一种旋挖机结合方凿头开挖方桩施工方法与流程

本发明属于工程建设
技术领域：
，具体涉及一种旋挖机结合方凿头开挖方桩施工方法。
背景技术：
：在公路、市政及房建工程建设中，钻孔成桩技术已经日趋成熟，旋挖机也广泛投入使用，旋挖机在取代人工挖孔中发挥了巨大优势，“安全、适用、经济、美观”得到了充分体现。但在方桩施工时，由于几何形状限制，旋挖机只能旋挖圆孔，如要获得方桩适应的方孔，不得不采用人工开挖圆孔外周的土壤，人工开挖效率慢，安全、进度、效益得不到保障。技术实现要素：为此，本发明实施例提供一种旋挖机结合方凿头开挖方桩施工方法，以解决现有旋挖机在方桩施工过程中形状受限无法挖方孔的问题。为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：根据本发明实施例的第一方面，一种旋挖机结合方凿头开挖方桩施工方法，所述施工方法包括如下步骤：1)埋设护筒平整场地，桩位放线，确定方桩的桩位，在每个方桩的桩位外周开挖与护筒形状相配合的方形基坑，吊装护筒至桩位，将护筒下端插入所述基坑，护筒外侧四周回填土并压实；2)桩位放样在位于护筒内侧的地面上，依据测量控制桩点及设计图纸，定出方桩的桩孔外周标线，桩孔外周标线与护筒内壁之间的垂直间距至少为3cm；3)旋挖小钻孔采用旋挖机，旋挖机通过小旋挖钻头，在桩孔外周标线内侧的地面上间隔旋挖4个小钻孔，该4个小钻孔呈田字形间隔开设于位于桩孔外周标线内侧的地面上；4)旋挖大钻孔取下旋挖机上的小旋挖钻头，更换成大旋挖钻头，以所述桩孔外周标线中心为圆心，在位于桩孔外周标线内侧的地面上旋挖1个大钻孔；5)方凿头修边、清孔取下旋挖机上的大旋挖钻头，更换成方凿头，调整角度让方凿头与桩孔外周标线相吻合，关闭旋挖机的旋转模式，旋挖机用切削模式将桩孔外周标线内缘土进行修边、清孔，完成所述桩孔的挖掘；所述方凿头包括：所述方凿头包括：连接件，一端与所述旋挖机的钻杆可拆卸连接；方管，一端与连接件外壁固定连接，另一端为切口，方管的切口处沿切口周向间隔设置若干斗齿，切口形状与桩孔尺寸吻合；6)桩孔成孔检测，安装钢筋骨架，浇注桩基混凝土，拆、拔护筒，形成所述方桩，完成所述方桩施工。进一步地，步骤1)中，护筒上端面高出地面30cm，护筒中心与桩孔中心之间的偏差≤2cm，护筒中心轴线与桩孔中心轴线偏差≤2cm，护筒竖直度偏差≤1％，所述护筒内周长大于方桩外周长至少80cm。进一步地，步骤3)所用小旋挖钻头的直径为方桩短边长度的1/2；步骤3)中，每个小钻孔对应桩孔外周标线的一个象限，小钻孔的旋挖方法为对角线开挖方法；步骤4)所用大旋挖钻头的直径与方桩短边长度相同。进一步地，所述连接件为连接管或连接柱，所述连接件远离旋挖机一端伸入方管内侧，所述方管通过若干连接钢板与所述连接件外壁固定连接；所述方管与连接钢板分别采用3厘米厚钢板；所述连接钢板一侧壁与连接件外壁固定连接，连接钢板底面与所述方管开口端端面固定连接；若干所述连接钢板沿连接件外周向间隔排布。进一步地，每块连接钢板对应至少一块绑焊钢板，所述绑焊钢板底面与方管开口端端面焊接固定，绑焊钢板一侧端面与所述连接钢板表面焊接固定。进一步地，所述连接钢板的数量为8块，沿连接件外周向间隔排布，组成方管的四个面中，每个面对应2块连接钢板；每块连接钢板对应2块绑焊钢板，2块所述绑焊钢板对称设置于连接钢板两面。进一步地，所述方管外壁周长由设置斗齿的切口端向方管另一端逐渐减小。本发明实施例具有如下优点：所述施工方法，通过设计方凿头，在旋挖机采用传统旋挖钻头钻好圆孔后，将旋挖钻头更换成所述方凿头，对桩孔内壁进行修边，从而以方凿头的机械修边方式，代替现有人工手动开挖的方式，明显缩短施工时长，提升施工效率；所述施工方法在软土地区、红黏土与高液限土地区、膨胀土地区完成方桩(2.0×2.5m)施工100根以上，成桩质量高于人工开挖方式；相对于传统人工挖孔方法，旋挖机结合方凿头开挖方桩施工方法的安全效益、社会效益和经济效益十分明显；如今世界各国都已经进入了自动机械化时代，用机械替代人工作业是建筑行业之必然趋势。实现生产过程机械化，能提高产量，保证质量，降低生产成本，改善劳动条件，确保生产安全，减轻环境污染。人工开挖抗滑桩安全风险极大，现在大部分圆桩均采用机械开挖，而唯独方形桩一直未能很好地用机械取代人工，此施工方法解决了此难题，提高了劳动的安全系数，降低了人工的安全事故的发生，利用机械可以在高空、高危险的情况下进行作业，就可以避免人工事故的发生，能做很多人工作业比较危险的事情，产生了极好的安全效益。人工挖孔劳作，每天作业的数量都是有限的，而且有时候还可能生病或其他原因耽误生产计划；机械生产却可以进行流水作业，分工精细，在一定的时间段可以完成很多工作任务，这样就节省了施工时间，也减少了劳务成本和生产资金的开支。机械化生产从根本上解决了生产资料受劳动力的制约，可以24小时不停的工作，还不受工作强度的制约，很大程度上节约了时间资源。抗滑桩处治地段，本身就是一种地质病害，会愈演愈烈，此工法却带来可以极快的施工进度，确保周围设施完好无损，确保居民生命、财产安全。以12米深方桩(2.0×2.5m)为例，人工开挖约需要10～15天时间(护壁施工耗时较多)且有较大安全隐患(塌孔、意外坠落)，而采用旋挖机结合方凿头方式开挖，则只需3个小时(采用泥浆护壁4个小时)，无需设置锁口与护壁，钢护筒可以反复利用，经济效益不言而喻。附图说明为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。图1为本发明实施例1提供的一种旋挖机结合方凿头开挖方桩施工方法的工艺流程图；图2为本发明实施例1提供的一种旋挖机结合方凿头开挖方桩施工方法的步骤1)中开挖基坑的示意图；图3为本发明实施例1提供的一种旋挖机结合方凿头开挖方桩施工方法的步骤1)中埋设护筒的示意图；图4为本发明实施例1提供的一种旋挖机结合方凿头开挖方桩施工方法的步骤2)桩位放样的示意图；图5为本发明实施例1提供的一种旋挖机结合方凿头开挖方桩施工方法的步骤3)旋挖小钻孔的示意图；图6为本发明实施例1提供的一种旋挖机结合方凿头开挖方桩施工方法的步骤4)旋挖大钻孔的示意图；图7为本发明实施例1提供的一种旋挖机结合方凿头开挖方桩施工方法的步骤5)方凿头修边、清孔的示意图；图8为本发明实施例1提供的一种旋挖机结合方凿头开挖方桩施工方法中方凿头的结构示意图；图9为图8的a-a向剖视图；图10为图8的b-b向剖视图；图11为图9的c处放大结构示意图；图12为图11的立体结构示意图；图1中，虚线方框表示护筒位置线；图中：100、基坑，101、护筒，102、桩孔外周标线，1021、第一象限，1022、第二象限，1023、第三象限，1024、第四象限，103、小钻孔，104、大钻孔，105、桩孔；200、方凿头，201、连接件，202、方管，203、斗齿，204、连接钢板，205、绑焊钢板。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。其中，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。实施例1参见图1～12，本发明所提供的一种旋挖机结合方凿头开挖方桩施工方法，所述施工方法包括如下步骤：1)埋设护筒平整场地，桩位放线，确定方桩的桩位，在每个方桩的桩位外周开挖与护筒形状相配合的方形基坑100，吊装护筒101至桩位，护筒101外侧四周回填土并压实；具体地，挖掘机卸载滑坡体荷载，平整场地，给旋挖机、吊车、浇筑混凝土留充足的作业空间。通过桩位放线、确定桩孔位置后，在桩孔位置开挖方形基坑100，不可开挖面过大，确保护筒101可以顺利安置即可(护筒一般2米深，根据地质情况可加深)，将护筒101下端插入所述基坑100，护筒101上端位于基坑100上方，护筒101外侧四周回填土并压实，渣土不得堆放于护筒101边缘1m范围内，及时清运。(参见图2)安置护筒101，吊车吊放护筒101，测量人员实时监测，确保护筒101中心与方桩(未图示)中心对齐，护筒101顶面高出地面30cm。护筒101中心与桩孔105中心之间的偏差≤2cm，护筒101中心轴线与桩孔105中心轴线偏差≤2cm，护筒竖直度偏差≤1％。所述护筒101内周长大于方桩外周长至少80cm。由于护筒101为方形，方桩为方形(2.0×2.5m)，故护筒101的边长大于相应的方桩边长20cm以上。安置允许偏差必须控制在范围之内，才能保证成孔质量。挖掘机回填护筒边缘，注意挖斗不得触碰、撞击护筒，对称填土，测量人员监测护筒位置偏差情况。场地再次平整，为旋挖机进场做好准备。(参见图3)2)桩位放样在位于护筒内侧的地面上，依据测量控制桩点及设计图纸，定出方桩的桩孔外周标线102，桩孔外周标线102与护筒101内壁之间的垂直间距至少为3cm；具体地，依据测量控制桩点及设计图纸，定出方桩的桩孔外周标线102，注意桩孔外周标线102若距护筒内边不足3cm时必须调整护筒位置(参见图4)。(桩位偏差较小时，单体抗滑桩并不影响其功能性，但此例中抗滑桩上部有翼缘板配挡土板联结，所以对桩位要求较高)其中，桩孔外周标线102即为桩孔的外周，亦即方桩的外周标线。3)旋挖小钻孔采用旋挖机，旋挖机通过小旋挖钻头，在桩孔外周标线102内侧的地面上间隔旋挖4个小钻孔103，该4个小钻孔103呈田字形间隔开设于位于桩孔外周标线102内侧的地面上；具体地，选择旋挖小钻头四角开挖。其中，桩孔外周标线102分为四个象限，每个象限内开挖1个小钻孔103；同时，为减少塌孔现象发生，采用对角线开挖方法，例如，开挖顺序为第一象限1021-第三象限1023-第二象限1022-第四象限1024。(参见图5)水中桩或如有塌孔，则制备泥浆护壁，此与一般钻孔桩工艺相同，不作赘述。四角开挖钻头选择时，由于方桩截面为矩形，尽量满足方桩短边1/2长度作为小旋挖钻头的直径(以方桩尺寸为2.0m×2.5m为例，短边长度为2.0m，故而小旋挖钻头的直径为100cm)，此时开挖安全、质量、进度、效益最佳。1-钻头型号选择过小不增加钻孔数，则核心土留存过多，不利于大孔钻头掏土，也不利于方凿头修边。增加钻孔数，可以解决核心土留存过多问题，但效益较差，也严重影响进度。2-钻头型号选择过大相邻孔开挖时会大量重叠，效益较差，且旋挖钻头不对称受力时会造成成孔竖直度超出规范允许偏差范围(跑偏)。4)旋挖大钻孔取下旋挖机上的小旋挖钻头，更换成大旋挖钻头，以所述桩孔外周标线102中心为圆心，在位于桩孔外周标线102内侧的地面上旋挖1个大钻孔104；(参见图6)此处，大旋挖钻头直径为方桩短边长度，即200cm。5)方凿头修边、清孔取下旋挖机上的大旋挖钻头，更换成方凿头200，调整角度让方凿头200与桩孔外周标线102相吻合，关闭旋挖机的旋转模式，旋挖机用切削模式将桩孔外周标线102内缘土进行修边、清孔，完成所述桩孔105的挖掘；具体地，核心土开挖完成后，方桩边缘只余10％未挖除部分，此时方凿头200可以轻松进行修边。方凿头200基于旋挖机配套钻头改造加工，可以迅速与旋挖机结合、装配，调整角度让方凿头200与桩孔外周标线102吻合，旋挖机用切削模式(关闭旋转)将桩孔外周标线102内缘土切除。当切削阻力较大时，说明桩孔外周标线102内土已过多，旋挖机更换大旋挖钻头进行取土作业，而后再换回方凿头200切削边缘，一般12m深、宽2.0m长2.5m的方桩切削3～4次即可形成桩孔105。(参见图7)所述方凿头200包括：连接件201，一端与所述旋挖机的钻杆可拆卸连接；方管202，一端与连接件201外壁固定连接，另一端为切口，方管202的切口处沿切口周向间隔设置若干斗齿203，切口形状与桩孔102尺寸吻合；6)桩孔成孔检测，安装钢筋骨架，浇注桩基混凝土，拆、拔护筒，形成所述方桩，完成所述方桩施工。其中，方桩钢筋骨架刚性较大，制作时需保证定位准确、线型平直。为确保安全，防止吊车倾覆，采用双吊车"双平衡梁"抬吊法吊装钢筋骨架。钢筋安装检验合格后，即浇筑混凝土，混凝土浇筑全部完成后，吊车就位抽拔钢护筒。进一步地，所述连接件201为连接管或连接柱，所述连接件201远离旋挖机一端伸入方管202内侧，所述方管202通过若干连接钢板204与所述连接件201外壁固定连接；所述方管202与连接钢板204分别采用3厘米厚钢板；所述连接钢板204一侧壁与连接件201外壁固定连接，连接钢板204底面与所述方管202开口端端面固定连接；若干所述连接钢203板沿连接件201外周向间隔排布。所述连接件201可采用废弃的旋挖钻头或者与旋挖钻头形状相近的管体或柱体，以连接件201可装配至旋挖机钻头连接端为准。连接钢板204的设计，可保证方管202与连接件201之间的牢固配合，确保修边、清孔的效率。进一步地，每块连接钢板204对应至少一块绑焊钢板205，所述绑焊钢板205底面与方管202开口端端面焊接固定，绑焊钢板205一侧端面与所述连接钢板204表面焊接固定。连接钢板204与绑焊钢板205的配合设计，可保证方管202与连接件201之间的连接牢固程度。为确保刚度，方管202、连接钢板204、绑焊钢板205均采用3厘米厚钢板制作。进一步地，所述连接钢板204的数量为8块，沿连接件201外周向间隔排布，组成方管202的四个面中，每个面对应2块连接钢板204；每块连接钢板204对应2块绑焊钢板205，2块所述绑焊钢板205对称设置于连接钢板204两面。每个面对应连接2块连接钢板204，在保证连接牢固度的前提下，增加方管202与连接件201外壁之间的间隙，确保修边、清孔的顺利进行。进一步地，所述方管202外壁周长由设置斗齿203的切口端向方管202另一端逐渐减小。方管202的四棱台结构设计，可使得方管202设置斗齿203一端进行修边、清孔，方管202另一开口端不与桩孔内壁接触，保证修边、清孔的效率。所述施工方法采用类似隧道施工中“环形开挖留核心土法”方式开挖方桩，对角线开挖边孔减少塌孔几率，既保证了安全，又可以最大化地利用旋挖机快速成孔，最后大直径旋挖钻头开挖核心土，至此方桩大部分已开挖完成，边缘只余10％未挖除部分(2.0×2.5m)。方凿头修边、清孔时只要切割孔边少量土，确保了成孔质量也加快了进度。对富水地层或塌孔处理，可以制备泥浆护壁，消除了同等条件下人工挖孔之极大安全隐患。抗滑桩处置即使针对滑坡体已形成情况，此时施工进度尤为重要。此法只用一台旋挖机时与人工开挖相比就节省了大量时间，还可以增加旋挖机加快进度。本实施例1中，以某地绕城高速公路k7+120～k7+420边坡处治为例，具体施工方法如下：一、地质分析：1.黏土，具膨胀性。分布于路堑区斜坡表层。厚0～7.5m，局部较厚。2.泥炭质土，含大量腐朽植物，硬塑状态，高压缩性。3.砂砾，砾石含量24.1～56.6％，成分以砂岩为主，填充物为粘性土、粉土。4.粉质黏土，中压缩性，具膨胀性。二、处理方案共设置104根抗滑方桩。第一排2.0×2.5m方桩，新增设置39根，桩间距5.5米，桩长12米，桩板墙高6米。第二排2.0×2.5m方桩与直径2.0m圆桩相互间隔设置，共41根，桩间距5米，桩长22米，其中方桩21根。第三排直径2.0m圆桩，共24根。三、方桩施工方案选择滑坡体上方有居民住房，促使本处理方案必须尽快完成。2.0×2.5m方桩计50根。若以传统人工开挖方桩，为确保工期则投入人力较多，适逢元旦春节期间，人力成本加大，安全、质量风险加大。若以本发明提供的旋挖机结合方凿头的施工方法(即机械开挖方式)开挖方桩，仅需增加投入旋挖机一台(含2名操作手)配两种钻头(直径为100cm的小旋挖钻头和直径为200cm的大旋挖钻头)、一种凿头(方凿头200)。挖孔人工全部取消，挖孔工期大幅缩短。人工、工期对比表序号开挖方式人数(名)开挖作业(天)1人工3092～1432人工7540～573机械224～46(一台旋挖机)4机械412～23(两台旋挖机)四、实际施工情况以一台旋挖机结合方凿头开挖方桩，开挖作业总计耗时37天。检孔结果，竖直度30～240mm，远小于规范允许误差500mm。实施例2以某地绕城高速公路bk0+220～bk0+422.11、ek0+000～ek0+120右幅挖方坍塌处理为例，具体施工方法如下：一、地质情况1.褐灰、灰白色膨胀土，遇水易坍塌。2.部分边坡已坍塌，边坡顶有裂缝，上边坡上方有当地村民房屋及地方改路。二、处理方案共设置54根抗滑桩(2.0×2.5m)，桩长12米，桩板墙高6米。三、实际施工情况以旋挖机结合方凿头开挖方桩，开挖作业总计耗时17天。检孔结果，竖直度30～150mm,远小于规范允许误差500mm。人工、工期对比表其余同实施例1。虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。当前第1页12