用于摩擦桩基成孔的复合成孔方法

技术领域

本发明涉及一种复合成孔方法，尤其是涉及一种用于摩擦桩基成孔的复合成孔方法，属于建筑工程结构物建造工艺技术领域。

背景技术

随着我国道路交通建设规模不断扩大、速度不断提升的背景下,桥梁工程已经成为其中一项十分重要的施工环节,在施工过程中,桩基是整个桥梁工程的基础，桩基的完成率决定着整个桥梁工程的质量及进度。

目前，国内普遍采用一种施工机械(工艺)进行孔桩施工，地质较好地段采用旋挖钻，可以有效保证成孔效率，地质较差地段采用冲击钻，可以保证成孔率但成孔效率低下，冲击钻成孔进度只有旋挖钻的1/3-1/7，也有小部分工程采用旋挖钻与冲击钻配合施工，但与本工法不同，传统两种机械配合施工同一孔桩，根据不同地层条件，交替使用两种机械施工，此种施工方法，机械占用率高，且不能有效保证塌孔现象发生，与本工法的旋挖钻为主冲击钻造浆为辅存在本质区别。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种成孔效率相对较高，成孔质量能得到有效保证的用于摩擦桩基成孔的复合成孔方法。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于摩擦桩基成孔的复合成孔方法，包括旋挖钻成孔和冲击钻成孔，旋挖钻成孔的孔位与冲击钻成孔的孔位相互适应的布置在同一成孔区域内，在采用所述的复合成孔方法钻制摩擦桩基孔的过程中，旋挖钻成孔利用冲击钻成孔产生的泥浆形成旋挖钻成孔泥浆护壁阻止旋挖钻成孔时出塌孔现象。

进一步的是，在利用冲击钻成孔产生的泥浆形成旋挖钻成孔泥浆护壁时，先需要对冲击钻成孔产生的泥浆进行处理，其处理过程中如下，

先在旋挖钻与冲击钻之间布置泥浆池，然后再分别在冲击钻成孔的孔位处与泥浆池之间以及旋挖钻成孔的孔位处与泥浆池之间布置泵送连接输送系统，最后将冲击钻成孔过程中产生的泥浆送入泥浆池中进行处理并送入旋挖钻成孔中形成旋挖钻成孔泥浆护壁。

上述方案的优选方式是，在泥浆池与旋挖钻成孔的孔位之间还设置有沉淀池，冲击钻成孔产生的泥浆经泥浆池处理后的泥浆水在沉淀池沉淀后再将泥浆送入旋挖成孔过程中的旋挖孔中。

进一步的是，在布置旋挖钻成孔的孔位与冲击钻成孔的孔位时，将旋挖钻成孔的孔位布置得比冲击钻成孔孔位的标高更低，比泥浆池和沉淀池的标高更高的位置处。

上述方案的优选方式是，在冲击钻成孔前先在桩顶处设置护筒防止成孔过程中的泥浆流失，所述防筒的要求为顶部高出地面至少25cm并留一个溢水口，然后用土将护筒周围夯实，护筒中心与桩位偏差不超过2cm。

进一步的是，冲击钻成孔的具体过程如下，

冲击钻在冲击岩层时产生的碎石由循环泥浆出口处排出，直至完成设计的打孔深度；在冲孔的过程中所产生的泥浆排放到泥浆池经循环输送到旋挖孔的桩位中用于起泥浆护壁的作用；

旋挖钻成孔的具体过程如下，

在旋挖钻钻孔的过程中将补充的泥浆与弃土一并带出孔外，旋挖钻在成孔之后将弃土置于指定地点静止，待到达规定湿度后运至指定的弃土场进行堆放。

上述方案的优选方式是，采用冲击钻或旋挖钻完成成孔工艺后，再对制成孔孔内的残渣进行清理，清理后孔内的沉渣厚度不超过5cm。

进一步的是，采用冲击钻完成成孔工艺后的制成孔再采用泥浆循环工艺进行清孔，

清孔分两次完成，第一次清孔在孔深度达到设计要求后，钻头撤离钻孔20cm-30cm，使轻质泥浆流入孔内与孔内的残渣混合成浓泥浆，然后顺孔流出直至泥浆浓度指标符合要求为止；按第一次清孔的步骤对第一次清孔后的孔内再次进行清孔，第二次清空后沉渣厚度应控制在5cm以下，完成第二次清孔之后，用导管进行水下混凝土灌注成桩。

上述方案的优选方式是，采用旋挖钻宛成成孔之后，将旋挖钻头换成清孔钻头进行一次清孔，清孔钻头完成一次清孔后将旋挖机移走，然后向孔桩内灌注清水，进行第一次清孔，

第一次清孔在孔深度达到设计要求后，钻头撤离钻孔20cm-30cm，使轻质泥浆流入孔内与孔内的残渣混合成浓泥浆，然后顺孔流出直至泥浆浓度指标符合要求为止；按第一次清孔的步骤对第一次清孔后的孔内再次进行清孔，第二次清空后沉渣厚度应控制在5cm以下，完成第二次清孔之后，用导管进行水下混凝土灌注成桩。

进一步的是，成孔结束后，对钻孔的深度、位置、垂直度以及残渣进行检查做好施工记录。

本发明的有益效果是：本申请提供的技术方案以现有的旋挖钻成孔工艺和冲击钻成孔工艺为基础，通过将旋挖钻成孔的孔位与冲击钻成孔的孔位相互适应的布置在同一成孔区域内，然后再在采用所述的复合成孔方法钻制摩擦桩基孔的过程中，使旋挖钻成孔利用冲击钻成孔产生的泥浆形成旋挖钻成孔泥浆护壁阻止旋挖钻成孔时出塌孔现象。从而既能在有效提高成孔效率，保证成孔质量的前提下，充分利用两种施工工艺的优点，在成孔中共同发挥作用，达到安全高效、降低成本、绿色施工的要求。

附图说明

图1为本发明用于摩擦桩基成孔的复合成孔方法涉及到的旋挖钻、冲击钻、泥浆池以及沉淀池的平面布置示意图；

图2为本发明用于摩擦桩基成孔的复合成孔方法涉及到的工艺流程图。

图中标记为：旋挖钻成孔1、冲击钻成孔2、旋挖钻3、冲击钻4、泥浆池5、沉淀池6旋挖孔7。

具体实施方式

如图1、图2所示是本发明提供的一种成孔效率相对较高，成孔质量能得到有效保证的用于摩擦桩基成孔的复合成孔方法。所述的复合成孔方法包括旋挖钻成孔1和冲击钻成孔2，旋挖钻成孔1的孔位与冲击钻成孔2的孔位相互适应的布置在同一成孔区域内，在采用所述的复合成孔方法钻制摩擦桩基孔的过程中，旋挖钻成孔1利用冲击钻成孔2产生的泥浆形成旋挖钻成孔1泥浆护壁阻止旋挖钻成孔1时出塌孔现象。本申请提供的技术方案以现有的旋挖钻成孔工艺和冲击钻成孔工艺为基础，通过将旋挖钻成孔的孔位与冲击钻成孔的孔位相互适应的布置在同一成孔区域内，然后再在采用所述的复合成孔方法钻制摩擦桩基孔的过程中，使旋挖钻成孔利用冲击钻成孔产生的泥浆形成旋挖钻成孔泥浆护壁阻止旋挖钻成孔时出塌孔现象。从而既能在有效提高成孔效率，保证成孔质量的前提下，充分利用两种施工工艺的优点，在成孔中共同发挥作用，达到安全高效、降低成本、绿色施工的要求。

上述实施方式中，为了更好的将冲击钻成孔产生的泥浆送入旋挖钻成孔的柱位睡，本申请在利用冲击钻成孔2产生的泥浆形成旋挖钻成孔1泥浆护壁时，先需要对冲击钻成孔2产生的泥浆进行处理，其处理过程中如下，

先在旋挖钻3与冲击钻4之间布置泥浆池5，然后再分别在冲击钻成孔2的孔位处与泥浆池5之间以及旋挖钻成孔1的孔位处与泥浆池5之间布置泵送连接输送系统，最后将冲击钻成孔2过程中产生的泥浆送入泥浆池5中进行处理并送入旋挖钻成孔1中形成旋挖钻成孔泥浆护壁。同时，再在泥浆池5与旋挖钻成孔1的孔位之间还设置有沉淀池6，冲击钻成孔2产生的泥浆经泥浆池5处理后的泥浆水在沉淀池6沉淀后再将泥浆送入旋挖成孔1过程中的旋挖孔7中。并且在具体布置旋挖钻成孔1的孔位与冲击钻成孔2的孔位时，将旋挖钻成孔1的孔位布置得比冲击钻成孔2孔位的标高更低，比泥浆池5和沉淀池6的标高更高的位置处。

相应的，在具体施工过程中，在冲击钻成孔2前先在桩顶处设置护筒防止成孔过程中的泥浆流失，所述防筒的要求为顶部高出地面至少25cm并留一个溢水口，然后用土将护筒周围夯实，护筒中心与桩位偏差不超过2cm。冲击钻成孔2的具体过程如下，

冲击钻4在冲击岩层时产生的碎石由循环泥浆出口处排出，直至完成设计的打孔深度；在冲孔的过程中所产生的泥浆排放到泥浆池5经循环输送到旋挖孔7的桩位中用于起泥浆护壁的作用；

旋挖钻成孔1的具体过程如下，

在旋挖钻钻孔的过程中将补充的泥浆与弃土一并带出孔外，旋挖钻3在成孔之后将弃土置于指定地点静止，待到达规定湿度后运至指定的弃土场进行堆放。采用冲击钻4或旋挖钻3完成成孔工艺后，再对制成孔孔内的残渣进行清理，清理后孔内的沉渣厚度不超过5cm。

同时，为了后续成桩的顺利，以及保证成桩的质量，本申请采用冲击钻4完成成孔工艺后的制成孔再采用泥浆循环工艺进行清孔，

清孔分两次完成，第一次清孔在孔深度达到设计要求后，钻头撤离钻孔20cm-30cm，使轻质泥浆流入孔内与孔内的残渣混合成浓泥浆，然后顺孔流出直至泥浆浓度指标符合要求为止；按第一次清孔的步骤对第一次清孔后的孔内再次进行清孔，第二次清空后沉渣厚度应控制在5cm以下，完成第二次清孔之后，用导管进行水下混凝土灌注成桩。采用旋挖钻3完成成孔之后，将旋挖钻头换成清孔钻头进行一次清孔，清孔钻头完成一次清孔后将旋挖机移走，然后向孔桩内灌注清水，进行第一次清孔，

第一次清孔在孔深度达到设计要求后，钻头撤离钻孔20cm-30cm，使轻质泥浆流入孔内与孔内的残渣混合成浓泥浆，然后顺孔流出直至泥浆浓度指标符合要求为止；按第一次清孔的步骤对第一次清孔后的孔内再次进行清孔，第二次清空后沉渣厚度应控制在5cm以下，完成第二次清孔之后，用导管进行水下混凝土灌注成桩。

最后，成孔结束后，对钻孔的深度、位置、垂直度以及残渣进行检查做好施工记录。

综上所述，采用本申请提供复合成孔方法还具有以下优点，

通过理论研究和现场工艺应用总结，提出了两种施工工艺优点共同发挥作用，旋挖钻施工进度快，在施工过程中每天即可完成2根钻孔桩。在施工过程中，通过旋挖钻为主、冲击钻为辅，很好的控制了钻孔桩质量，最大限度的避免了塌孔、斜孔、扩孔现象的发生。达到安全高效、降低成本、绿色施工的要求。

目前该组合结构从实际施工情况上看，旋挖钻机与冲击钻机联合作业于摩擦桩的施工中，大大缩减了施工周期，加快了施工进步，这对于降低施工成本投入、保证工期进度按照计划有效的进行具有积极的现实意义。

本发明主要运用旋挖钻施工进度快，在施工过程中每天即可完成2根钻孔桩。在施工过程中，通过旋挖钻为主、冲击钻为辅，很好的控制了钻孔桩质量，最大限度的避免了塌孔、斜孔、扩孔现象的发生。旋挖钻机方便灵活、成孔速度快、施工质量可靠、扩孔率小、地层适应能力强等特点都发挥了重要的作用。结合冲击钻泥浆护壁，两者相结合，采用旋挖钻机成孔，使本项目的工期、安全、质量、环保得到了保证。已施工完成的钻孔桩检测后质量全部为Ⅰ类桩，其经济和社会效益均取得很好的效果。

项目效益从实际施工来看，若单独使用冲击钻成孔，成孔效率缓慢，平均3-5天成孔一棵，采用此方法，平均一天成孔2棵，就节约人工成本及机械费用而言，每成孔一颗桩基节约的费用2000-3000元，单桥可节约成本约8-12万元。同时该技术减少了由于桩基塌孔导致的停工、窝工、人员遣返、设备材料保管等增加的人工成本及设备投入成本，而且极大程度加快了施工进度、缩短了施工工期。

社会效益，采用本技术，通过旋挖钻为主、冲击钻为辅，很好地控制了钻孔桩质量，最大限度的避免了塌孔、斜孔、阔孔现象发生。满足了业主及相关方的要求，缩短了工期，降低了成本。得到了业主的充分肯定，增强了施工单位的信誉，有效地提升施工单位在市场中的社会效益和核心竞争能力。

具体实施例

该技术将冲击钻在冲孔的过程中所产生的泥浆经处理后采用泵送方式，送至旋挖钻孔的桩位中，使旋挖钻钻进形成泥浆护壁，有效防止塌孔现象产生。突破地质条件限制，在地质条件较差的地带也能采用旋挖成孔，既能提高成孔进度要求又能保证成孔率，是一种以旋挖为主冲击为辅的施工方法。

摩擦桩施工中对施工工具的安排需要根据建设的施工设计要求进行，为了保证施工作业的有效开展，施工前，施工人员应对施工图纸进行仔细地研究，对施工中可能遇到的问题做好预防措施。因旋挖钻机与冲击钻机的泥浆指标不同，因此，从旋挖钻冲击成孔所产生的泥浆需要经泥浆池处理达到旋挖钻孔所需的泥浆指标，以防止护壁不到位，导致塌孔情况发生。

此工艺施工的过程中，由于旋挖钻机与冲击钻在成孔作业中都会运用泥浆，因此泥浆处理需要大量的小型泥浆池供旋挖清孔使用。此涉及到泥浆池的防护要比单独使用旋挖钻机投入要大。但是运用此工艺减少了泥浆制造的成本，缩短了工期，节约人工成本。

为了使钻孔深度达到设计要求，施工之前，技术人员要对土岩分界面的深入进行实际勘察。同时对现场的地理环境进行分析，合理的安排冲击钻与旋挖钻机的工作平台位置，方便泥浆的循环，减少泥浆循环的距离节约成本。旋挖钻机与冲击钻机联合作业于摩擦桩的施工中，大大缩减了施工周期，加快了施工进步，这对于降低施工成本投入、保证工期进度按照计划有效的进行具有积极的现实意义。

实施例一

1.施工之前首先需要合理规划，合理地利用现场位置选择旋挖钻、冲击钻及泥浆池的位置，在考虑成本的因素下，建议选择冲击钻布置于标高较高处，泥浆池布置于旋挖钻及冲击钻之间，旋挖钻布置于相对标高较低位置。这样布置会减少泥浆的泵送效率，有效节约电能、提高其他机械设备的利用率。由于旋挖钻机成孔时是将泥浆与土一起带出桩孔外，泥浆无法再一次性的循环至泥浆池中，因此在挖掘工作平台时，旋挖钻机的弃土要在其侧挖掘一个小的渗水池，防止泥浆流出红线外；

2.施工测量人员先确定测放的桩位，测量误差应满足规范要求不得超过2cm。在桩位放样之后，现场技术人员要根据桩位的位置及时地安排人员开展护桩工作，以确保桩位的稳固性；

3.在成桩钻孔之前，为了防止桩顶泥浆流失，应该采取护筒措施。在地质条件较差的地方应加长护筒高度，防止泥浆从护筒底部外渗导致塌孔。顶部要高出地面30cm，要留一个溢水口，用土将护筒周围夯实。护筒中心与桩位偏差不得超过2cm范围；

4.钻机安装就位，应确保机座平稳，在钻进和运行中不应产生位移及沉陷，否则应找出原因，及时处理。钻杆中轴线与桩孔中心两者应在同一铅垂线上，其偏差不得大于2cm；

5.以某大桥为例，土质为膨胀土，当冲击钻冲击成孔制造出一定量的泥浆之后，排放到泥浆处理池，在经过处理后用泵送的方式送至旋挖钻孔桩位置供应旋挖钻使用形成护壁。在泥浆通过冲击形成之后采用泵送的方式运输，由于泥浆池在旋挖钻的上方，泵送的速度较快，可以很好的保证在输送过程中泥浆不会出现分离的局面。在使用旋挖钻机施工时，施工已经进入岩层，应该相应的在泥浆池调整泥浆的比例循环至旋挖钻孔中，但在此过程冲补浆的速度要缓慢，以保证成孔的质量；

6.冲击钻在冲孔的过程中所产生的泥浆排放到泥浆池经循环输送到旋挖钻孔的桩位中用于起泥浆护壁的作用。旋挖在钻孔的过程中将其补充的泥浆于弃土一并带出孔外。而冲击钻在冲击岩层时，产生的碎石由循环泥浆出口处排出，直至完成设计的打孔深度。成孔结束后，要对钻孔的深度、位置、垂直度、残渣等进行检查，由现场技术人员做好施工记录。旋挖钻在成孔之后将弃土进行指定的地点进行静止，到达一定的湿度之后运至指定的弃土场进行堆放；

7.泥浆在冲击钻成孔产生经泥浆池处理后用泵送至旋挖钻孔的桩位及循环至冲击冲孔桩位。冲击钻在完成成孔工艺后，对孔内的残渣进行清理，会用到泥浆循环工艺。清孔一般分两次完成，在孔深度达到设计要求后，钻头撤离钻孔20cm-30cm，此时，轻质泥浆会流入到孔内，与孔内的残渣混合成浓泥浆，然后顺孔流出，直至泥浆浓度指标符合要求为止。第二次清空后沉渣厚度应控制在5cm以下，完成此次清孔之后，用导管进行水下混凝土灌注成桩。旋挖钻孔成孔之后，将旋挖钻头换成清孔钻头进行第一次清孔，第一次清孔完成后将旋挖移走，然后将孔桩内灌注清水，进行第一次清孔，之后的清孔工艺与冲击钻清孔工艺相同等沉渣厚度达到规范要求后，按照灌注水下桩的方式进行混凝土灌注成桩。