行依次出渣,出渣从桩孔的一侧进行,然后***钢楔,击打钢楔***岩石后再次进行出渣;
步骤(6)、桩孔修正及下一次单循环挖孔桩施工:水钻钻芯后桩基孔壁成锯齿状,敲掉侵占桩基空间的锯齿状岩石,通过锁口护桩在桩孔内标岀设计桩中心,检査桩基底部偏位情况并及时纠偏,同时标出下一次单循环挖孔桩外周水钻钻孔取芯位置,进入下一次循环挖孔桩施工,如此循环直至扩大头开挖完成;
步骤(7)、当扩大头达到持力层要求后,进行开挖设计要求的嵌岩深度,采用水磨钻进行人工凿岩,嵌岩深度100cm。
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