涉及深层混凝土块、碎石层的旋挖钻孔施工方法及专用旋挖钻孔设备与流程

[0001]
本发明涉及一种灌注桩施工旋挖钻孔施工技术，具体是一种涉及深层回填混凝土块、碎石层的旋挖钻孔施工方法。


背景技术：

[0002]
传统的干作业成孔灌注桩施工是在地下水位以上部位粘性土层、沙土层、粉质性粘土层或杂填土、风化岩石层中开挖灌注桩施工孔。现有技术中有两种挖孔方式，一种是机械钻孔(扩底)灌注桩，另一种是人工挖孔灌注桩。人工挖孔容易在施工过程中发生人员伤亡，施工危险系数较大。旋挖钻机施工便捷，安全性高，成孔效率高，成为现行施工中最常用的一种钻孔方式。
[0003]
当遇到回填土层厚(普遍超过十米)，且回填土层下有1-3米混凝土块、碎石等建筑垃圾时，通过现有钻孔机械很难直接穿透，往往导致无法进行。传统施工中若遇此情况，处理方法一：扩大开挖面积，将混凝土块、碎石层全部取出。成孔后再分层回填，回填层需要进行震动压实。此处理方法开挖面积范围内放坡系数较大，回填层无法达到原有土层沉积密实效果，土体稳定性无法得到保证，对邻近建筑物造成基础安全扰动；处理方法二：采用冲击成孔方式，冲击成孔虽能穿透孤石、风化岩和旧基础等地层结构，但冲击振锤产生的噪音和对土体扰动相对较高，不适用于市区及工业建筑厂区内。施工进还需配置泥浆，防止塌孔和钢丝绳晃动，施工安全系数低。


技术实现要素：

[0004]
本发明针对现有技术中的问题，提供一种能够保证工程施工质量，安全性能高，成桩效率快，还能减少对周围建筑物产生的影响的钻孔施工方法。
[0005]
本发明提供的涉及深层混凝土块、碎石层的旋挖钻孔施工方法，具体工艺步骤如下：
[0006]
1.首先将旋挖钻机、主卷扬、动力头、钻机钻杆以及捞沙钻头依次安装就位，然后进行桅杆倾斜度检测，复核桩位后埋设护筒，将钻机对准桩位点进行旋挖钻进；
[0007]
2.当钻进深层至回填混凝土块、碎石层时，将捞沙钻头换成螺旋钻头，旋挖钻机加压增大扭矩，子弹头截齿的锥形切削面能将粒径较大的碎石搅动稀松，并使尺寸较大的混凝土块破裂；
[0008]
3.混凝土块、碎石层破裂后，将螺旋钻头换用截齿硬岩取芯钻头跟进碎石层；通过钻机加压，增大扭矩，将碎石块以及挤密在钻孔侧壁的碎石全部带出钻孔外；
[0009]
4.混凝土块、碎石层穿透后，将截齿硬岩取芯钻头更换为捞沙钻头继而进行钻进成孔，实现快速钻掘。
[0010]
本发明根据不同地质，不同的施工目的更换不同的钻头，使钻孔有效的穿过不良地质层，顺利完成了灌注桩快速进尺任务。本施工方法具有施工速度快，噪音小，辅助设备
少，节约能源，提高成孔质量，适应能力强等特点，尤其适用于施工场地小，文明施工、环保要求高的城市建筑及工业建筑中。
[0011]
本发明还提供了上述施工方法的专用旋挖钻孔设备，包括旋挖钻机、主卷扬、动力头、钻杆以及钻头，钻头分为岩石螺旋锥钻头、截齿硬岩取芯钻头、捞沙钻头三种，其中，
[0012]
岩石螺旋锥钻头上端是与钻杆相连的连接端，连接端上套装钻杆弹簧，连接端以下设置螺旋锥型钻头，螺旋锥型钻头包括两片螺旋叶片，螺旋叶片边沿设置的切削具为子弹头型截齿，截齿沿叶片走向间距100mm设置一个；
[0013]
截齿硬岩取芯钻头上端是与钻杆相连的连接端，连接端上套装钻杆弹簧，连接端之下为筒状钻头，该截齿硬岩取芯钻头为环状筒体，筒体底部设人字形切削具，切削具以及筒体的环状底部设置子弹头型截齿，截齿沿结构走向间距100mm设置一个；
[0014]
捞沙钻头上端是与钻杆相连的连接端，连接端上套装钻杆弹簧，连接端之下为筒状钻头，筒状钻头的筒身两侧设进沙口，筒状钻头底部设有单底板，单底板包括与筒身固接的装半圆形固定板以及相对于固定板径向转动的半圆形旋转板；旋转板同固定板相对的侧面设置耐磨合金钢铲式斗齿。
[0015]
该旋挖钻孔设备满足根据不同地质施工，不同的施工目的的需求，更换不同的钻头，有效穿透硬地层。节约能源，提高成孔质量，工程适应能力强。
附图说明
[0016]
图1为螺旋钻头；
[0017]
图2为截齿硬岩取芯钻头结构示意图；
[0018]
图3为捞沙钻头结构示意图；
[0019]
图4为钻头初步入土施工示意图；
[0020]
图5螺旋钻头破混凝土块/碎石层施工示意图；
[0021]
图6取芯钻头清碎块施工示意图；
[0022]
图7钻孔穿透混凝土块/碎石层施工示意图。
具体实施方式
[0023]
本发明涉及干作业成孔灌注桩旋挖钻机在深层混凝土块、碎石层施工方法，本发明主要施工设施包括:
[0024]
一、三一重工sr220c旋挖钻机，其钻孔直径600-2300mm、最大钻孔深度66000mm，最大加压力180kn。
[0025]
二、主卷扬，该主卷扬提升力240kn，钢丝绳直径28mm，卷扬速度70m/min。
[0026]
三、动力头，其最大输出扭矩220kn.m。
[0027]
四、钻杆，其直径为440mm。
[0028]
五、如图1所示，岩石螺旋锥钻头4，其上端是与钻杆1相连的连接端3，连接端3上套装钻杆弹簧2，连接端以下设置螺旋钻头，钻头外形为螺旋锥型，螺旋钻头包括两片螺旋叶片，螺旋叶片边沿设置的切削具为子弹头型截齿5，子弹头型截齿沿叶片走向间距100mm设置一个。
[0029]
六、如图2所示，截齿硬岩取芯钻头6，其上端是与钻杆1相连的连接端3，连接端3上
套装钻杆弹簧2，连接端3之下为筒状钻头，该截齿硬岩取芯钻头为环状筒体，筒体底部设人字形切削具7，切削具7以及筒体的环状底部设置子弹头型截齿，截齿5沿结构走向间距100mm设置一个。为加强截齿硬岩取芯钻头6的筒体钢度，筒体上设有螺旋设置的筒身焊接条8。
[0030]
七、如图3所示，双边进土斗齿捞沙钻头9，其上端是与钻杆1相连的连接端3，连接端3上套装钻杆弹簧2，连接端3之下为筒状钻头，筒状钻头的筒身两侧设进沙口91，筒状钻头底部设有单底板，单底板包括与筒身固接的装半圆形固定板10以及相对于固定板10径向转动的半圆形旋转板12。旋转板12旋转至与固定板10重叠的状态，捞沙钻头底部则出现下进沙口，可大幅度加快吸沙速度；当旋转板12旋转至全部露出固定板10则为关闭下进沙口，此时为筒状钻头装满沙土的状态。旋转板12同固定板11相对的侧边设置耐磨合金钢铲式斗齿11。
[0031]
具体的，双边进土斗齿捞沙钻头9的筒状钻头底部中心轴所在位置设有转轴13；旋转板12与转轴13相连，转轴13通过电机驱动。本发明的捞沙钻头在筒身一侧还设计有控制下进沙口开合的控制销14，当捞沙钻头将沙土提出钻孔后，打开该控制销14，下进沙口还能快速卸沙。
[0032]
本发明为旋挖钻机配置了多种钻头，施工过程中针对不同地层的地质、再结合不同的施工目的选用不同的钻头。例如当需要进行回填层或原状土层钻孔时采用捞沙钻头旋转挖孔。例如遇硬岩层、混凝土块/碎石层则采用螺旋钻头引碎混凝土块石及碎石。例如当需要将硬岩层、混凝土块/碎石层已经引碎的石块取出时，采用取芯钻头将石块全部取出。
[0033]
本发明提供的施工方法是在施工中合理的选用相应钻头，提高施工效率、降低成本、缩短工期等，保证灌注桩成孔质量。
[0034]
本发明提供的涉及深层回填混凝土块、碎石层的旋挖钻孔施工方法，结合图4-7，具体工艺步骤如下：
[0035]
1.首先将三一重工sr220c旋挖钻机、主卷扬、动力头、钻机钻杆以及捞沙钻头(杂填土及原状土层首先选用捞沙钻头钻进)依次安装就位，然后进行桅杆倾斜度检测。复核桩位后埋设护筒，将钻机对准桩位点进行旋挖钻进。
[0036]
2.当钻进深层回填混凝土块、碎石层将捞沙钻头换成螺旋钻头，旋挖钻机加压增大扭矩，子弹头截齿的锥形切削面能将粒径较大的碎石搅动稀松，并使尺寸较大的混凝土块破裂，螺旋叶片可以带出部分碎石。螺旋钻头的钻进原理在于形成锥形扩散，目的使碎石块整体破裂。
[0037]
3.混凝土块、碎石层破裂后，将螺旋钻头换用截齿硬岩取芯钻头跟进碎石层；通过钻机加压，增大扭矩，将碎石块以及挤密在钻孔侧壁的碎石全部带出钻孔外。截齿硬岩取芯钻头形成整体切削式，保证桩径及桩身垂直度质量，钻进效果大幅度提高。
[0038]
4.混凝土块、碎石层穿透后，将截齿硬岩取芯钻头更换为捞沙钻头继而进行钻进成孔，实现快速钻掘。
[0039]
该方法是在以往的基础上改进了旋挖钻机钻头装置及施工工序，克服了深层回填混凝土块(30cm-50cm)、碎石层旋挖钻孔施工缓慢的方法。本发明根据不同地质，不同的施工目的更换不同的钻头，使钻孔有效的穿过不良地质层，顺利完成了灌注桩快速进尺任务。本施工方法具有施工速度快，噪音小，辅助设备少，节约能源，提高成孔质量，适应能力强等
特点，尤其适用于施工场地小，文明施工、环保要求高的城市建筑及工业建筑中。