专利名称：在钻孔桩井筒底部开挖岩石的环式切削法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在钻孔桩井筒底部开挖岩石的环式切削法。
背景技术：
在山区或浅山区，公路桥的钻孔桩井筒首先向下穿过土层，然后才进入岩石部位。在穿过土层部位，井筒用人工开挖，并且自上而下逐层设制钢筋混凝土护壁，以对周围土体进行支护。在岩石部位，井筒的开挖深度为其直径的2.0-2.5倍，以保证钻孔桩获得足够的嵌岩长度。以往岩石部位的井筒都是用爆破法分层向下开挖，所形成的井筒侧壁虽然布满了大大小小的爆破裂纹，但无须设制混凝土护壁。采用爆破法分层向下开挖井筒，需要进行多个施工程序。每一个施工程序都包括钻孔、爆破和清方等多个工艺。每一个施工程序至少需要一天的时间，但只能向下开挖300-400mm深。在井筒底部用风钻钻制炮孔，操作的难度大，粉尘多。每次爆破时都会产生振动和飞石，需要的防护器材多，且容易引发群体事件。爆破所需要的炸药和雷管都是由振远护卫公司专门运送，每个井筒的每个施工程序都要支付300元以上的炸药和雷管的运送费用。在钻孔桩井筒的底部如架设一台平面旋转切削钻，采用环式切削法自上而下分层进行施工，则其工效更高、质量更好，便于操作且更为安全。在施工时，平面转动切削钻的钻头沿着设定岩石井筒侧壁顺次钻制切削孔，首先形成一层实际岩石井筒侧壁，并使所施工的岩体开挖层仅存一个孤岛状的残存体。由于残存体周围的约束被解除，周围的侧压力被撤消，故不难用机械方式将其破碎。本发明就是根据上述的思路，由本发明人精心研制的一种在钻孔桩井筒底部开挖岩石的环式切削法。
发明内容
本发明所要解决的问题就是提供一种当钻孔桩井筒的数量不是很多，但工程延续的时间较长，在每个钻孔桩井筒底部都出现大范围岩石的情况下，开挖岩石井筒的环式切削法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种在钻孔桩井筒底部开挖岩石的环式切削法，在桥梁工程中，被用于开挖钻孔桩井筒底部的岩石部位；在山区或浅山区，大地表层通常为7-30m厚的土层，在土层之下是大范围的岩石结构；所述的井筒其直径大多为1.2m、1.5m和1.8m，它向下首先穿过土层，然后进入岩石结构中；在穿过土层部位，设有混凝土护壁；在岩石结构中，形成实际岩石井筒侧壁；所述的混凝土护壁其口径等于井筒的直径；所述的实际岩石井筒侧壁用平面旋转切削钻切削而成；整个岩石开挖部位的轮廓为一个圆柱体，其厚度等于井筒直径的2.0-2.5倍，其直径等于井筒的直径，其侧面与设定岩石井筒侧壁相吻合，其底面与设定岩石井筒底面相吻合；所述的岩石开挖部位自上而下分为若个岩石开挖层，顺次进行开挖；本发明的特征在于:在所述的井筒底部，用电动切割片对岩石结构的表层进行水平切割，在其表面的正中部位为顶层岩石开挖层形成一个操作平台；在这个操作平台上，架设一台平面旋转切削钻；该平面旋转切削钻可绕其自身的中心主轴作360度的平面转动，其钻头与所述的设定岩石井筒侧壁相切，并分别垂直向下钻制小原生孔和大原生孔；所述的小原生孔以185-190mm的相等环向间距排列，小原生孔从里向外依次为小原生岩心、小原生切口和小原生孔壁；取出小原生岩心，小原生孔变成小切削孔；小切削孔由小切削孔壁和小切削孔腔构成，小切削孔壁与小原生孔壁相同，小切削孔腔的口径为120mm;在每相邻的两个小切削孔之间的正中部位，都钻制一个大原生孔，大原生孔从里向外依次为大原生岩心、大原生切口和大原生孔壁；取出大原生岩心，大原生孔变成大切削孔；大切削孔由大切削孔壁和大切削孔腔构成，大切削孔壁与大原生孔壁相同，大切削孔腔的口径为159_ ;整个一圈小切削孔腔和大切削孔腔沿着圆周贯通起来，形成一道顶层环状岩石间距；在顶层环状岩石间距之外，是顶层实际岩石井筒侧壁；在顶层环状岩石间距之内，是顶层残存体；对于顶层残存体，其顶部和边部的岩石用风镐破碎，其中部的岩石用岩石劈裂器破碎，其底部的残留岩石用电动切割片进行水平切割，为下一个岩石开挖层形成一个操作平台；在所述的井筒的开口处，安装一台卷扬机，利用吊桶吊装，及时将破碎的岩石运出井筒；所述的岩石开挖部位，除了底层岩石开挖层以外，其余各岩石开挖层的厚度都是600_，在每一个岩石开挖层所钻制的小原生孔和大原生孔的深度均为600mm ;底层岩石开挖层的厚度不大于500mm,所钻制的小原生孔和大原生孔的深度皆大于该岩石开挖层的厚度IOOmm ;每上下两个岩石开挖层的交界面都是下一个岩石开挖层的顶面；所有的岩石开挖层都按同一个方法进行开挖；将钻孔桩的钢筋笼放入所述的井筒中，在该井筒中注满C25混凝土，底层岩石开挖层的残留岩石构成了钻孔桩的根部。所述的平面旋转切削钻，其主机为一个3.0千瓦的三相电动机；在每个岩石开挖层的操作平台上，其固定基座都通过垂直向下打入的四根膨胀螺栓与岩石相固定；其小口径钻头和大口径钻头皆与所述的设定岩石井筒侧壁相切；在钻制小原生孔时，其变速箱与井筒竖向中轴线的最大之距小于井筒的半径10.0mm ;在钻制大原生孔时，其变速箱与井筒竖向中轴线的最大之距小于井筒的半径29.5mm。所述的小原生孔，其小原生岩心是一个直径为IlOmm的圆柱体，其根部与岩石结构相连接；小原生切口为一个圆环柱体，其沿径向的宽度为5mm ;将钢扁铲的铲韧插入小原生切口中，用大锤打击钢扁铲的尾端，使小原生岩心齐根折断，用钢钳将折断的小原生岩心夹出，小切削孔腔形成。所述的大原生孔，其大原生岩心是一个直径为149mm的圆柱体，其根部与岩石结构相连接；大原生切口为一个圆环柱体，其沿径向的宽度为5mm ;将钢扁铲的铲韧插入大原生切口中，用大锤打击钢扁铲的尾端，使大原生岩心齐根折断；用钢钳将折断的大原生岩心夹出，大切削孔腔形成。每一个所述的大原生孔都与其两侧的小切削孔部分重叠，故其大原生孔壁、大原生切口和大原生岩心都是残缺的；当残缺的大原生岩心被取出后，所形成的大切削孔腔将其两侧的小切削孔腔沟通；每向下开挖一个所述的岩石开挖层，都会形成一层环状岩石间距、一层实际岩石井筒侧壁和一层残存体。
所述的环状岩石间距，其最宽处为159mm，最窄处不小于IOOmm ;每一层环状岩石间距的深度都等于同一层小切削孔和大切削孔的深度；每一层实际岩石井筒侧壁和残存体的高度都等于同一层环状岩石间距的深度；每一层实际岩石井筒侧壁和残存体的侧面都是由多个垂直的圆弧曲面衔接而成，其每一个圆弧曲面都是同一层的一个小切削孔壁或一个大切削孔壁的一部分；整个岩石开挖部位的实际岩石井筒侧壁由各层实际岩石井筒侧壁上下衔接而成。所述的残存体呈一个孤岛状，其根部仍与岩石结构相连接；所述的环状岩石间距解除了同一层残存体周围的约束，撤消了其周围的侧压力，并为其创造了一个可扩张的空间；在该残存体内部，原有的裂纹和裂缝有所扩大；利用这些裂纹和裂缝，以及环状岩石间距，使用风镐就能将该残存体顶部和边部的岩石破碎。在所述的残存体的中部，先从其顶面以250-300mm为间距呈方阵向下钻制胀裂孔，然后将岩石劈裂器顺次插入这些胀裂孔中，逐块对岩石进行劈落；所述的胀裂孔用风钻钻制，其口径为36-38mm，其孔底低于残存体的根部IOOmm ;经过岩石劈裂器的破碎后，在残存体的根部，仍会有一些残留岩石固定在原处；该残留岩石呈中间高、周围低的态势；该残留岩石越坚硬，其中的裂纹和裂缝越少，其各部位的厚度就越大。除了底层岩石开挖层以外，其余各岩石开挖层的残留岩石都位于下一个岩石开挖层的顶面之上；用电动切割片对这些残留岩石的上半部分进行水平切割，所形成的切割面即为下一个岩石开挖层的操作平台；该操作平台可高于下一个岩石开挖层的顶面，但其面积不小于所述的平面旋转切削钻其固定基座面积的四分之三。在所述的设定岩石井筒底面的所在处，分布着底层岩石开挖层的残留岩石；沿着该残留岩石的周边，用电动切割片进行竖向切割，以为其形成新边界面；该残留岩石各部位的新边界面与井筒的竖向中轴线之距都不大于井筒的半径减140_ ;用钢凿剔除该残留岩石新边界面以外的部分，使剔除部位的底面与底层环状岩石间距的底面相持平；所述的钢筋笼其竖向主筋都位于新边界面的外侧，它们的根部皆不高于设定岩石井筒底面的标高。本发明的优点是:平面旋转切削钻的构造简单，造价低廉，便于安装和拆卸，易于操作，机动性强，有水有电即可施工。在操作时没有粉尘，没有噪音，它可以连续作业，不受外界各种因素干扰。所形成的岩石井筒侧壁规则，且井壁岩石完好无损。与爆破开挖方法相比，其施工速度大体相当，但其施工费用可减少一半。
图1是井筒底部沿其竖向中轴线的剖面图。图2是在岩石开挖部位表层形成操作平台后沿井筒竖向中轴线的剖面图。图3是平面旋转切削钻在钻制顶层岩石开挖层左侧小原生孔时沿其对称面的剖面图。图4是平面旋转切削钻在钻制顶层岩石开挖层右侧小原生孔时沿其对称面的剖面图。图5是平面旋转切削钻在钻制顶层岩石开挖层左侧大原生孔时沿其对称面的剖面图。图6是平面旋转切削钻在钻制顶层岩石开挖层右侧大原生孔时沿其对称面的剖面图。图7是顶层环状岩石间距其最窄处的竖向剖面图。图8是顶层环状岩石间距其最宽处的竖向剖面图。图9是在顶层残存体中部设制胀裂孔后沿井筒竖向中轴线的剖面图。图10是顶层残留岩石沿井筒竖向中轴线的剖面图。图11是第二个岩石开挖层其操作平台形成后沿井筒竖向中轴线的剖面图。图12是平面旋转切削钻钻制第二个岩石开挖层右侧小原生孔时沿其对称面的剖面图。图13是底层残留岩石沿井筒竖向中轴线的剖面图。图14是钢筋笼的侧面图。图15是钢筋笼在井筒中就位后沿其竖向中轴线的剖面图。图16是钻孔桩沿其竖向中轴线的剖面图。图17是设定岩石井筒侧壁的水平横断面图。图18是设定岩石井筒侧壁内小原生孔分布的水平横断面图。图19是设定岩石井筒侧壁内小切削孔分布的水平横断面图。图20是设定岩石井筒侧壁内小切削孔及大原生孔分布的水平横断面图。图21是设定岩石井筒侧壁内小切削孔及大切削孔分布的水平横断面图。图22是岩石开挖部位环状岩石间距的水平横断面图。图23是钢筋笼在井筒内就位后位于岩石开挖部位的水平横断面图。图24是钢筋笼的竖向钢筋在底层残留岩石其新边界面外侧的分布25是钻孔桩位于岩石开挖部位的水平横断面图。图26是小原生孔的水平横断面图。图27是小原生孔沿其竖向中轴线的剖面图。图28是大原生孔的水平横断面图。图29是大原生孔沿其竖向中轴线的剖面图。图30是小切削孔的水平横断面图。图31是小切削孔沿其竖向中轴线的剖面图。图32是大切削孔的水平横断面图。图33是大切削孔沿其竖向中轴线的剖面图。图34是平面旋转切削钻安装小口径钻头时的侧面图。图35是平面旋转切削钻安装大口径钻头时的侧面图。附图标记I井筒，2混凝土护壁，3岩石结构，4设定岩石井筒侧壁，5设定岩石井筒底面，6实际岩石井筒侧壁，7岩石开挖层，8平面旋转切削钻，9膨胀螺栓，10小原生孔，11小切削孔，12大原生孔，13大切削孔，14胀裂孔，15钢筋笼，16 C25混凝土，7_1操作平台，
7-2残存体，7-3残留岩石，7-4环状岩石间距，7-5新边界面，8-1固定基座，8_2小口径钻头，8-3大口径钻头，8-4变速箱，8-5三相电动机，10-1小原生孔壁，10_2小原生切口，10-3小原生岩心，11-1小切削孔壁，11-2小切削孔腔，12-1大原生孔壁，12_2大原生切口，12-3大原生岩心，13-1大切削孔壁，13-2大切削孔腔。
下面结合图1至图35详细说明根据本发明所提出的在钻孔桩井筒底部开挖岩石的环式切削法。
具体实施例方式在山区或浅山区，大地表层通常为7-30m厚的土层，在土层之下是大范围的岩石结构3。钻孔桩的井筒I其直径大多为1.2m、1.5m和1.8m,它向下首先穿过土层,然后进入岩石结构3中。在穿过土层部位，设有混凝土护壁2，其口径等于井筒I的直径；在岩石结构3中，形成实际岩石井筒侧壁6。整个岩石开挖部位的轮廓为一个圆柱体，其厚度等于井筒I直径的2.0-2.5倍，其直径等于井筒I的直径，其侧面与设定岩石井筒侧壁4相吻合，其底面与设定岩石井筒底面5相吻合。在井筒I底部，用电动切割片对岩石结构3的表层进行水平切割，在其表面的正中部位为顶层岩石开挖层7形成一个操作平台7-1。在这个操作平台7-1上，架设一台平面旋转切削钻8。该平面旋转切削钻8的主机为一个3.0千瓦的三相电动机8-5，其固定基座
8-1通过垂直向下打入的四根膨胀螺栓9与岩石相固定。平面旋转切削钻8可绕其自身的中心主轴作360度的平面转动，其小口径钻头8-2和大口径钻头8-3皆与设定岩石井筒侧壁4相切，并分别垂直向下钻制小原生孔10和大原生孔12。在钻制小原生孔10时，其变速箱8-4与井筒I竖向中轴线的最大之距小于井筒I的半径10.0mm。在钻制大原生孔12时,其变速箱8_4与井筒I竖向中轴线的最大之距小于井筒I的半径29.5_。小原生孔10从里向外依次为小原生岩心10-3、小原生切口 10-2和小原生孔壁10-1。小原生岩心10-3是一个直径为IlOmm的圆柱体,其根部与岩石结构3相连。小原生切口 10-2为一个圆环柱体，其沿径向的宽度为5mm。将钢扁铲的铲韧插入小原生切口 10_2中，用大锤打击钢扁铲的尾端，使小原生岩心10-3齐根折断，用钢钳将折断的小原生岩心10-3夹出孔口。小原生孔10变成小切削孔11，小切削孔11由小切削孔壁11-1和小切削孔腔11-2构成。小切削孔壁11-1与小原生孔壁10-1相同，小切削孔腔11-2的口径为120mm。大原生孔12从里向外依次为大原生岩心12-3、大原生切口 12_2和大原生孔壁12-1。大原生岩心12-3是一个直径为149_的圆柱体，其根部与岩石结构3相连。大原生切口 12-2为一个圆环柱体，其沿径向的宽度为5_。将钢扁铲的铲韧插入大原生切口 12-2中，用大锤打击钢扁铲的尾端，使大原生岩心12-3齐根折断，用钢钳将折断的大原生岩心12-3夹出孔口。大原生孔12变成大切削孔13，该大切削孔13由大切削孔壁13_1和大切削孔腔13-2构成。大切削孔壁13-1与大原生孔壁12-1相同，大切削孔腔13-2的口径为159mm0小切削孔11以185_190mm的相等环向间距排列，在每相邻的两个小切削孔11之间的正中部位，都钻制一个大原生孔12，故其大原生孔壁12-1、大原生切口 12-2和大原生岩心12-3都是残缺的。当残缺的大原生岩心12-3被取出后，所形成的大切削孔腔13-2将其两侧的小切削孔腔11-2沟通。整个一圈小切削孔腔11-2和大切削孔腔13-2沿着圆周贯通起来，形成一道顶层环状岩石间距7-4。在顶层环状岩石间距7-4之外，是顶层实际岩石井筒侧壁6 ;在顶层环状岩石间距7-4之内，是顶层残存体7-2。对于顶层残存体7-2，其顶部和边部的岩石用风镐破碎，其中部的岩石用岩石劈裂器破碎，其底部的残留岩石7-3用电动切割片进行水平切割，为下一个岩石开挖层7形成一个操作平台7-1。在井筒I的开口处，安装一台卷扬机，利用吊桶吊装，及时将破碎的岩石运出井筒I。整个岩石开挖部位，除了底层岩石开挖层7以外，其余各岩石开挖层7的厚度都是600mm,在每一个岩石开挖层7所钻制的小原生孔10和大原生孔12的深度均为600_。底层岩石开挖层7的厚度不大于500mm，所钻制的小原生孔10和大原生孔12的深度皆大于该岩石开挖层7的厚度100mm。每上下两个岩石开挖层7的交界面都是下一个岩石开挖层7的顶面。所有的岩石开挖层7都按同一个方法进行开挖。环状岩石间距7-4的最宽处为159mm，最窄处不小于100mm。每一层环状岩石间距7-4的深度都等于同一层小切削孔11和大切削孔13的深度。每一层实际岩石井筒侧壁6和残存体7-2的高度都等于同一层环状岩石间距7-4的深度。每一层实际岩石井筒侧壁6和残存体7-2的侧面都是由多个垂直的圆弧曲面衔接而成，其每一个圆弧曲面都是同一层的一个小切削孔壁11-1或一个大切削孔壁13-1的一部分。整个岩石开挖部位的实际岩石井筒侧壁6由各层实际岩石井筒侧壁6上下衔接而成。残存体7-2呈一个孤岛状，其根部仍与岩石结构3相连接。环状岩石间距7-4解除了同一层残存体7-2周围的约束，撤消了其周围的侧压力，并为其创造了一个可扩张的空间。在该残存体7-2内部，原有的裂纹和裂缝有所扩大。利用这些裂纹和裂缝，以及环状岩石间距7-4，使用风镐就能将该残存体7-2顶部和边部的岩石破碎。在残存体7-2的中部，先从其顶面以250-300mm为间距呈方阵向下钻制胀裂孔14，然后将岩石劈裂器顺次插入这些胀裂孔14中，逐块对岩石进行劈落。胀裂孔14用风钻钻制，其口径为36-38_，其孔底低于残存体7-2的根部100mm。经过岩石劈裂器的破碎后,在残存体7_2的根部,仍会有一些残留岩石7-3固定在原处。残留岩石7-3呈中间高、周围低的态势。残留岩石7-3越坚硬，其中的裂纹和裂缝越少，其各部位的厚度就越大。除了底层岩石开挖层7以外，其余各岩石开挖层7的残留岩石7-3都位于下一个岩石开挖层7的顶面之上。用电动切割片对这些残留岩石7-3的上半部分进行水平切割，所形成的切割面即为下一个岩石开挖层7的操作平台7-1。该操作平台7-1可高于下一个岩石开挖层7的顶面，但其面积不小于平面旋转切削钻8其固定基座8-1面积的四分之三。在设定岩石井筒底面5的所在处，分布着底层岩石开挖层7的残留岩石7-3。沿着该残留岩石7-3的周边，用电动切割片进行竖向切割，以为其形成新边界面7-5。该残留岩石7-3各部位的新边界面7-5与井筒I的竖向中轴线之距都不大于井筒I的半径减140_。用钢凿剔除该残留岩石7-3新边界面7-5以外的部分，使剔除部位的底面与底层环状岩石间距7-4的底面相持平。将钻孔桩的钢筋笼15放入井筒I中，它的竖向主筋都位于底层岩石开挖层7的残留岩石7-3其新边界面7-5的外侧，该竖向主筋的根部皆不高于设定岩石井筒底面5的标高。在该井筒I中注满C25混凝土 16，底层岩石开挖层7的残留岩石7-3构成了钻孔桩的根部。
权利要求
1.一种在钻孔桩井筒底部开挖岩石的环式切削法，在桥梁工程中，被用于开挖钻孔桩井筒〔I〕底部的岩石部位；在山区或浅山区，大地表层通常为7-30m厚的土层，在土层之下是大范围的岩石结构〔3〕;所述的井筒〔I〕其直径大多为1.2m、l.5m和1.8m，它向下首先穿过土层，然后进入岩石结构〔3〕中；在穿过土层部位，设有混凝土护壁〔2〕；在岩石结构〔3〕中，形成实际岩石井筒侧壁〔6〕；所述的混凝土护壁〔2〕其口径等于井筒〔I〕的直径；所述的实际岩石井筒侧壁〔6〕用平面旋转切削钻〔8〕切削而成；整个岩石开挖部位的轮廓为一个圆柱体，其厚度等于井筒〔I〕直径的2.0-2.5倍，其直径等于井筒〔I〕的直径，其侧面与设定岩石井筒侧壁〔4〕相吻合，其底面与设定岩石井筒底面〔5〕相吻合；所述的岩石开挖部位自上而下分为若个岩石开挖层〔7〕，顺次进行开挖；本发明的特征在于: 在所述的井筒〔I〕底部，用电动切割片对岩石结构〔3〕的表层进行水平切割，在其表面的正中部位为顶层岩石开挖层〔7〕形成一个操作平台〔7-1〕；在这个操作平台〔7-1〕上，架设一台平面旋转切削钻〔8〕；该平面旋转切削钻〔8〕可绕其自身的中心主轴作360度的平面转动，其钻头与所述的设定岩石井筒侧壁〔4〕相切，并分别垂直向下钻制小原生孔〔10〕和大原生孔〔12〕；所述的小原生孔〔10〕以185-190mm的相等环向间距排列，小原生孔〔10〕从里向外依次为小原生岩心〔10-3〕、小原生切口〔10-2〕和小原生孔壁〔10-1〕；取出小原生岩心〔10-3〕，小原生孔〔10〕变成小切削孔〔11〕；小切削孔〔11〕由小切削孔壁〔11-1〕和小切削孔腔〔11-2〕构成，小切削孔壁〔11-1〕与小原生孔壁〔10-1〕相同，小切削孔腔〔11-2〕的口径为120mm ;在每相邻的两个小切削孔〔11〕之间的正中部位，都钻制一个大原生孔〔12〕，大原生孔〔12〕从里向外依次为大原生岩心〔12-3〕、大原生切口〔12-2〕和大原生孔壁〔12-1〕；取出大原生岩心〔12-3〕，大原生孔〔12〕变成大切削孔〔13〕；大切削孔〔13〕由大切削孔壁〔13-1〕和大切削孔腔〔13-2〕构成，大切削孔壁〔13-1〕与大原生孔壁〔12-1〕相同，大切削孔腔〔13-2〕的口径为159mm ;整个一圈小切削孔腔〔11_2〕和大切削孔腔〔13_2〕沿着圆周贯通起来，形成一道顶层环状岩石间距〔7-4〕；在顶层环状岩石间距〔7-4〕之外，是顶层实际岩石井筒侧壁〔6〕；在顶层环状岩石间距〔7-4〕之内，是顶层残存体〔7-2〕；对于顶层残存体〔7-2〕，其顶部和边部的岩石用风镐破碎，其中部的岩石用岩石劈裂器破碎，其底部的残留岩石〔7-3〕用电动切割片进行水平切割，为下一个岩石开挖层〔7〕形成一个操作平台〔7-1〕；在所述的井筒〔I〕的开口处，安装一台卷扬机，利用吊桶吊装，及时将破碎的岩石运出井筒〔I〕；所 述的岩石开挖部位，除了底层岩石开挖层〔7〕以外，其余各岩石开挖层〔7〕的厚度都是600mm，在每一个岩石开挖层〔7〕所钻制的小原生孔〔10〕和大原生孔〔12〕的深度均为600mm ;底层岩石开挖层〔7〕的厚度不大于500mm,所钻制的小原生孔〔10〕和大原生孔〔12〕的深度皆大于该岩石开挖层〔7〕的厚度100mm;每上下两个岩石开挖层〔7)的交界面都是下一个岩石开挖层〔7〕的顶面；所有的岩石开挖层〔7〕都按同一个方法进行开挖；将钻孔桩的钢筋笼〔15〕放入所述的井筒〔I〕中，在该井筒〔I〕中注满C25混凝土〔16〕，底层岩石开挖层〔7〕的残留岩石〔7-3〕构成了钻孔桩的根部。
2.根据权利要求1所述的在钻孔桩井筒底部开挖岩石的环式切削法，其特征在于:所述的平面旋转切削钻〔8〕，其主机为一个3.0千瓦的三相电动机〔8-5〕；在每个岩石开挖层〔7〕的操作平台〔7-1〕上，其固定基座〔8-1〕都通过垂直向下打入的四根膨胀螺栓〔9〕与岩石相固定；其小口径钻头〔8-2〕和大口径钻头〔8-3〕皆与所述的设定岩石井筒侧壁〔4〕相切；在钻制小原生孔〔10〕时，其变速箱〔8-4〕与井筒〔I〕竖向中轴线的最大之距小于井筒〔I〕的半径10.0mm;在钻制大原生孔〔12〕时，其变速箱〔8_4〕与井筒〔I〕竖向中轴线的最大之距小于井筒〔I〕的半径29.5mm。
3.根据权利要求1所述的在钻孔桩井筒底部开挖岩石的环式切削法，其特征在于:所述的小原生孔〔10〕，其小原生岩心〔10-3〕是一个直径为IlOmm的圆柱体,其根部与岩石结构〔3〕相连接；小原生切口〔10-2〕为一个圆环柱体，其沿径向的宽度为5mm ;将钢扁铲的铲韧插入小原生切口〔10-2〕中，用大锤打击钢扁铲的尾端，使小原生岩心〔10-3〕齐根折断，用钢钳将折断的小原生岩心〔10-3〕夹出，小切削孔腔〔11-2〕形成。
4.根据权利要求1所述的在钻孔桩井筒底部开挖岩石的环式切削法，其特征在于:所述的大原生孔〔12〕，其大原生岩心〔12-3〕是一个直径为149mm的圆柱体，其根部与岩石结构〔3〕相连接；大原生切口〔12-2〕为一个圆环柱体，其沿径向的宽度为5mm ;将钢扁铲的铲韧插入大原生切口〔12-2〕中，用大锤打击钢扁铲的尾端，使大原生岩心〔12-3〕齐根折断；用钢钳将折断的大原生岩心〔12-3〕夹出，大切削孔腔〔13-2〕形成。
5.根据权利要求1所述的在钻孔桩井筒底部开挖岩石的环式切削法，其特征在于:每一个所述的大原生孔〔12)都与其两侧的小切削孔〔11〕部分重叠，故其大原生孔壁〔12-1〕、大原生切口〔12-2〕和大原生岩心〔12-3〕都是残缺的；当残缺的大原生岩心〔12-3〕被取出后，所形成的大切削孔腔〔13-2〕将其两侧的小切削孔腔〔11-2〕沟通；每向下开挖一个所述的岩石开挖层〔7〕，都会形成一层环状岩石间距〔7-4〕、一层实际岩石井筒侧壁〔6〕和一层残存体〔7-2〕。
6.根据权利要求1所述的在钻孔桩井筒底部开挖岩石的环式切削法，其特征在于:所述的环状岩石间距〔7-4〕，其最宽处为159mm，最窄处不小于IOOmm ;每一层环状岩石间距〔7-4〕的深度都等于同一层小切削孔〔11〕和大切削孔〔13〕的深度；每一层实际岩石井筒侧壁〔6〕和残存体〔7-2〕的高度都等于同一层环状岩石间距〔7-4〕的深度；每一层实际岩石井筒侧壁〔6〕和残存体〔7-2〕的侧面都是由多个垂直的圆弧曲面衔接而成，其每一个圆弧曲面都是同一层的一个小切 削孔壁〔11-1〕或一个大切削孔壁〔13-1〕的一部分；整个岩石开挖部位的实际岩石井筒侧壁〔6〕由各层实际岩石井筒侧壁〔6〕上下衔接而成。
7.根据权利要求1所述的在钻孔桩井筒底部开挖岩石的环式切削法，其特征在于:所述的残存体〔7-2〕呈一个孤岛状，其根部仍与岩石结构〔3〕相连接；所述的环状岩石间距〔7-4〕解除了同一层残存体〔7-2〕周围的约束，撤消了其周围的侧压力，并为其创造了一个可扩张的空间；在该残存体〔7-2〕内部，原有的裂纹和裂缝有所扩大；利用这些裂纹和裂缝，以及环状岩石间距〔7-4〕，使用风镐就能将该残存体〔7-2〕顶部和边部的岩石破碎。
8.根据权利要求1所述的在钻孔桩井筒底部开挖岩石的环式切削法，其特征在于:在所述的残存体〔7-2〕的中部，先从其顶面以250-300mm为间距呈方阵向下钻制胀裂孔〔14〕，然后将岩石劈裂器顺次插入这些胀裂孔〔14〕中，逐块对岩石进行劈落；所述的胀裂孔〔14〕用风钻钻制，其口径为36-38mm，其孔底低于残存体〔7-2〕的根部IOOmm ;经过岩石劈裂器的破碎后，在残存体〔7-2〕的根部,仍会有一些残留岩石〔7-3〕固定在原处；该残留岩石〔7-3〕呈中间高、周围低的态势；该残留岩石〔7-3〕越坚硬，其中的裂纹和裂缝越少，其各部位的厚度就越大。
9.根据权利要求1所述的在钻孔桩井筒底部开挖岩石的环式切削法，其特征在于:除了底层岩石开挖层〔7〕以外，其余各岩石开挖层〔7〕的残留岩石〔7-3〕都位于下一个岩石开挖层〔7〕的顶面之上；用电动切割片对这些残留岩石〔7-3〕的上半部分进行水平切割，所形成的切割面即为下一个岩石开挖层〔7〕的操作平台〔7-1〕；该操作平台〔7-1〕可高于下一个岩石开挖层〔7〕的顶面，但其面积不小于所述的平面旋转切削钻〔8〕其固定基座〔8-1〕面积的四分之三。
10.根据权利要求1所述的在钻孔桩井筒底部开挖岩石的环式切削法，其特征在于:在所述的设定岩石井筒底面〔5〕的所在处，分布着底层岩石开挖层〔7〕的残留岩石〔7-3〕；沿着该残留岩石〔7-3〕的周边，用电动切割片进行竖向切割，以为其形成新边界面〔7-5〕；该残留岩石〔7-3〕各部位的新边界面〔7-5〕与井筒〔I〕的竖向中轴线之距都不大于井筒〔I〕的半径减140_ ;用钢凿剔除该残留岩石〔7-3〕新边界面〔7-5〕以外的部分，使剔除部位的底面与底层环状岩石间距〔7-4〕的底面相持平；所述的钢筋笼〔15〕其竖向主筋都位于新边界面〔7-5〕 的外侧，它们的根部皆不高于设定岩石井筒底面〔5〕的标高。
全文摘要
本发明涉及一种在钻孔桩井筒底部开挖岩石的环式切削法。在井筒底部，整个岩石开挖部位的轮廓为一个圆柱体，其厚度等于井筒直径的2.0-2.5倍，其直径等于井筒的直径。在每一个岩石开挖层的操作平台上，都架设一台平面旋转切削钻，其钻头与设定岩石井筒侧壁相切，并以相等的环向间距，顺次钻制切削孔，首先形成一层实际岩石井筒侧壁，并使所开挖的岩体开挖层仅存一个孤岛状的残存体。该残存体周围的约束被解除，周围的侧压力被撤消，故可用机械方式将其破碎。本发明所使用的机械简单，造价低廉，易于操作，机动性强。在施工时没有粉尘，没有噪音，它可连续作业，不受外界各种因素干扰。所形成的岩石井筒侧壁规则，且井壁岩石完好无损。
文档编号E21B7/00GK103147687SQ20131005551
公开日2013年6月12日 申请日期2013年2月21日 优先权日2013年2月21日
发明者杨宏量 申请人:北京鑫实路桥建设有限公司