技术领域本发明涉及旋挖钻机全护筒跟进技术，特别涉及一种桥梁桩基旋挖钻机切削式全护筒跟进成桩施工方法及系统。
背景技术：
目前，针对桩基所处地层存在埋置深度较深、厚度较厚的砂层、饱和水状态的淤泥质粘土等不稳定地层条件下，孔壁四周土体极不稳定，旋挖钻机钻孔施工时孔壁四周会受土压力和水压力的合力作用，导致孔壁四周变形出现大范围的涌砂塌孔现象。此种地层桥梁桩基如采用冲击钻施工时，地面时常发生大面积坍塌现象，无法成孔，危及施工作业人员的人身安全；如采用旋挖钻机钻孔施工，采取现有的黄黏土造浆护壁、提高泥浆比重、增加护筒长度、各配比情况下的人工造浆护壁(黄黏土+膨润土+纤维素+纯碱)，也采取了先在土层中注水泥、水玻璃双液浆加固桩基土层，再用黄黏土加膨润土、纤维素、纯碱造浆做护壁的处理方法均无法维持桩基成孔，现有的处理方法费用昂贵，时常有局部扩孔、缩孔和整体涌砂塌孔现象发生，严重影响成孔速度、成孔质量、钻孔作业安全，给施工环境造成污染、加大钻孔施工成本。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是解决了现有厚度较厚的砂层、饱和水状态的淤泥质粘土等不稳定土层中桩基孔内出现大范围的涌砂塌孔，施工效率低，桩基成孔困难无法施工的技术问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本发明提供了一种桥梁桩基旋挖钻机切削式全护筒跟进成桩施工方法，其包括如下步骤：S1、场地平整；S2、旋挖钻机就位后，对切削式护筒系统加工制作；所述切削式护筒系统包括动力连接器、护筒连接器、标准节护筒、切削式底节护筒及合金切削刀具；S3、将动力连接器与护筒连接器依次安装于旋挖钻机上；所述动力连接器的上端与旋挖钻机的旋挖钻动力头相连，下端与护筒连接器相连；再在旋挖钻机的钻杆上安装旋挖钻斗；S4、旋挖钻斗进行挖土以形成钻孔，达到预定深度之后提升至初始位置；S5、在护筒连接器上依次安装标准节护筒、切削式底节护筒，在切削式底节护筒的底部设有合金切削刀具，且通过旋挖钻动力头驱动切削式底节护筒切土下沉；S6、将标准节护筒与护筒连接器分离，继续由旋挖钻斗向下钻孔，达到预设深度后出土；S7、接长标准节护筒，通过旋挖钻动力头驱动切削式底节护筒切土下沉；S8、依次重复执行步骤S6与S7，直至切削式底节护筒深入到不稳定土层以下的稳定土层中停止；S9、桩基混凝土灌注完成后拆除切削式护筒系统。其中，在动力连接器的下端接口设置有四个对称的动力连接器支撑柱和四个动力连接器销轴孔；在护筒连接器的上端接口设置有两个带护筒连接器销轴孔的耳板和四个护筒连接器支撑柱；当动力连接器与护筒连接器连接时，所述动力连接器支撑柱对应安装于护筒连接器销轴孔内；所述护筒连接器支撑柱对应安装于所述动力连接器销轴孔；所述动力连接器支撑柱与所述护筒连接器支撑柱均匀地对护筒连接器施加压力，以调整护筒平衡。其中，在护筒连接器的下端接口设置有四个带螺旋引导器的销轴以及引导槽口；所述带螺旋引导器的销轴包括销轴本体、引导头及助力板；所述引导头设置于销轴本体的侧面上，且在销轴本体的侧面上还设有螺旋引导槽，所述助力板设置于销轴本体的端面上；在标准节护筒的上端接口设置有引导条和护筒销轴孔；当护筒连接器与标准节护筒连接时，所述引导条对应安装于所述引导槽口内，在所述引导条与所述引导槽口的引导下，使护筒连接器顺利与标准节护筒进行准确对位；在护筒连接器沿引导条下落就位后，使护筒连接器的销轴本体与护筒销轴孔正好准确对位；所述助力板带动销轴本体向内或向外移动，使销轴本体与护筒销轴孔之间连接与分离。其中，各个标准节护筒之间采用相互嵌入式接口并结合暗置销轴锁定的方式连接。其中，在切削式底节护筒的端部设置有若干个合金切削刀具，所述切削式底节护筒在旋挖钻动力头的扭矩力和下压力的作用下，实现旋转切削土体并下沉。其中，在接长标准节护筒时，将待安装标准节护筒上端朝上置于旋挖钻机附近，移动旋挖钻机至待安装标准节护筒，钻机操作手调整护筒连接器的位置，使其引导槽口对准待安装标准节护筒的引导条，下移护筒连接器与待安装标准节护筒贴紧，用辅助工具扳动护筒连接器的助力板，使护筒连接器的销轴本体对应安装于待安装标准节护筒的护筒销轴孔内，以完成护筒连接器与待安装标准节护筒的连接；待安装标准节护筒与护筒连接器连接后，旋转待安装标准节护筒，使其引导槽口与下节标准节护筒接口处的引导条对准，下落待安装标准节护筒，使其沿引导条准确下落以使待安装标准节护筒的下端插入下节标准节护筒中；然后，先安装一个暗置销轴，通过微调整待安装标准节护筒的轴线位置，使其与下节标准节护筒的轴线保持一致，再对称安装其余的暗置销轴。其中，在护筒跟进过程中，切削式底节护筒切土下沉的最终深度由出土土样确定；若旋挖钻斗挖出来的土为不稳性土层，切削式底节护筒应继续向下钻进，直至根据出土土样判定切削式底节护筒已经进入稳定土层，并伸入至稳定土层中，方可停止护筒跟进。其中，桩基混凝土灌注完毕后，通过护筒连接器逐节连接标准节护筒，在旋挖钻动力头的扭矩力和提升力的作用下，逐节提升和拆除标准节护筒。其中，标准节护筒与护筒连接器在拆除之前，通过利用一卡具套住该标准节护筒，以防止该标准节护筒在重力作用下沉入孔内。其中，用于执行如根据权利要求1-9中任一项所述的桥梁桩基旋挖钻机切削式全护筒跟进成桩施工方法。(三)有益效果本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明利用了旋挖钻机切削式全护筒跟进的方法，切削式钢护筒依靠旋挖钻作动力，通过旋转切土的方式深入到稳定土层上，使上下节护筒内、外壁同在一圆周面上，减少了下沉摩阻力，完全避免了土层坍塌流砂涌砂的现象形成。施工过程中不需要配制泥浆，挖出的碴土采取及时外运，不会有泥浆污染环境的现象发生。实践证明，自制切削式全护筒具有较大的刚度，在孔壁四周土压力和水压力的合力作用不致变形，足以抵抗护筒外壁土压力，保证孔壁土层稳定，具备切土下沉能力，完全解决了不稳定土层坍塌流砂涌砂问题。而且，该发明有效克服了扩孔、缩孔现象，具有施工成本低，周转速度快，成孔速度快(1天能完成2～4根桩基的成孔施工)，施工操作简单，安拆速度快，劳动强度低，施工安全，成桩质量高，施工噪音低，不产生环境污染，经济效益可观。附图说明图1为本发明实施例一切削式护筒系统的连接示意图；图2为本发明实施例一成孔时护筒位置的示意图；图3为本发明实施例一切削式护筒系统钻进施工的示意图；图4为本发明实施例一切削式护筒系统拆除施工的示意图；图5为本发明实施例一切削式护筒系统的结构示意图；图6为图5的I-I剖面示意图；图7为本发明实施例一护筒连接器的结构示意图；图8为图7的III-III剖面示意图；图9为本发明实施例一带螺旋引导器的销轴的结构示意图；图10为本发明实施例一桥梁桩基旋挖钻机切削式全护筒跟进成桩施工方法的流程图。其中，1：钻杆；2：旋挖钻动力头；3：动力连接器；4：护筒连接器；5：旋挖钻斗；6：标准节护筒；8：暗置销轴；9：切削式底节护筒；10：合金切削刀具；11：带螺旋引导器的销轴；12：不稳定土层；14：稳定土层；31：动力连接器销轴孔；41：护筒连接器支撑柱；42：护筒连接器销轴孔；43：耳板；44：销轴本体；45：助力板；46：引导槽口；47：螺旋引导槽；48：引导头；61：引导条；62：嵌入式接口；64：护筒销轴孔；65：护筒引导槽；66：螺旋加强筋。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。实施例一如图1-10所示，本实施例提供的桥梁桩基旋挖钻机切削式全护筒跟进成桩施工方法，其包括如下步骤：S1、场地平整；S2、旋挖钻机就位后，对切削式护筒系统加工制作；所述切削式护筒系统包括动力连接器3、护筒连接器4、标准节护筒6、切削式底节护筒9及合金切削刀具10；S3、将动力连接器3与护筒连接器4依次安装于旋挖钻机上；所述动力连接器3的上端与旋挖钻机的旋挖钻动力头2相连，下端与护筒连接器4相连；再在旋挖钻机的钻杆1上安装旋挖钻斗5；优选地，在动力连接器3的下端接口设置有四个对称的动力连接器支撑柱和四个动力连接器销轴孔31；其中，动力连接器3根据所使用的旋挖钻机型号制作，由厚20mm的钢板加工焊制而成。在护筒连接器4的上端接口设置有两个带护筒连接器销轴孔42的耳板43和四个护筒连接器支撑柱41；其中，护筒连接器4的上端接口采用20mm钢板，其它部位均采用10mm的钢板焊制而成。当动力连接器3与护筒连接器4连接时，所述动力连接器支撑柱对应安装于护筒连接器销轴孔42内；所述护筒连接器支撑柱41对应安装于所述动力连接器销轴孔31；所述动力连接器支撑柱与所述护筒连接器支撑柱41均匀地对护筒连接器4施加压力，以调整护筒平衡。S4、旋挖钻斗5进行挖土以形成钻孔，达到预定深度之后提升至初始位置；预定深度可根据实际需要灵活选择，在此不局限。优选地，旋挖钻机钻斗在初挖土时，形成一定深度直径约为护筒直径的孔洞。S5、在护筒连接器4上依次安装标准节护筒6、切削式底节护筒9，在切削式底节护筒9的底部设有合金切削刀具10，通过旋挖钻动力头2驱动切削式底节护筒9切土下沉；优选地，在护筒连接器4的下端接口设置有四个带螺旋引导器的销轴11以及四个对称布置的引导槽口46；所述带螺旋引导器的销轴11包括销轴本体44、引导头48及助力板45，所述引导头48设置于销轴本体44的侧面上，且在销轴本体44的侧面上还设有螺旋引导槽47，所述助力板45设置于销轴本体44的端面上；其中，销轴本体44由壁厚10mm、内径50mm且设置有螺旋引导槽47的钢管构成，而其所配置的引导头48为直径为48mm。在标准节护筒6的上端接口设置有引导条61和护筒销轴孔64；当护筒连接器4与标准节护筒6连接时，所述引导条61对应安装于所述引导槽口46内，以使销轴本体44与护筒销轴孔64正好对位；所述助力板45带动销轴本体44向内或向外移动，使销轴本体44与护筒销轴孔64之间连接与分离。护筒连接器4在引导条61和引导槽口46的引导下，可顺利与下节标准节护筒6准确对位，护筒连接器4沿引导条61下落就位后，护筒连接器4的销轴与下节标准节护筒6的销轴孔正好准确对位。护筒钻进下沉时，动力连接器3与护筒连接器4上的四个支撑柱均匀地对护筒连接器4施加压力，销轴孔内插入暗置销轴，将动力连接器3与护筒连接器4连接成一体，实现向护筒连接器4施加扭矩力。而且，各个标准节护筒6之间采用相互嵌入式接口62并结合暗置销轴8锁定的方式连接。优选地，标准节护筒6由厚10mm的内外层钢板和中间螺旋钢筋焊接而成。标准节护筒6的接口处钢板厚20mm，中间螺旋加强筋66为直径20mm的圆钢，按螺旋间距20cm布置。各节护筒间连接采用相互嵌入式接口62连接，而且各个嵌入式接口62之间通过穿装暗置销轴8以实现相互锁定，接口采用厚20mm的钢板加工焊制而成，设有护筒引导槽65；而且，暗置销轴8长40mm，材质为耐磨高强合金钢杆，且一半长带有有丝扣，销轴外侧设内置的口字形拧口。护筒接口外壁钢板中均匀焊制十个直径为50mm的耐磨合金螺母，暗置销轴8通过耐磨合金螺母拧入或拧出。此连接方式可保证上下节护筒内外壁正好平齐，不产生错台，有利于扭矩力的传递和减少下沉和拔升的摩阻力，避免钢筋笼安装时卡在护筒接口上，造成吊装困难，同时减少了混凝土灌注顶升阻力。同时，在切削式底节护筒9的端部设置有若干个合金切削刀具10，所述切削式底节护筒9在旋挖钻动力头2的扭矩力和下压力的作用下，实现旋转切削土体并下沉。具体地，切削式底节护筒9底端300mm范围为实心钢板，底端均匀安装18个耐磨合金切削刀具10，其它构造与标准节护筒6的相同。切削式底节护筒9在旋挖钻扭矩力和下压力作用下可以切削土体下沉，到达预定深度，标准节护筒6与底节护筒间均采用各标准节护筒6间同法连接。S6、将标准节护筒6与护筒连接器4分离，继续由旋挖钻斗5向下钻孔，达到预设深度后出土；S7、接长标准节护筒6，在护筒连接器4上依次安装标准节护筒6、切削式底节护筒9，通过旋挖钻动力头2驱动切削式底节护筒9切土下沉；其中，在接长标准节护筒6时，将待安装标准节护筒6上端朝上置于旋挖钻机附近，移动旋挖钻机至待安装标准节护筒6，钻机操作手调整护筒连接器4的位置，使其引导槽口46对准待安装标准节护筒6的引导条61，下移护筒连接器4与待安装标准节护筒6贴紧，用辅助工具扳动护筒连接器4的助力板45，使护筒连接器4的销轴本体44对应安装于待安装标准节护筒6的护筒销轴孔64内，以完成护筒连接器4与待安装标准节护筒6的连接；待安装标准节护筒6与护筒连接器4连接后，旋转待安装标准节护筒6，使其引导槽口46与下节标准节护筒6接口处的引导条61对准，下落待安装标准节护筒6，使其沿引导条61准确下落以使待安装标准节护筒6的下端插入下节标准节护筒6；然后，先安装一个暗置销轴8，通过微调整待安装标准节护筒6的轴线位置，使其与下节标准节护筒6的轴线保持一致，再对称安装其余的暗置销轴8。S8、重复执行步骤S6与S7，直至切削式底节护筒9深入到不稳定土层12以下的稳定土层14中停止；其中，深入到不稳定土层12以下稳定的土层中，一方面隔断流砂、踊砂形成的通路，另一方面支撑孔壁四周不稳定的土体。在护筒跟进过程中，护筒钻进深度应根据不稳定土层12的深度配置足够长度的护筒，并有适当富余量。切削式底节护筒9切土下沉的最终深度由出土土样确定；钻孔至设计标高后，还可进行验孔。若旋挖钻斗5挖出来的土为不稳性土层，切削式底节护筒9应继续向下钻进，直至根据出土土样判定切削式底节护筒9已经进入稳定土层14，并伸入至稳定土层14中，方可停止护筒跟进。S9、桩基混凝土灌注完成后拆除切削式护筒系统。钢筋笼加工及混凝土制备，钢筋笼安装及混凝土灌注，桩基混凝土灌注完毕后，通过护筒连接器4逐节连接标准节护筒6，在旋挖钻动力头2的扭矩力和提升力的作用下，逐节提升和拆除标准节护筒6。而且，标准节护筒6与护筒连接器4在拆除之前，通过利用一卡具套住该标准节护筒6，以防止该标准节护筒6在重力作用下沉入孔内。可见，该旋挖钻机切削式全护筒跟进成桩施工方法可在厚度较厚的砂层、饱和水状态的淤泥质粘土等不稳定土层中桩基成孔困难施工中得以应用。该方法结合旋挖钻钻进工艺和切削式全程钢护筒装配结构，利用旋挖钻切土下沉，护筒双层结构设计，护筒嵌入式接口、暗置销轴、底节安装合金切削刀具等结构设计以及护筒采用连接引导器和螺旋引导器的快捷连接方式有效解决钻机在不稳定地层中钻孔施工塌孔严重施工效率低的技术难题，切削式钢护筒可周转使用、相对成本低、施工安全高效、节能环保，现场施工操作简便，施工工艺容易被施工操作人员掌握，能够很好的保证桩基成孔质量和桩基灌注质量。实施例二一种桥梁桩基旋挖钻机切削式全护筒跟进成桩施工系统，用于执行实施例一所述的桥梁桩基旋挖钻机切削式全护筒跟进成桩施工方法。该系统包括旋挖钻机及切削式护筒系统；旋挖钻机的具体结构可与现有机器相同，而切削式护筒系统包括动力连接器3、护筒连接器4、标准节护筒6、切削式底节护筒9及合金切削刀具10；至于这些结构的具体连接关系，技术特征及相应参数已在上面详细描述，此处不再赘述。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。