专利名称：方形、矩形钻孔灌注桩成孔的方法
技术领域：
本发明涉及一种灌注桩成孔的方法，特别是一种方形、矩形钻孔灌注桩孔的方法。
背景技术：
随着改革开放国民经济的快速发展，国内各港为满足船舶大型化的要求，纷纷建 设大型深水泊位。唐山港是以地下连续墙板桩码头为主在粉砂质海岸建港的一个典范，作 为三大码头结构型式之一的板桩码头结构在码头深水化、大型化的进程中却遇到了极大的 困难，主要是板桩断面难以满足深水码头急剧增大的弯矩要求。一般传统的做法主要有1.导管气举反循环成槽工法传统的方桩、矩形桩成孔工法是沿用了我公司专有的导管气举反循环成槽工艺， 将其稍加改造后运用到了方桩、矩形桩成孔的施工上。工序为先用单头潜水钻机或旋挖钻 机钻一等于方形、矩形桩短边尺寸的先导孔，然后安放喷导管、双头钻，沿一个方向进行钻 进，钻进完成后，改换修槽钻具对没有切削掉的土体进行扩孔切削修槽。修槽结束后沿另一 方向按上述方法完成钻进、扩孔修槽作业。最后进行清渣换浆，完成整棵桩的成孔施工。其 方形或矩形桩成孔工序及工艺流程如下先在方桩截面内施工一先导孔，吊装双头钻气举反循环成槽机沿桩截面的一方向 进行施工作业，吊装冲击扩孔修槽钻具进行孔壁整修施工作业，调整双头钻气举反循环成 槽机施工方向沿桩截面的另一方向进行施工作业，吊装冲击扩孔修槽钻具进行孔壁整修施 工作业。经过以上工序形成符合设计要求桩体截面，吊装双头钻气举反循环成槽机沿桩截 面的一方向进行施工作业，吊装冲击扩孔修槽钻具进行孔壁整修施工作业，调整双头钻气 举反循环成槽机施工方向沿桩截面的另一方向进行施工作业，吊装冲击扩孔修槽钻具进行 孔壁整修施工作业，经过以上工序形成符合设计要求桩体截面。传统工艺成槽施工过程先导孔施工，吊装成孔就位施工，经双头钻成孔，吊装孔 修壁整机具就位施工，修整机具施工，吊装成孔机具调头施工，再经双头钻成孔，吊装孔修 壁整机具就位施工，修整机具施工，经清渣换浆，成孔施工结束。该工法存在如下缺点由于传统工法移植于地下连续墙成槽工艺，而方桩、矩形桩却存在着数量大、截面 小、桩身较长的特点。在方桩、矩形桩施工中沿用地下连续墙成槽的施工工艺，需要反复吊 装安放喷导管、双头钻及修槽钻具等施工机具才能完成方桩或矩形桩桩体的钻进及切削作 业，因此除进度不能满要求外，其成孔质量也难以保证。通过统计分析可以看出，吊装机具 设备占去了一半的时间，造成了成孔时间较长，效率较低。2.液压抓斗法与液压抓斗成槽的方法一样，采用液压抓斗进行方形、矩形钻孔 灌注桩的成孔施工。要求抓斗的外形尺寸与桩的断面尺寸一致，抓斗成孔做到一次成型。成 孔效率较高，但实际应用受到很大的局限①单机成本高实际效率与单机成本相比造成施工费用提高，施工成本加大。
②适应性差桩断面随结构受力、平面布置千变万化，抓斗必须与之配套。因液压 抓斗斗体加工复杂、加工成本较大，使之适应桩断面变化的情况较差。③如遇桩断面较小，单斗体抓孔实施比较困难。为了解决这一长期困扰水运工程界的难题，中交第一航务工程勘察设计院有限公 司会同科研、监测、施工单位，在业主的大力支持下构思半遮帘式、遮帘式、分离卸荷式板桩 码头新结构，如何实现对板桩码头结构深水化技术加以突破，利用我公司曾获得的“地下连 续墙导管反循环成槽工法的装置”(专利号=87102552. 3)的专利技术以及“方形、矩形钻孔 灌注桩成孔组合钻具”(专利号=200720099780. 5)专利技术，结构中采用了大量的受力性 能好的矩形、方形断面的钻孔灌注桩，而研发一种适应性强的板桩码头新结构型式的施工 方法。
发明内容
本发明的目的在于适应板桩码头新结构型式的广泛应用，为大量方形、矩形钻孔 灌注桩的施工，提供一种简便、快捷、高效、适应性强、成本低的方形、矩形钻孔灌注桩成孔 的方法。该种断面型式的钻孔灌注桩不仅仅局限于板桩码头，在其他领域的结构基础中也 可以广泛的应用。为实现上述目的，本发明提供了一种方形、矩形钻孔灌注桩成孔的方法，该方法包 括有以下步骤①根据方形、矩形钻孔灌注桩的断面尺寸，确定组合钻具尺寸及先导孔的直径；所 述先导孔为在所述方桩、矩形钻孔灌注桩的中心施打一直径小于或等于所述方桩、矩形钻 孔灌注桩体短边的先导孔，该先导孔深等于设计桩深；②按照步骤①确定的先导孔直径，采用工程钻机或旋挖钻机施工先导孔；③沿挖好的先导孔的中心插入安放反循环喷导管及步骤①确定的组合钻具，采用 成孔台车一次完成方形、矩形钻孔灌注桩的成孔；所述成孔过程是由对称固定在组合钻具 上的多台钻机沿喷导管下行旋转切削土体，并且在下行旋转过程中，由镶嵌在组合钻具上 的切削刀片将剩余的土体切削形成符合设计要求的方桩桩体截面。本发明的效果是该方法由于采用了方形、矩形钻孔灌注桩成孔组合钻具及“导管 反循环成槽工法“的综合应用，方形、矩形钻孔灌注桩的成孔工序大大简化，在完成先导孔 的前提下一次完成方形、矩形钻孔灌注桩的成孔工作，成孔质量、垂直度有了很大的提高。 工效的提高及工艺的改进，节约了护壁泥浆的用量，实现了工效、质量、成本的三赢。它打破 了传统钻孔灌注桩唯一圆形截面的简单型式，适应于方形、矩形截面钻孔灌注桩等多种型 式的成孔。该截面型式较传统型式截面具有更大的抗弯模量，对于抗水平力的钻孔灌注桩 断面型式更趋合理，具有更好的性价比。当前施工领域没有一种专用设备可以适应方形、矩 形钻孔灌注桩成孔施工，该发明的诞生是对传统钻孔灌注桩施工工法的一项重大突破。
图1为本发明的方形、矩形钻孔灌注桩成孔过程图——形成先导孔；图2为本发明的方形、矩形钻孔灌注桩成孔过程图——确定组合钻具的尺寸；图3为本发明的方形、矩形钻孔灌注桩成孔过程图——完成方形、矩形钻孔灌注桩的成孔工作。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的方形、矩形钻孔灌注桩成孔的方法运用进一步说明。本发明的方形、矩形钻孔灌注桩成孔的方法基于的原理为采用“方形、矩形钻孔 灌注桩成孔组合钻具”(专利号=200720099780. 5)专利技术，对导管气举反循环工法进行 改进，将钻进成孔和孔壁修整两道工序合二为一，双头钻改为多头钻，并围绕中间的喷导管 对称布置。在钻进成孔的同时，设在多头钻钻架上垂直切削刀片同时对周边及四角剩余的 土体进行切削，这样可一次完成方桩、矩形桩的成孔作业。本发明的方形、矩形钻孔灌注桩成孔的方法，该方法包括有以下步骤①根据方形、矩形钻孔灌注桩的断面尺寸，确定组合钻具尺寸及先导孔的直径；所 述先导孔为在所述方桩、矩形钻孔灌注桩的中心施打一直径小于或等于所述方桩、矩形钻 孔灌注桩体短边的先导孔，该先导孔深等于设计桩深；②按照步骤①确定的先导孔直径，采用工程钻机或旋挖钻机施工先导孔；③沿挖好的先导孔的中心插入安放反循环喷导管及步骤①确定的组合钻具，采用 成孔台车一次完成方形、矩形钻孔灌注桩的成孔；所述成孔过程是由对称固定在组合钻具 上的多台钻机沿喷导管下行旋转切削土体，并且在下行旋转过程中，由镶嵌在组合钻具上 的切削刀片将剩余的土体切削形成符合设计要求的方桩桩体截面。本发明的方形、矩形钻孔灌注桩成孔的方法详细施工步骤如下1.护筒埋设或导墙施工在桩位上埋设提前准备好的钢护筒或在桩位轴线上施 工导墙，导墙可以是独立的以每根桩为单位布置，也可以沿桩轴线施工通长导墙，若桩距较 近时。护筒和导墙主要是起到防止成孔过程中孔口的坍塌、容储泥浆以及钢筋安放定位等 作用。若表层为松散、软弱土层，尚需进行对表层换填压实等处理。2.导孔施工根据方形、矩形钻孔灌注桩的断面尺寸确定先导孔的直径，以桩断 面的形心为中心施工导孔，孔深与桩深一致。可采用工程钻机或旋挖钻机等单孔钻机在泥 浆护壁的前提下施工钻出一直径小于或等于矩形桩短边的单孔至设计桩深，如图1所示。3.组合钻具尺寸的确定根据桩断面尺寸及先导孔的直径确定组合钻具的尺寸 及组合钻具钻头的尺寸，如图2所示，使得图中的阴影部分的面积最小，以利于组合钻具的 切削。组合钻具的特点是结构简单、加工容易快捷、成本低廉，适应桩断面的变化现场加工 制造。4.铺设轨道，安放成孔台车，在先导孔内安放喷导管及组合钻具，在成孔台车的操 控下组合钻具一次完成方形、矩形钻孔灌注桩的成孔、切削工作，完成方型、矩型灌注桩成 孔施工，如图3所示。成孔施工的具体过程为对称固定在组合钻具上的多台钻机沿喷导管 下行旋转切削土体，并且在下行旋转过程中，由镶嵌在组合钻具上的切削刀片将剩余的土 体切削形成符合设计要求的方桩桩体截面。5.静置、清孔换浆，检测泥浆指标及沉渣，满足规范及设计要求后进行下一道工序 的施工。由于成孔工序的简化，施工效率大大提高，同时由于方形、矩形钻孔灌注桩的成孔 的一次成型，成孔质量、垂直度有了明显提高，工效的提高及工艺的改进，节约了护壁泥浆的用量，实现了工效、质量、成本的三赢。 本发明在工程施工中的广泛应用，大大提高了“方形、矩形断面方形、矩形钻孔灌 注桩”的施工效率，既保证了质量又降低了施工成本，同时也为设计新结构的创新提供了施 工技术方面的支持。
权利要求
一种方形、矩形钻孔灌注桩成孔的方法，该方法包括有以下步骤①根据方形、矩形钻孔灌注桩的断面尺寸，确定组合钻具尺寸及先导孔的直径；所述先导孔为在所述方桩、矩形钻孔灌注桩的中心施打一直径小于或等于所述方桩、矩形钻孔灌注桩体短边的先导孔，该先导孔深等于设计桩深；②按照步骤①确定的先导孔直径，采用工程钻机或旋挖钻机施工先导孔；③沿挖好的先导孔的中心插入安放反循环喷导管及步骤①确定的组合钻具，采用成孔台车一次完成方形、矩形钻孔灌注桩的成孔；所述成孔过程是由对称固定在组合钻具上的多台钻机沿喷导管下行旋转切削土体，并且在下行旋转过程中，由镶嵌在组合钻具上的切削刀片将剩余的土体切削形成符合设计要求的方桩桩体截面。
全文摘要
本发明提供一种方形、矩形钻孔灌注桩成孔的方法，该方法包括有以下步骤根据方形、矩形钻孔灌注桩的断面尺寸，确定组合钻具尺寸及先导孔的直径；该先导孔深等于设计桩深；按照上步骤确定的先导孔直径，采用工程钻机或旋挖钻机施工先导孔；沿挖好的先导孔的中心插入安放反循环喷导管及上步骤确定的组合钻具，采用成孔台车一次完成方形、矩形钻孔灌注桩的成孔。本发明的效果是该方法在完成先导孔的前提下一次完成方形、矩形钻孔灌注桩的成孔工作，成孔质量、垂直度明显提高，成孔截面型式较传统型式截面具有更大的抗弯模量，节约了护壁泥浆的用量，实现了工效、质量、成本的三赢。
文档编号E02D5/36GK101876172SQ201010163340
公开日2010年11月3日 申请日期2010年5月6日 优先权日2010年5月6日
发明者崔延柱, 徐德生, 李瑞祥, 田自民, 申立明 申请人:天津深基工程有限公司;中交第一航务工程勘察设计院有限公司