一种旋挖钻机干成孔混凝土灌注桩高效施工工艺的制作方法

本发明涉及一种旋挖钻机干成孔混凝土灌注桩高效施工工艺。

背景技术：

旋挖钻孔灌注桩是在我国近期迅速发展起来的先进的桩基施工工法，旋挖钻机施工具有高效、低噪、环保、成孔质量高、机械化程度高等诸多特点；旋挖钻机是这种工法的执行者，无论是国外产品还是国产设备结构形式和工作原理大同小异，旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械，适用于粘性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用。旋挖钻机的额定功率一般为125～450kW，动力输出扭矩为120～400kN·m，最大成孔直径可达1.5～4m，最大成孔深度为60～90m，可以满足各类大型基础施工的要求。该类钻机一般采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测调整、孔深数码显示等，整机操纵一般采用液压先导控制、负荷传感，具有操作轻便、舒适等特点。主、副两个卷扬可适用于工地多种情况的需要。该类钻机配合不同钻具，适用于干式(短螺旋)或湿式(回转斗)及岩层(岩心钻)的成孔作业，还可配挂长螺旋钻、地下连续墙抓斗、振动桩锤等，实现多种功能，主要用于市政建设、公路桥梁、工业和民用建筑、地下连续墙、水利、防渗护坡等基础施工。

目前，国内的旋挖钻孔灌注桩设计和施工大多参照《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)执行，旋挖钻孔灌注桩施工时，在完成一根桩的全部处理后再进行下一根桩的施工，一台桩机同一场地内同时只能进行一根桩的施工处理，这样的施工方式浪费大量的时间，导致工期延长，施工效率低下，若当前桩施工中出现问题，则施工场地只能停工处理，影响施工进程。每根桩执行的流水线式的工艺流程，每根桩成孔完成后，紧接着马上要进行钢筋笼下设、混凝土灌注成桩，必须连续施工，中间不能暂停，不能根据施工现场弹性调整，无法更好的规划施工进程。

我国大量使用旋挖钻机的时间短，缺乏工法的研究，尚未有施工规范；尤其是旋挖钻机干成孔更没有规范、标准可以参照执行，现《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)中，没有专门章节介绍旋挖干成孔施工的内容，造成目前设计、施工只能参照人工挖孔、泥浆护壁成孔等工艺设计和实施，造成了一定程度的混乱。随着近些年地下水开采、地下水位下降，采用旋挖钻机干成孔的施工工法越来越多，因此，进行必要的工法研究相当有必要。旋挖钻机是桩工机械的一个类型，和土木建筑及施工工艺结合的比较紧密，旋挖钻机制造厂的工程技术人员应熟悉基础施工，配合基础施工企业开展钻进工艺的研究，提高旋挖钻机在不同地质条件下的作业性能，适时的制定旋挖钻机产品标准及相关标准；行业协会开展施工经验的技术交流，推动旋挖钻机产品和施工的发展。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种旋挖钻机干成孔混凝土灌注桩高效施工工艺，针对旋挖钻机干成孔灌注桩，批量化成孔、成桩，大大节约人工和机械成本，提高了效率，降低了工程成本。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种旋挖钻机干成孔混凝土灌注桩高效施工工艺，包括以下步骤：

步骤1：对施工场地进行平整处理，在施工场地批量进行测放桩位，确保桩位均处于准确的位置；

步骤2：在桩位处批量进行钻孔至设定孔深，相邻桩位连续施工钻孔；

步骤3：在钻孔内下设钢筋笼；

步骤4：在钻孔处安设串筒和料斗；

步骤5：在钻孔内进行混凝土灌注。

本发明施工工艺的各步骤均为批量化操作，在施工场地批量测放桩位、成孔，相邻桩位、钻孔的施工可以连续进行，无需跳孔施工，大大提高了工作效率；桩位成孔后及时用盖板封闭保护，可以防止孔口杂物掉入孔内；在全部桩位钻孔完成后，再继续批量进行下设钢筋笼、灌注操作，一台吊车可以满足多台旋挖机的工作需求，不仅提高效率，而且能节省设备、材料的使用。

所述步骤1中，平整处理完成后对施工场地进行地基加固预处理。

所述步骤1测放桩位的具体步骤为：

在施工场地设定区域批量完成多排多列桩位测放，桩位确定后，将外部带有标签的钢筋打入地面以下，标签上标识桩号和孔深数据；将桩孔对中装置圆心对准桩孔中心，沿桩孔对中装置外周撒石灰，作为桩孔开钻尺寸线以校核桩位。以多排多列批量测放桩位，可以大幅提升施工效率；进行撒石灰处理，可以确保旋挖钻头开孔时，桩位准确无误。

所述桩孔对中装置包括同心设置的外圆环和内圆环，所述外圆环和内圆环之间连接支架。外圆环与钻孔孔径相同，内圆环可以设置与钻孔中心对应，可以辅助校核桩位是否准确。

所述步骤2中，在施工钻孔至临近设定孔深时，将钻机钻头换为底部带活门的桶式钻头，继续进行钻孔，在已成孔的钻孔的孔口加设盖板以封闭保护。可以确保孔底能清理干净。

所述步骤2中，钻孔完成后，采用吸尘器对钻孔孔底的沉渣进行清理。

所述盖板包括盖板本体，所述盖板本体由铁皮制成，所述盖板本体上表面敷设钢筋网片。盖板由铁皮和钢筋网片制成，轻量化设置，且能很好的封闭钻孔以防止杂物掉入。

优选的，所述步骤3中，待全部桩位均成孔后，将盖板去除，在钻孔内下设钢筋笼。

所述步骤3中，在下设钢筋笼之前，在施工区域四周设置标志杆，标志杆上设置标高刻度，采用拉线的方式控制钢筋笼笼顶标高。确保钢筋笼笼顶标高不会出现偏差。

所述步骤4中，串筒和料斗连接，串筒延伸至钻孔内，料斗连接在串筒顶部，串筒上部与浇筑支架固定，浇筑支架底部支撑在地面上，串筒可在钻孔孔口处调节长度。避免使用密封的导管，节省了频繁在孔口拆卸导管的时间，灌注效率大大提高。

所述步骤5中，进行混凝土灌注时，灌注桩桩顶超灌0.2～0.3m，灌注至桩顶后采用插入式振捣器振捣，确保桩顶混凝土密实。

所述步骤5中，若灌注完成后灌注桩后有负孔，尽快进行覆盖，同时对灌注桩桩头进行保护。避免负孔处人、物掉入其中。

本发明的有益效果为：

本发明的旋挖钻机干成孔工艺，开孔后不用埋设护筒(一般长度2～3m，直径较桩径大20cm左右)，也不需要跳孔施工，节约了钢护筒的材料成本，提高旋挖钻机成孔效率约5％～10％。

本发明按区域批量成孔后，批量下设钢筋笼，吊车效率提高，成本降低，吊车机械费用降低10％左右。

本发明灌注时采用料斗和特制串筒，进行批量灌注，灌注效率提高约10％。

本发明由于批量灌注，混凝土试块按台班或部位留取，人工、试块试验等费用降低约为3％～5％。

本发明的减少桩顶的混凝土超灌，并采用插入式振捣器振捣，不仅确保了桩顶混凝土的质量，而且节约混凝土材料2％～5％。

附图说明

图1为本发明施工工艺的流程示意图；

图2为桩孔对中装置示意图；

图3为盖板示意图；

图4为串筒与料斗配合示意图；

图中，1.内圆环，2.钢筋支架，3.外圆环，4.钢筋网片，5.薄铁皮，6.钻孔，7.料斗，8.浇筑支架，9.串筒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，一种旋挖钻机干成孔混凝土灌注桩高效施工工艺，最大特点是将传统的流水线式的工艺流程转变成批量成孔、批量成桩的工艺流程，大大节约人工和机械成本，提高了效率，降低了工程成本。

本发明的工艺流程为：场地平整——场地预处理——成批测放桩位——成批孔钻进至设计孔深——孔口盖板保护——成批下设钢筋笼——安设串筒及料斗——成批混凝土灌注。

由于是干成孔，不用担心踏孔、沉渣等问题，本发明改变原来的单根桩流水线式的施工工艺，旋挖钻机批量干成孔，考虑下雨、安全隐患及孔口掉渣等问题，成孔后迅速用盖板盖住孔口，待一批桩都成孔后，成批下设钢筋笼，并成批的进行混凝土灌注。此工法提高了效率、大大降低了人工、机械成本，由于是批量灌注，也降低了混凝土的损耗；经现场实践证明，此工艺比传统施工工艺成本降低约25～30％。

具体的施工步骤及施工中的注意事项如下：

1.对施工场地进行平整处理，完成后对施工场地进行地基加固预处理；

为了解决旋挖钻机在成孔过程中可能会发生踏孔的情况，一般在桩基施工前需要对场地进行地基加固预处理，地基加固预处理的方式有分层回填碾压、强夯处理等。

2：在施工场地批量进行测放桩位，采用桩孔对中装置校核桩位；

测放桩位时，将施工场地某个区域成排成列批量进行测放，桩位确定后，用6mm的短钢筋打入地下，短钢筋上有粘贴纸带有标识桩号、孔深等数据，用特制的桩孔对中装置圆心对准桩孔中心，沿外圆环3撒石灰，作为桩孔开钻尺寸线，这样确保旋挖钻头开孔时，桩位准确无误；

如图2所示，桩孔对中装置包括同心设置的外圆环3和内圆环1，外圆环3和内圆环1之间连接钢筋支架2。外圆环3与桩位钻孔孔径相同，内圆环1对准桩位钻孔中心，可以辅助校核桩位是否准确。

步骤3：在桩位处采用钻机批量进行钻孔至设定孔深，在已成孔的钻孔的孔口加设盖板以封闭保护，相邻桩位连续施工钻孔；

由于是旋挖钻机干成孔，所以孔口一般不会出现踏孔等问题，桩位开孔后不需要埋设护筒，只要在钻机钻进过程中做好孔口清理即可；本发明施工工艺不需要埋设护筒；

成批量成孔后，在下设钢筋笼之前，用吸式大功率加长吸管吸尘器，清理孔底少量沉渣；

桩位成孔后，为了安全考虑及防止孔口杂物掉入孔内，在孔口及时用特制盖板进行覆盖，这样不仅消除了安全隐患，即使下雨也不用担心雨水进入孔内；如图3所示，盖板包括盖板本体，盖板本体由薄铁皮5制成，盖板本体上表面敷设钢筋网片4，盖板覆盖在钻孔6孔口处。

由于是钻挖钻机干成孔施工，也不用考虑孔壁踏孔问题，相邻孔可以连续施工，不用像泥浆护壁钻孔灌注桩一样跳挖施工；这样成排成列连续施工较原来的跳孔施工大大提高了工作效率；

旋挖钻机干成孔施工，在施工至快到设计孔深时，钻机钻头换底部带有活门的桶式钻头，这样能确保孔底能清理干净。

步骤4：待全部桩位均成孔后，将盖板去除，在钻孔内下设钢筋笼；

钢筋笼笼顶标高控制：在成批下设钢筋笼之前，在施工区域设置标志杆，标志杆上设置标高刻度，采用拉线的措施控制钢筋笼笼顶标高，确保钢筋笼笼顶标高不会出现偏差；

批量成孔后，在成孔区域合适位置支好吊车，批量下设钢筋笼；由于是批量作业，改变了以往每台桩机配备一台吊车的配置，一台吊车完全可以满足几台旋挖机的要求，且吊车在某一区域，基本不用挪移吊车就能满足要求，效率大大提高，机械设备成本降低10％左右；批量下设钢筋笼，与传统工艺每根桩成孔后马上需要下设钢筋笼存在明显区别；

步骤5：在钻孔处安设串筒和料斗；

批量下设好钢筋笼后，接着在孔内安设料斗和串筒，由于不是水下灌注，所以不用采用密封的导管，采用现场加工的特制的能在孔口控制的串筒即可，节省了频繁在孔口拆卸导管的时间，灌注效率大大提高；传统工艺需要使用密封性较好的导管，本工艺使用串筒即可；

如图4所示，本发明的串筒9和料斗7连接，串筒9延伸至钻孔6内，料斗7连接在串筒9顶部，串筒9上部与浇筑支架8固定，浇筑支架8底部支撑在地面上，串筒9可在钻孔孔口处调节长度。

步骤6：在钻孔内进行混凝土灌注；

旋挖干成孔灌注桩将以往每桩成孔后必须立即灌注改为一批桩成孔后批量灌注；优点在于：以往每桩成孔后即生产混凝土用罐车运至现场，因每桩孔深、成孔过程等差异，混凝土方量很难控制；批量灌注后，可以按这一批桩生产混凝土，灌至最后，控制最后一根桩的混凝土量即可，极大的减少了混凝土的损耗和浪费；

由于是旋挖钻机干成孔，成孔后桩孔内干燥无水，因此桩基混凝土可采用常规混凝土，无需按水下混凝土对塌落度、和易性、每方混凝土水泥用量等做严格要求；

由于批量成孔、批量灌注成桩，混凝土搅拌站生产混凝土也是按照这一批桩来生产混凝土，因此，从技术上，可按照台班或部位留取混凝土试块，无需像水下混凝土灌注那样，每桩留取试块；此项可以减少现场人工成本、试验费用等；

为确保桩顶混凝土达到设计强度，水下混凝土灌注时，规范要求超灌高度宜为0.8～1.0m；规范对干成孔灌注桩桩顶超灌高度未做明确要求，经工程实践证明，干成孔灌注桩桩顶超灌0.2～0.3m即可，灌至桩顶后采用插入式振捣器振捣，确保桩顶混凝土密实；此项能节约混凝土材料2％～5％；如果桩孔管桩后有负孔，灌注完成后尽快进行覆盖，对桩头进行保护，以消除安全隐患。

综述，将传统的流水线式的工艺流程转变成批量成孔、批量成桩的工艺流程，并采取以上技术措施，经实际工程实践证实，综合成本较传统的施工工艺降低约25％～30％。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。