喀斯特地质冲孔桩施工工法的制作方法

本发明涉及喀斯特地质下的成孔技术和灌注桩成形
技术领域：
,具体涉及喀斯特地质冲孔桩施工工法。
背景技术：
：目前在建筑工程的施工中，为了提高建筑的稳定性，需要将支撑桩固立于地下的岩石层中，以确保建筑的稳固。因此在桩孔的形成上必须保证桩孔的深度达到岩石层中，这样就需要有专用的设备向地面下打孔，并在打孔的过程中将多余的泥土/浆和碎石挤压到孔的两侧或清理出去，以继续向下打孔。目前上述的打孔主要是利用重锤(也称之为冲击钻头)通过冲孔桩机（也就是钻机）来实现，现有的冲孔桩机的工作原理主要为：提升重锤至一定高度然后使其突放后自由降落，冲击接触面，然后再提升重锤，再突放……如此往复运动，利用冲击动能冲挤土层或破碎岩石成孔，部分碎渣和泥浆被挤入孔壁中，大部分成为泥渣，利用掏渣筒或其它方法将泥渣排出孔外，然后再放下钢筋笼，灌注混凝土成桩。在喀斯特地貌是由可溶性岩石在溶蚀性地下水的长期作用下形成的特殊地貌，现有技术在冲孔桩的施工过程中，由于溶洞多，桩孔的底面或侧面常常出现裂缝、缺口等，导致桩孔内壁面和底面的形状结构更为复杂，重锤在落下后与桩孔底面接触时由于受力极不均横，导致重锤具有极大的偏斜量，跳动严重，一方面无法保证桩孔的成形质量，另一方面也造成冲孔桩机的支撑臂受到巨大的冲击。同时，由于受到溶洞的影响，为确保冲孔桩的持力层厚度以提高冲孔桩的稳定性，冲孔桩的桩孔深度通常较大，起吊冲击钻头的钢绳较长，现有技术中对钢绳中段缺乏有效控制，导致冲击钻头的偏斜量更大，常常造成卡钻，极大的影响了工期，也增加了不必要的工作量。同时，由于卡钻现象的频发，一旦重锤的锤头被粘土层粘住或被岩石或溶洞卡住而起不出锤时，由于冲孔桩机的卷扬机仍然在不断的运转，通过钢丝绳对重锤产生很大的拉力，该拉力会产生一个拉扯冲孔桩机的反作用力。尽管冲孔桩机的机座通常配重较大，但在卡钻现象较为严重时，仍会将整个机架的后端向上拉起，此时如果操作人员不能及时反应并停车，将极易导致翻架的事故，一方面容易损坏冲孔桩机本身，另一方面将给操作人员的生命安全带来危害。技术实现要素：本发明的目的在于提供能极大的提高冲孔桩成桩质量的喀斯特地质冲孔桩施工工法。为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：喀斯特地质冲孔桩施工工法，包括以下步骤：a、平整场地、桩位放线、挖泥浆循环池；b、桩位下钻探，钻探深度为进入持力层至少5米；c、埋设护筒、钻机就位；所述护筒侧面的上部设置溢流口，所述钻机上设置防翻机构；d、泥浆制备、冲击钻孔，在泥浆循环池内进行泥浆的制备，泥浆的胶体率应不低于96%；冲击钻孔的过程中当桩孔深度≥4米时，在护筒的上端安装防护封盖，所述防护封盖的中心设置导向孔，起吊冲击钻头的钢绳穿过导向孔；e、成孔检查、第一次清孔；f、钢筋笼的制作、安装；g、安装导管、第二次清孔；h、灌注水下混凝土；i、取出护筒。优选的，在步骤e冲击钻孔的过程中若桩孔中的泥浆面出现慢速下降，则桩孔内出现裂缝，此时向桩孔内加入粘土，提高泥浆的稠度，继续向下冲钻，直到桩孔内泥浆液面恢复正常；若桩孔中的泥浆液面急速下降至完全漏空，则桩孔侧面或下方出现溶洞，此时先将冲击钻头提出，向桩孔内加入土夹石，利用冲击钻头反复冲砸，将土夹石挤向溶洞，将其堵塞，向桩孔内注入泥浆，继续向下冲钻。优选的，在步骤e冲击钻孔的过程中若出现卡钻现象，先确认冲击钻头较低的一侧，在较低的一侧下方放置适量炸药，实施引爆，直到将冲击钻头提起，继续向下冲钻。优选的，所述防翻机构位于钻机的机座内，所述防翻机构包括沿机座长度方向设置的密封的长盒体，所述长盒体两端的内壁上对应设置光发射器和光接收器，所述光发射器的发射方向与长盒体的长度方向一致；所述长盒体内注水且长盒体处于水平状态时内部的水面高度略低于光发射器和光接收器；长盒体上还设置有控制钻机卷扬机的开关和与光接收器电性连接的控制芯片，所述光接收器未接受到光信号时，控制芯片控制开关动作，使卷扬机停止运转。优选的，所述长盒体的横截面呈等腰梯形。优选的，所述护筒包括筒体和设置在筒体上端外缘的一圈环形的凸棱；所述防护封盖由两块呈半圆形的盖体构成，所述盖体包括边框和设置在边框内的护网；所述边框直边的中心设置半圆形的凹口，两盖体边框上的凹口共同构成钢绳的导向孔；所述边框弧边的下沿设置与凸棱相配合的卡槽；所述两盖体上分别设置耳板且两盖体通过穿设在耳板上的螺栓相互连接。优选的，所述护筒、防护封盖和钻机的钻头采用合金材料制成，所述合金材料由如下重量份组成：铁120份；铬8.5份；镍20份；硅5份；钴2；铱0.8份；钛0.5份；铌0.5份；钪0.3份；碲0.5份；铍0.8份；锶0.1份；铯0.8份。本发明与现有的冲孔桩施工工法相比，在桩位确定之后对每一棵桩下进行针对性的二次钻探，钻探深度深入持力层至少5米，便于工程人员清楚的了解实时地质状况、确定桩端的持力层，确保了冲孔桩安全可靠。同时，本发明采用对钢绳具有导向作用的防护封盖，在孔深较大时，利用防护封盖上的导向孔对钢绳的中段进行导向控制，保持钢绳与桩孔中心的小误差度，从而降低了钢绳的径向跳动和偏移，进而有效的控制了冲击钻头的偏斜量，提高了桩孔的成形质量，降低了卡钻、坍孔等事故发生的风险。另外，钢绳在与导向孔的孔壁接触的过程中可将一部分力传递至防护封盖，再由防护封盖传递至护筒，通过护筒将力均匀的分散至周围的土地，大大的改善了钻机支撑臂的受力状况。综上所述，本发明所述的施工工法尤其适合在喀斯特地质下进行冲孔桩的施工，能够极大的改善冲孔桩的成桩质量，降低卡钻、坍孔等事故的发生率，提高钻机的使用寿命。附图说明图1为钻机的结构示意图；图2为护筒的结构示意图；图3为防护封盖的安装前的结构示意图；图4为防护封盖安装后的结构示意图；图5为图4中a-a向视图；图6为防翻机构的结构示意图；图7为图6中所示结构一种使用状态示意图；图8为长盒体的立体图；图9为防翻机构的工作原理图。具体实施方式本发明所述的喀斯特地质冲孔桩施工工法，包括以下步骤：a、通过压路机、装载机等工程机械对施工场地进行整平，在已经平整的场地上进行施工便道的铺设，以满足施工机械的行走为宜；同时，按设计图纸给定的桩位坐标进行放线，在场地上标注出冲孔桩的位置，进行定位；在场地上挖设泥浆循环池，泥浆循环池的容量通常在200m³左右，当然，也可根据实际情况适当缩小或增大。b、冲孔桩的定位完成后，对每一棵桩下面的地质情况具体二次钻探，钻探深度为进入持力层至少5米，以掌握桩位是否有溶洞及溶洞的深度等。c、埋设护筒1、钻机就位。在桩位挖坑，将护筒1安装在桩位点上，检查符合要求后，用粘土和小石块将护筒1埋设夯实稳固；如图2所示，所述护筒1侧面的上部设一个溢流口2，在冲孔的过程中，可通过溢流口2向桩孔内补入泥浆，或将桩孔内多余的泥浆排出并导入泥浆循环池。冲孔桩的冲孔和开挖应在相距5m内的任何其他桩浇注完成后24小时才能进行，以避免干扰邻桩混凝土的凝固；在此基础上可多机同时作业。钻机安装处应事先整平夯实，用枕木支撑机座6；钻机就位后，可利用钻机的冲击钻头对护筒1进一步压实。所述钻机上设置防翻机构3，防翻机构3主要用于在钻机卡钻时，防止钻机翻倒。防翻转机构3的工作原理为：在钻机的机座6翘起时，触动开关，通过开关对钻机卷扬机10进行控制，例如：结合图1和图6-9所示，所述防翻机构3位于钻机的机座6内，所述防翻机构3包括沿机座6长度方向设置的密封的长盒体7，所述长盒体7两端的内壁上对应设置光发射器8和光接收器9，所述光发射器8的发射方向与长盒体7的长度方向一致。所述长盒体7内注水且长盒体7处于水平状态时内部的水面高度略低于光发射器8和光接收器9。光发射器8和光接收器9通常选用红外光发射器和红外光接收器，如图6所示，光发射器8和光接收器9一个位于长盒体7右端的内表面，另一个位于长盒体7左端的内表面，且二者高度一致。机座6处于水平状态时长盒体7也处于水平状态，此时光发射器8发射的光线能够被光接收器9接收到。如图7所示，当机座6处于翘起的状态时，长盒体7也不再水平，此时，长盒体7内部的水由一端流向另一端，也就是光发射器8被水淹没，则光发射器8发射的光线由于受到折射，将无法被光接收器9接收到。同理，即使光发射器8和光接收器9的位置调换，当光接收器9被水淹没时，也无法接收到光信号。如图9所示，长盒体7上还设置有控制钻机卷扬机10的开关和与光接收器9电线连接的控制芯片，所述光接收器9未接受到光信号时，控制芯片控制开关动作，使卷扬机10停止运转。也就是说只要机座6发生倾斜，则长盒体7也会发生倾斜，此时光接收器9无法接收到光信号，控制芯片得到信息反馈后对开关进行控制，通过开关使卷扬机10停止运转，避免了钻机翻倒的问题发生，极大的提高了施工过程中的安全性。为了进一步提高防翻机构的灵敏度，更好的做法是，如图8所示，所述长盒体7的横截面呈等腰梯形。这样一来，由于长盒体7下部的容量更大，在其发生倾斜时，能够更方便的确保水位淹没光发射器8或光接收器9。d、在钻机就位后，进行泥浆制备和冲击钻孔环节，首先在泥浆循环池内进行泥浆的制备，泥浆的胶体率应不低于96%，含沙率小于4%。在冲孔开始阶段，在护筒1内投入一定量的粘土、水，慢速冲进，利用冲击钻头冲击自行造浆，此后正常冲进，边冲进边将泥浆循环池内的泥浆注入桩孔内，保持泥浆液面始终不低于护筒1顶面以下0.5m。在冲击钻孔的过程中当桩孔深度≥4米时，在护筒1的上端安装防护封盖4，所述防护封盖4的中心设置导向孔5，起吊冲击钻头的钢绳穿过导向孔5。所述的防护封盖4的作用主要有两个方面，一方面对孔口进行封闭，确保施工人员的安全，另一方面是通过设置在防护封盖4上的导向孔5对钢绳进行导向。防护封盖4的具体结构较多，例如防护封盖4就是在护筒1上端与护筒1螺纹配合的盖子，盖子的中心设置一个导向孔5，当然，也可以是其他便于与护筒1连接的结构。但考虑到施工场地泥沙多，为了便于防护封盖4的安装和拆卸，更好的做法是，如图2-5所示，所述护筒1包括筒体和设置在筒体上端外缘的一圈环形的凸棱11。所述防护封盖4由两块呈半圆形的盖体12构成，所述盖体12包括边框13和设置在边框13内的护网14，边框13和护网14通常都是由钢制成。所述边框13直边的中心设置半圆形的凹口，两盖体12边框13上的凹口共同构成钢绳的导向孔5。所述边框13弧边的下沿设置与凸棱11相配合的卡槽15。所述两盖体12上分别设置耳板16且两盖体12通过穿设在耳板16上的螺栓相互连接。在使用时，将两块盖体12均卡接在护筒1的上端的凸棱11上，使两个凹口构成的导向孔5将钢绳包住。然后再在耳板16处将螺栓锁紧即可，使用非常方便。在冲击钻孔的过程中，注意观察桩孔内泥浆液面，若桩孔中的泥浆面出现慢速下降，则桩孔内出现裂缝，此时向桩孔内加入粘土，提高泥浆的稠度，继续向下冲钻，直到桩孔内泥浆液面恢复正常。若桩孔中的泥浆液面急速下降至完全漏空，则桩孔侧面或下方出现溶洞，此时先将冲击钻头提出，向桩孔内加入土夹石，利用冲击钻头反复冲砸，将土夹石挤向溶洞，将其堵塞，向桩孔内注入泥浆，继续向下冲钻。若冲击钻孔的过程中若出现卡钻现象，先确认冲击钻头较低的一侧，在较低的一侧下方放置适量炸药，实施引爆，直到将冲击钻头提起，继续向下冲钻。也就是说在卡钻时，对钻头各部位的深度进行测量，确定出钻头较低的一侧，将适量炸药包裹好后，沿钻头槽孔将炸药放在钻头较低的一侧下方，然后引爆。接着摇动钻头，将其提出继续冲孔。e、成孔检查、第一次清孔：在钻孔完成后，将防护封盖4取下，对成孔进行检查，检查合格则进行第一次清孔，不合格则调整后再进行第一次清孔。f、钢筋笼的制作、安装，在成孔检查合格后即可开始进行钢筋笼的制作，在喀斯特地质下，由于在钻孔完成前桩长无法确定，因此可先行制作一定长度的钢筋笼，再根据实际需要进行接长，接着通过吊具将钢筋笼放入桩孔内。g、安装导管、第二次清孔：在钢筋笼安装完成后，安装灌注混凝土用的导管，并在导管安装完成后进行第二次清孔。h、灌注水下混凝土。i、取出护筒1，在取出护筒1的过程中，利用绳索箍套在护筒1上端的凸棱11上，利用吊机或钻机直接将护筒1吊起即可，方便快速。本发明与现有的冲孔桩施工工法相比，在桩位确定之后对每一棵桩下进行针对性的二次钻探，钻探深度深入持力层至少5米，便于工程人员清楚的了解实时地质状况、确定桩端的持力层，确保了冲孔桩安全可靠。同时，本发明采用对钢绳具有导向作用的防护封盖4，在孔深较大时，利用防护封盖4上的导向孔5对钢绳的中段进行导向控制，保持钢绳与桩孔中心的小误差度，从而降低了钢绳的径向跳动和偏移，进而有效的控制了冲击钻头的偏斜量，提高了桩孔的成形质量，降低了卡钻、坍孔等事故发生的风险。另外，钢绳在与导向孔5的孔壁接触的过程中可将一部分力传递至防护封盖4，再由防护封盖4传递至护筒1，通过护筒1将力均匀的分散至周围的土地，大大的改善了钻机支撑臂的受力状况。综上所述，本发明所述的施工工法尤其适合在喀斯特地质下进行冲孔桩的施工，能够极大的改善冲孔桩的成桩质量，降低卡钻、坍孔等事故的发生率，提高钻机的使用寿命。由于护筒1、防护封盖4和钻头长期野外作业，对其防锈性能有较高的要求，因此，更好的做法是，所述护筒、防护封盖和钻机的钻头采用合金材料制成，所述合金材料由如下重量份组成：铁120份；铬8.5份；镍20份；硅5份；钴2；铱0.8份；钛0.5份；铌0.5份；钪0.3份；碲0.5份；铍0.8份；锶0.1份；铯0.8份。所述合金材料按以下方法加工制成：a.按所述重量份将铁、铬、镍、铌、钪、铍、碲、锶、铯等进行熔炼，将炉温升高至维持1300℃熔炼5分钟，然后升高炉温，在炉温升高到1800℃时加入钛、铱、钴、硅，最后所有材料均熔炼成液态钢水。b.将上述步骤熔炼制得的钢水在熔炼炉中镇静3分钟，然后浇筑，浇筑温度维持在1800℃，浇筑在1分30秒内完成。c.浇筑完成后，冷却3小时以上出炉。经过上述步骤得到的合金材料按iso9227的中性盐雾试验标准检测到的耐蚀性能结果如下：牌号铬含量24h48h72h本发明5.3%√√√304钢18.5%√√√综合上表可以看出，本发明所采用的合金材料制成的护筒1、防护封盖4和钻机的钻头，其耐蚀性优异，在长期使用过程中不易生锈，尤其适合野外作业。所述合金的铬含量，大大低于传统304不锈钢18%-20%铬含量，不足304不锈钢铬含量的一半，但是其耐蚀性能达到了304不锈钢的水准。在传统的理解中，一般铬含量小于11%的合金钢不具备防锈性能，但是本合金在铬含量远远低于常规水平的基础上，其防锈性能达到了较高的水准。当前第1页12