钻孔灌注桩旋挖钻套筒钻进施工方法与流程

本发明涉及钻孔灌注桩施工，特别涉及一种钻孔灌注桩旋挖钻套筒钻进施工方法。
背景技术：
：埋设护筒是钻孔灌注桩施工重要的施工步骤，护筒埋置深度根据施工场地的地质水文条件决定，护筒主要起定位、钻孔导向、保护孔口、隔离孔内孔外表层水等作用。目前埋设大直径长护筒的主要方法有重力压入、射水下沉和振动下沉等，目前国际上主要是利用护筒驱动器，一端连接旋挖钻钻杆，一端连接驱动套筒。但是在含大量石块以及砖块、混凝土建筑垃圾的深厚杂填土层中时施工时，杂填土层在0~6m层厚范围内广泛分布，一般采用换土明挖埋设护筒，然后采用回旋钻机或冲击钻机施工钻孔桩，由于杂填土层厚度在6米左右，不方便换土，因此导致施工困难。技术实现要素：本发明的目的是提供一种钻孔灌注桩旋挖钻套筒钻进施工方法，具有便于将套筒内的土取出的优点。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种钻孔灌注桩旋挖钻套筒钻进施工方法，包括以下步骤：步骤一：施工准备，包括钢筋笼制作、测量定位放样、套筒设计制作；步骤二：旋挖钻机就位，利用旋挖钻机通过套筒连接器带动套筒旋转跟进施工；步骤三：更换钻头；步骤四：套筒内取土、钻孔至设计标高；步骤五：成孔检测；步骤六：清孔、检查沉渣厚度；步骤七：安放钢筋笼、导管；步骤八：检查沉渣厚度、二次清孔；步骤九：水下混凝土浇注；步骤十：旋挖钻拔出套筒；步骤十一：成孔。通过采用上述技术方案，利用旋挖钻机通过套筒连接器带动套筒旋转跟进，使套筒穿越含大量石块以及砖块、混凝土等建筑垃圾的深厚杂填土层，套筒就位后更换常规钻头取土，在套筒内完成取土钻进作业，直至成孔，后续按安装钢筋笼，浇筑水下混凝土，浇筑完毕后利用旋挖钻机拔除套筒成桩，操作简单，施工效率高，成桩质量好，节省成本。本发明进一步设为：步骤一中的套筒包括中空的筒体、周向开设在筒体上端的若干l型槽以及周向焊接在筒体下端的若干切削齿，所述切削齿安装角度的朝向与钻机旋转方向一致。通过采用上述技术方案，切销齿块随旋挖套筒的旋转挤压排石，方便套筒就位后钻头取土。本发明进一步设为：步骤二中的套筒连接器包括旋转齿板、沿旋转齿板周向固定并与l型槽连接的槽口卡板、设置在旋转齿板上端的并与旋挖钻机钻杆采用销轴连接的齿板连接板，所述齿板连接板上开设有供销轴穿过的销孔，所述销轴与销孔紧配合。通过采用上述技术方案，套筒连接器与旋挖套筒l型槽槽口采用咬合连接方式，能使连接器和套筒工作时相互接触，连接紧密，销轴与销孔紧配合，防止套筒连接器与套筒脱离，旋挖钻空钻。本发明进一步设为：所述旋转齿板采用60×60cm厚度40mm的q345钢板制作。通过采用上述技术方案，q345钢板综合力学性能良好，低温性能、塑性和焊接性良好，便于加工，厚度40mm的旋转齿板减小旋转齿板在使用过程中的变形。本发明进一步设为：所述槽口卡板完全卡入套筒的l型槽后，所述槽口卡板延伸出筒体25mm。通过采用上述技术方案，槽口卡板延伸出筒体25mm，减小槽口卡板在带动筒体旋转时滑出l型槽，使得旋挖钻机空钻。本发明进一步设为：步骤二中套筒旋转跟进施工包括，a.旋挖套筒定向，采用全站仪测设桩基中心位置，使旋挖套筒下口中心与桩位中心重合，旋挖套筒定向过程中利用全站仪观测套筒沿线路方向和垂直线路方向的倾斜度；b.旋挖套筒跟进，套筒连接器旋转带动旋挖套筒旋转埋设套筒，钻机转速5~8r/min，钻机套筒顶面高出地下水位2m，并高出施工地面0.3m，其高度应满足孔内泥浆面高度的要求；c.旋挖套筒定向复核，套筒埋设完毕后，对旋挖套筒中心位置及旋挖套筒垂直度进行检查，旋挖套筒中心允许偏差≤±20mm，垂直度≤1%。通过采用上述技术方案，旋挖套筒定向过程中利用全站仪观测套筒沿线路方向和垂直线路方向的倾斜度，确保钻杆轴线与套筒轴线重合，完成旋挖套筒的定向工作，旋挖套筒跟进，旋挖套筒定向复核都利于套筒竖直的插入土层中，利于成孔。本发明进一步设为：步骤四中套筒内取土、钻孔至设计标高具体为：a.套筒埋设后，旋挖钻机缓慢反转使套筒连接器退出l型槽槽口，检查套筒垂直度和孔位偏差；b.拆除套筒连接器与钻杆连接的销轴，销轴拆除轻敲慢拔；卸下套筒连接器，更换正常筒钻钻进取土；c.旋挖钻筒钻进行钻孔取土，取土过程中筒钻合页片张开角不宜过大，遇石块及漂石，采取钻头反转及加大钻机转动扭矩，将其挤压至孔壁外围；d.深厚杂填土层等松散易坍塌地层采用静态泥浆护壁钻进成孔，套筒底部以下淤泥质粉质粘土层钻进是控制钻进参数，保证成孔质量；e.钻进时应先慢后快，泥浆相对密度控制1.05～1.10之间，含砂率不大于2%，钻进过程中保持孔内有规定的水头和要求的泥浆指标，以防坍孔；f.在开始钻进或穿过深厚杂填土层与淤泥质粉质粘土交界处时采用低速钻进，钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度，根据具体情况对钻杆进行竖直度检测；g.在钻进过程中，控制好钻杆的提升速度和下降速度；钻杆升降速度保持在0.75～0.80m/s。通过采用上述技术方案，使得钻杆在取土过程中防止坍孔，保证钻杆竖直移动，提高成孔质量。本发明进一步设为：步骤五中的成孔检测具体为：钻孔成孔后应进行成孔检查，成孔孔位中心位置检测应恢复孔位中心点，采用尺量测定沿线路方向和垂直线路方向位置偏差；成孔孔径检测采用笼式探孔器，成孔倾斜度检测采用笼式检孔器检测，成孔深度检测宜采用测绳直接测量，孔深应沿孔周进行量测，成孔后第一次清孔应符合标准要求。通过采用上述技术方案，成孔孔径检测采用笼式探孔器，以检孔器顺利通过为准，探孔器应慢吊轻放，防止探孔器摆动破坏护壁泥皮，便于后续混凝土浇筑。本发明进一步设为：步骤九中水下混凝土浇注，使用导管灌注，灌注前导管进行试拼试压，不得漏水，试压的水压力为孔底静水压力的1.5倍；导管底端距孔底距离0.3m~0.5m，导管埋置混凝土深度不大于6m，且不小于2m。通过采用上述技术方案，导管灌注之前试拼试压，减小导管在注浆过程中漏液，保证注浆过程的顺利进行。本发明进一步设为：步骤十中旋挖钻拔出套筒具体为按照先旋转，后拔除顺序施工，安装套筒连接器，启动钻挖钻咬合套筒，旋挖钻缓慢旋转，旋转速度不大于5r/min。通过采用上述技术方案，旋挖套筒拔除速度不宜过快，防止对灌注完成的混凝土造成扰动，影响成桩质量，同时测量旋挖套筒内混凝土沉降情况。综上所述，本发明具有以下有益效果：在含大量石块以及砖块、混凝土等建筑垃圾的深厚杂填土层中钻孔取土时，通过利用旋挖钻机带动套筒旋转跟进施工，随后更换钻头，方便套筒内取土、钻孔至设计标高，操作简单，施工效率高，成桩质量好，节省成本。附图说明图1是本实施例钻孔灌注桩旋挖钻套筒钻进施工方法示意图；图2是本实施例用于体现套筒的结构示意图；图3是图2中a部的放大结构示意图；图4是本实施例中套筒旋转跟进施工方法示意图；图5是本实施例中套筒内取土、钻孔至设计标高的施工方法示意图。图中，1、筒体；11、l型槽；12、切削齿；13、旋转齿板；14、槽口卡板；15、齿板连接板；16、销轴；17、销孔。具体实施方式以下结合附图对本发明作进一步详细说明。一种钻孔灌注桩旋挖钻套筒钻进施工方法，如图1，包括以下步骤：步骤一：施工准备，包括钢筋笼制作、测量定位放样、套筒设计制作。如图2，套筒设计制作：套筒包括中空的筒体1、周向开设在筒体1上端的若干l型槽11（如图3）以及周向焊接在筒体1下端的若干合金钢切削齿12，切削齿12安装角度的朝向与钻机旋转方向一致，防止套筒旋转时切削齿12掉落。如图3，旋挖套筒应具有足够的刚度和强度，选用δ=20mm的q345钢板加工，制作完成后套筒长6m，内径φ0.87m，比桩径大7cm。旋挖套筒上口采用切割机沿旋挖套筒环向切割15×10cm相邻中心间距为47cm的l型槽11。切削齿12采用牙轮形状的高强度高韧性硬质合金齿，沿套筒环向布置6个，中心间距45.5cm；切削齿12镶嵌于套筒底部，采用普通电弧焊进行焊接，焊接电流稳定，确保焊缝无夹渣、气孔、裂纹等缺陷。步骤二：如图1，旋挖钻机就位，旋挖钻机型号为fr360d，利用旋挖钻机通过套筒连接器带动套筒旋转跟进施工。旋挖钻机就位具体为：钻机准备就位，钻机行走前检查安全销的锁固情况，钻机就位过程中可采取防倾斜措施；钻机行驶到要施工的孔位，调整桅杆角度，操作卷扬机，将钻头中心与钻孔中心对准，并放入孔内，调整钻机垂直度参数，使钻杆垂直，钻杆倾斜率小于1%。套筒连接器中心与孔位中心的偏差不得大于20mm；钻机就位后进行试运转，运转正常后更换套筒连接器，提升套筒连接器咬合套筒槽口，对准桩位，准备套筒跟进施工。如图3，套筒连接器包括旋转齿板13、沿旋转齿板13周向固定并与l型槽11连接的槽口卡板14、设置在旋转齿板13上端的并与旋挖钻机钻杆采用销轴16连接的齿板连接板15，齿板连接板15上开设有供销轴16穿过的销孔17，销轴16与销孔17紧配合。如图3，旋转齿板13采用60×60cm厚度40mm的q345钢板制作，q345钢板综合力学性能良好，低温性能、塑性和焊接性良好，便于加工，在旋转齿板13上，沿旋转齿板13中心位置环向安装焊接的槽口卡板14，槽口卡板14长18cm，宽3cm，槽口卡板14安装焊接位置与旋挖套筒上口l型槽11口对应，完全卡入旋挖套筒的l型槽11口后，槽口卡板14外露25mm。如图3，套筒连接器与旋挖套筒的l型槽11槽口采用咬合连接方式，能使套筒连接器和套筒工作时相互接触，连接紧密，齿板连接板15与旋挖钻机钻杆采用销轴16连接，销轴16连接处还可以设置锁紧装置（图中未示出），如锁紧装置为螺纹连接在销轴16伸出齿板连接板15两端的锁紧螺母，防止套筒连接器与套筒脱离，旋挖钻机空钻。如图4，旋挖套筒跟进施工：a.旋挖套筒定向，采用全站仪测设桩基中心位置，使旋挖套筒下口中心与桩位中心重合，旋挖套筒定向过程中利用全站仪观测套筒沿线路方向和垂直线路方向的倾斜度，确保钻杆轴线与套筒轴线重合，完成旋挖套筒的定向工作；b.旋挖套筒跟进，套筒连接器旋转带动旋挖套筒旋转埋设套筒，钻机转速5~8r/min。钻机套筒顶面高出地下水位2m，并高出施工地面0.3m，其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求；c.旋挖套筒定向复核，套筒埋设完毕后，对旋挖套筒中心位置及旋挖套筒垂直度进行检查，旋挖套筒中心允许偏差≤±20mm，垂直度≤1%。如图1，步骤三：更换钻头。步骤四：套筒内取土、钻孔至设计标高，如图5，具体操作为：a.套筒埋设后，旋挖钻机缓慢反转使套筒连接器退出槽口，检查套筒垂直度和孔位偏差；b.拆除套筒连接器与钻杆连接的销轴，销轴拆除轻敲慢拔，防止销轴突然掉出销孔；卸下套筒连接器，更换正常筒钻钻进取土；c.旋挖钻筒钻进行钻孔取土，取土过程中筒钻合页片张开角不宜过大，遇石块及漂石，采取钻头反转及加大钻机转动扭矩，将其挤压至孔壁外围；d.深厚杂填土层等松散易坍塌地层采用静态泥浆护壁钻进成孔，套筒底部以下淤泥质粉质粘土层钻进是控制钻进参数，保证成孔质量；e.钻进时应先慢后快，泥浆相对密度控制1.05～1.10之间，含砂率不大于2%。钻进过程中保持孔内有规定的水头和要求的泥浆指标，以防坍孔；f.在开始钻进或穿过深厚杂填土层与淤泥质粉质粘土交界处时采用低速钻进。钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度，根据具体情况对钻杆进行竖直度检测，防止钻杆因不可控制因素而变动，影响成孔质量；g.在钻进过程中，控制好钻杆的提升速度和下降速度。钻斗升降速度保持在0.75～0.80m/s。如图1，步骤五：成孔检测，具体为，钻孔成孔后应进行成孔检查，成孔孔位中心位置检测应恢复孔位中心点，采用尺量测定沿线路方向和垂直线路方向位置偏差。成孔孔径检测采用笼式探孔器，以检孔器顺利通过为准，探孔器应慢吊轻放，防止探孔器摆动破坏护壁泥皮。成孔倾斜度检测可采用笼式检孔器检测。成孔深度检测宜采用测绳直接测量，孔深应沿孔周进行量测。成孔后第一次清孔应符合标准要求。步骤六：清孔、检查沉渣厚度。步骤七：安放钢筋笼、导管。钢筋笼采用专用运输车运至施工现场，筋笼吊放前做好各项准备工作，将附着在钢筋笼上的泥土清除干净，缩短钢筋笼安放时间。筋笼吊放，可用双吊点或单吊点，吊点位置应恰当，一般在箍筋处，对于直径较大的钢筋笼，可采取措施对起吊点予以加强，以保证钢筋笼起吊时不致变形，吊放入孔时应对准钻孔中心缓慢下放至设计标高。若遇阻应停止下放，查明原因进行处理。严禁高起猛落、碰撞和强行下放。筋笼安装到位，检查无误后应采取可靠定位措施，防止混凝土浇筑过程中钢筋骨架上浮或下沉。步骤八：检查沉渣厚度、二次清孔。步骤九：水下混凝土浇注。水下混凝土浇筑使用导管灌注，灌注前导管进行试拼试压，不得漏水，试压的水压力为孔底静水压力的1.5倍。导管底端距孔底距离0.3m~0.5m，导管埋置混凝土深度不大于6m，且不小于2m。水下混凝土具有良好的流动性，坍落度一般要求在200~220mm；混凝土施工应连续，中途不得停顿。并应尽量缩短拆除导管的间断时间，每根桩的浇筑时间不应太长，宜在2h内浇筑完成。步骤十：旋挖钻拔出套筒。套筒拆除在混凝土初凝后，终凝前进行，采用旋挖钻拔除套筒，按照先旋转，后拔除顺序施工，安装套筒连接器，启动钻挖钻咬合套筒，旋挖钻缓慢旋转，旋转速度不宜大于5r/min，旋挖套筒拔除速度不宜过快，防止对灌注完成的混凝土造成扰动，影响成桩质量，同时测量旋挖套筒内混凝土沉降情况。套筒拔除后，检查套筒连接器筒钻旋转齿板13与槽口卡板14焊接状态，产生裂缝处及时加焊补强。步骤十一：成孔。利用旋挖钻机通过套筒连接器带动套筒旋转跟进，使套筒穿越含大量石块以及砖块、混凝土等建筑垃圾的深厚杂填土层，套筒就位后更换常规钻头取土，在套筒内完成取土钻进作业，直至成孔，后续按安装钢筋笼，浇筑水下混凝土，浇筑完毕后利用旋挖钻机拔除套筒成桩，操作简单，施工效率高，成桩质量好，节省成本。在整个施工过程中，经常检查钻头直径，磨损严重及时焊补，确保钻头直径满足施工要求。通过丈量钻具和测绳测量两种方法来检查成孔深度，确保桩长不小于设计桩长。钻进中及成孔后，利用比重计、泥浆含砂量计、泥浆粘度计检测泥浆性能指标，及时调整泥浆性能，特别是终孔时清孔的泥浆有关指标须达到规范要求。所有钢材进场须有进场质量证明，并进行复检，钢筋接头采用电弧焊焊接，并送检及随时抽检,钢筋笼加工尺寸须严格按照设计进行，有关尺寸偏差须满足规范要求。进人施工现场的人员必须严格遵守施工现场安全管理规定，戴安全帽，非施工人员不准进人施工现场。现场施工用电有专人管理，配电箱、电焊机等设备均设置接地，安装漏电保护装置，防止雨天短路。施工使用的工具，设备应进行检查，安全装置齐全，旋挖钻主卷扬具有“自由下放”功能，保证钻进速度与钢丝绳同步，操作方便自如。钻孔机械就位后，应对钻机及配套设备进行全面检查。钻机安设必须平稳、牢固。避免钻机在10°以上的斜坡上作业，不要在斜坡上旋转机器、转向、丁字方向上行驶，以防发生倾覆危险。钻机在软弱的地面上行走、钻孔，应采用钢制路基箱或者敷设钢板。钻孔作业人员注意孔内地层变化情况及机器运转情况，出现异常，立即停钻。钻机停钻，必须将钻头提出孔外，不得滞留孔内，同时覆盖井口。在施工中产生的废油、废水、废渣按指定地点排放，以避免污染空气和水源，钻孔封孔时的泥浆，应通过泥浆循环净化系统进行回收和利用，并注意防止或减少环境污染。施工场地布置合理，设置沉淀池，洗车台等，对施工场地来往车辆清洗，车辆人员进出场进行实名登记。对清理场地的表层腐植土等废料，要及时运到指定的地点进行废弃。钻孔中取出的渣土及时运出场地，保持场地整洁。现场施工材料堆放要整齐，做到横成排、竖成行、散体材料必要时要砌池堆放，材料要设立栏杆堆放。选用节能环保机械设备，采取隔离噪音措施，降低噪音，减少对周边环境影响。以下是采用常规方法和本方法加工15m桩长的对比表：项目桩长钻孔时长设计方量实际方量充溢系数常规方法157.377.8412.31.57本方法151.467.848.21.05采用常规方法施工，实际混凝土灌注方量按平均值12.3m³计算，需c35混凝土5178.3m³，采用本方法施工桩基，实际灌注方量按平均值8.2m³计算，需c35混凝土3452.2m³。本方法节约混凝土1726.1m³，节约工时2105h，节约成本60.6万元，减少了的机械台班使用费，提高了工作效率，运用本方法施工取得了优异的经济效益，且保证了成桩质量，加快了工程进度。解决了施工进度缓慢的问题，加快了工程进度，为周边城市居民较早提供了安静的生活环境，构建了和谐的外部社会施工环境。同时套筒和套筒连接器能够重复使用，提高了材料的使用率，降低了钢材能耗，提高了施工作业的安全性，取得了良好的社会效益。本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。当前第1页12