一种坚石岩层桩基施工工艺制造技术

本申请涉及桩基领域，具体公开了一种坚石岩层桩基施工工艺，其包括以下步骤：S1.桩基防护；S2.土层钻孔；S3.倾斜岩面探测，采集探杆环绕钢护筒内壁移动时的竖直位移数据；S4.倾斜岩面数据模拟，将探杆下放至抵紧斜岩层面时的点定为原点，以探杆沿钢护筒内壁转动角度为横坐标，以探杆在竖直方向上的移动行程为纵坐标，绘制用于展示倾斜岩面角位曲线的坐标图；S5.倾斜岩层切削，下放铣切钻头，根据步骤S4中的倾斜岩面角位曲线，在倾斜岩层的坡顶处以逐层下探的形式铣切出沿钢护筒内壁走向的弧槽；S6.成孔，下放牙轮空心筒钻并嵌入弧槽中，通过牙轮空心筒钻入设计标高持力层，并取岩芯；S7.成桩。本申请具有钻探穿越斜坡岩面时不易偏心的效果。的效果。的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种坚石岩层桩基施工工艺


[0001]本申请涉及桩基施工领域，尤其是涉及一种坚石岩层桩基施工工艺。

技术介绍

[0002]钻孔灌注桩是桥梁工程最为基本的形式，铁路、公路工程经常采用。钻孔灌注桩通常在地表下或水下进行，而地质情况复杂多样，无法全部了解清楚，在施工过程中，经常出现岩层或溶洞等复杂地质情况，一旦碰到高硬度斜坡岩，需要将普通钻头换成牙轮空心筒钻钻进硬质岩层形成岩芯再将岩芯拧断并提出桩孔，而牙轮空心筒钻在钻进斜坡岩时由于钻头周向受力不均匀，极易导致钻孔偏心现象，使得钻孔施工处理就相对困难。
[0003]相关技术中公开号为CN110410001A的中国专利，提出了一种超硬岩层桩基成孔的施工方法，包括以下步骤：步骤1：用挖掘机挖出护筒基坑，对中埋入钢护筒并加固；步骤2：用冲击钻机在特殊地层中进行冲击钻进；步骤3：当完成特殊地层的钻进且辅助钻进的片石或鹅卵石已彻底被击碎后提出钻头，更换回旋钻机，利用反循环施工工艺继续进尺直至成孔；步骤1中对中埋入钢护筒时，在钢护筒四周用黏土分层回填并夯实；在软弱地质情况下采用水泥土或素混凝土进行加固。
[0004]对于上述中的相关技术，使用冲击钻对斜坡岩层进行冲击钻进时，斜坡岩层斜面对冲击钻的导向作用也极易使得冲击方向改变，进而导致桩孔在斜坡岩面处发生扩孔现象，并且同样还是会产生较为严重的桩孔偏心，不利于桩基在岩层中的正常施工。

技术实现思路

[0005]为了改善桩基在斜坡岩面处施工容易发生钻孔偏心的问题，本申请提供一种坚石岩层桩基施工工艺。
[0006]本申请提供的一种坚石岩层桩基施工工艺采用如下的技术方案：一种坚石岩层桩基施工工艺，包括以下步骤：S1.桩基防护，在施工点位挖出护筒基坑，对中埋入钢护筒并加固；S2.土层钻孔，使用旋挖钻机的钻头在所述钢护筒内钻进至倾斜岩层的顶端，停止钻进；S3.倾斜岩面探测，在所述钢护筒中下放竖直设置且可竖向移动的探杆，采集所述探杆环绕所述钢护筒内壁移动时的竖直位移数据；S4.倾斜岩面数据模拟，将所述探杆下放至抵紧倾斜岩层时的点定为原点，以所述探杆沿所述钢护筒内壁转动角度为横坐标，以所述探杆在竖直方向上的移动行程为纵坐标，绘制用于展示倾斜岩面角位曲线的坐标图；S5.倾斜岩层切削，下放可环绕所述钢护筒内壁周向移动的铣切钻头，根据所述步骤S4中的所述倾斜岩面角位曲线，在倾斜岩层的坡顶处以逐层下探的形式铣切出沿所述钢护筒内壁走向的弧槽；S6.成孔，下放牙轮空心筒钻并使所述牙轮空心筒嵌入所述弧槽中，通过所述牙轮
空心筒钻入设计标高持力层，并取岩芯；S7.成桩，将钢筋笼吊入所述钢护筒内，浇筑混凝土，直至达设计桩顶标高以上500mm停止；且浇筑同时拔所述钢护筒。
[0007]通过采用上述技术方案，在钻探斜岩层前，先通过探杆对斜岩层面进行探测，以确认斜岩层面的表面数据，再通过绘制倾斜岩面角位曲线的方式明确当探杆沿钢护筒内壁转动任一角度时探杆在竖直方向上的行程和状态，比如当探杆上移时，说明探杆此时在朝斜岩层面高处移动；如探杆下移时，说明探杆此时在朝斜岩层面低处移动。由此可知在倾斜岩面角位曲线纵坐标的最高点处时，对应于探杆转动至该角度位置时，探杆与倾斜岩面最高点抵触；在倾斜岩面角位曲线纵坐标的最低点处时，对应于探杆转动至该角度位置时，探杆与倾斜岩面最低点抵触。因此在不可目视的情况下，通过本申请的技术方案可以清晰得知倾斜岩层的立体模型，以方便施工人员对倾斜岩层进行处理。
[0008]而后再借助获知的倾斜岩层的立体模型，在倾斜岩层的高位区域通过铣切钻头逐层铣切出用以供牙轮空心筒插入的弧槽，使得牙轮空心筒在倾斜岩层中成孔的过程中，弧槽可以对旋转中的牙轮空心筒进行充分的导向效果，能有效规避牙轮空心筒在倾斜岩面中成孔时因受反力不均匀而导致的钻孔歪斜、偏心的问题，进而确保桩基在坚石岩层中的高质量施工，有效降低废桩现象，避免施工能源的浪费，尽可能确保施工过程更加节能、环保。
[0009]可选的，所述步骤S3中采集数据时，将所述探杆置于所述钢护筒内壁紧贴处并使所述探杆底端始终抵触倾斜岩层，沿所述钢护筒内壁轮廓转动所述探杆一周并检测所述探杆沿所述钢护筒内壁轴线的实时转动角度及检测所述探杆在竖直位置上的实时移动行程；且转动所述探杆时对所述探杆施加竖直方向上的振动力。
[0010]通过采用上述技术方案，在沿钢护筒内壁转动探杆时，探杆所处的位置对应于倾斜岩面在钢护筒内圈上的投影点，测试该点探杆在竖直位置上的移动行程可用于表征该点处倾斜岩面的竖直相对高度，在倾斜岩面角位曲线上依次录入各点位数据时，可以较为直观地分析出倾斜岩层的倾斜面形态以及各点位处的倾斜姿态，能为施工人员呈现较为直观的倾斜岩面立体模型。并且在转动探杆时持续向探杆施加竖直方向上的振动力，有助于确保探杆在转动时规避土层的影响，并尽可能使探杆底部抵触到硬质的倾斜岩面上，提高探杆检测数据的准确性。
[0011]可选的，所述步骤S5中切削倾斜岩层前，在所述倾斜岩面角位曲线中选取纵坐标极大值定为斜岩层顶点、纵坐标极小值为斜岩层底点；设定铣切岩层进深，并沿所述斜岩层顶点至所述斜岩层底点依次绘制间距为所述进深的多条平行设置的切削线，所述切削线平行于所述横坐标，所述切削线与所述倾斜岩面角位曲线的两个交点即为切削始点和切削终点。
[0012]通过采用上述技术方案，在倾斜岩面角位曲线中绘制平行于横坐标的切削线，得到的切削始点和切削终点实际为倾斜岩面上与倾斜岩面顶点呈近乎对称的两个边坡点，通过铣切钻头环绕钢护筒内壁周向在沿切削线的高度线对倾斜岩面进行铣切时，可以以最短的转动行程在倾斜岩面上施工出弧槽，提高了本申请在施工时的精准度，也能在一定程度上提高施工效率。
[0013]可选的，所述步骤S5中逐层铣切所述弧槽时采取“Z”形往复铣切形式。
[0014]通过采用上述技术方案，铣切钻头切削完一层切削线后自该高度线上的切削终点
退出，继续下探铣切钻头至同一侧的下一层切削线上的切削始点，并以回转的方式沿该层切削线进行切削，可以极大降低铣切钻头沿钢护筒内周的转动行程，无需切削完成后在对铣切钻头进行重新定位，显著提高了在倾斜岩面上施工弧槽的效率。
[0015]可选的，所述步骤S3中所述探杆和所述步骤S5中所述铣切钻头安装于同一设备上。
[0016]通过采用上述技术方案，完成倾斜岩面探测后即可立即进行弧槽施工，无需频繁抬起施工主体设备，并且用于探杆和铣切钻头沿钢护筒内周转动角的检测元件也能共用，无需进行二次数据处理，既极大简化了本申请的施工工艺的施工设备的设计和使用，又有助于提高施工效率。
[0017]可选的，所述步骤S3和所述步骤S5中所使用的设备为回转式钻探装置，所述回转式钻探装置包括机架、转动安装于所述机架上的延伸杆，所述延伸杆底端固接有平行设置的安装盘和导向盘，所述安装盘位于所述导向盘上方，所述探杆同时贯穿所述安装盘和所述导向盘，所述安装盘上设有用于驱使所述探杆保持凸出于所述导向盘底端的弹性件；所述铣切钻头转动设置在所述安装盘上，且所述机架上设有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种坚石岩层桩基施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：S1.桩基防护，在施工点位挖出护筒基坑，对中埋入钢护筒（12）并加固；S2.土层钻孔，使用旋挖钻机的钻头在所述钢护筒（12）内钻进至倾斜岩层（1）的顶端，停止钻进；S3.倾斜岩面探测，在所述钢护筒（12）中下放竖直设置且可竖向移动的探杆（2），采集所述探杆（2）环绕所述钢护筒（12）内壁移动时的竖直位移数据；S4.倾斜岩面数据模拟，将所述探杆（2）下放至抵紧倾斜岩层（1）时的点定为原点，以所述探杆（2）沿所述钢护筒（12）内壁转动角度为横坐标，以所述探杆（2）在竖直方向上的移动行程为纵坐标，绘制用于展示倾斜岩面角位曲线（4）的坐标图；S5.倾斜岩层切削，下放可环绕所述钢护筒（12）内壁周向移动的铣切钻头（3），根据所述步骤S4中的所述倾斜岩面角位曲线（4），在倾斜岩层（1）的坡顶处以逐层下探的形式铣切出沿所述钢护筒（12）内壁走向的弧槽（11）；S6.成孔，下放牙轮空心筒钻并使所述牙轮空心筒嵌入所述弧槽（11）中，通过所述牙轮空心筒钻入设计标高持力层，并取岩芯；S7.成桩，将钢筋笼吊入所述钢护筒（12）内，浇筑混凝土，直至达设计桩顶标高以上500mm停止；且浇筑同时拔所述钢护筒（12）。2.根据权利要求1所述的一种坚石岩层桩基施工工艺，其特征在于：所述步骤S3中采集数据时，将所述探杆（2）置于所述钢护筒（12）内壁紧贴处并使所述探杆（2）底端始终抵触倾斜岩层（1），沿所述钢护筒（12）内壁轮廓转动所述探杆（2）一周并检测所述探杆（2）沿所述钢护筒（12）内壁轴线的实时转动角度及检测所述探杆（2）在竖直位置上的实时移动行程；且转动所述探杆（2）时对所述探杆（2）施加竖直方向上的振动力。3.根据权利要求1所述的一种坚石岩层桩基施工工艺，其特征在于：所述步骤S5中切削倾斜岩层（1）前，在所述倾斜岩面角位曲线（4）中选取纵坐标极大值定为斜岩层顶点（41）、纵坐标极小值为斜岩层底点（42）；设定铣切岩层进深，并沿所述斜岩层顶点（41）至所述斜岩层底点（42）依次绘制间距为所述进深的多条平行设置的切削线（43），所述切削线（43）平行于所述横坐标，所述切削线（43）与所述倾斜岩面角位曲线（4）的两个交点即为切削始点（44）和切削终点（45）。4.根据权利要求3所述的一种坚石岩层桩基施工工艺，其特征在于：所述步骤S5中逐层铣切所述弧槽（11）时采取“Z”形往复铣切形式。5.根据权利要求1
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4任一项所述的一种坚石岩层桩基施工工艺，其特征在于：所述步骤S3中所述探杆（2）...

【专利技术属性】
技术研发人员：张朋，刘本立，赵海舰，邵坤厚，刘乃斌，栾汶晓，张金昌，张海蛟，安智博，王晓声，
申请(专利权)人：山东省公路桥梁建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：