一种溶洞地区冲孔桩成孔方法与流程

本发明涉及冲孔灌注桩施工技术领域，具体为一种溶洞地区冲孔桩成孔方法。

背景技术：

在溶洞地区进行冲孔灌注桩的施工过程中，因溶洞地区的特殊地质情况，冲孔灌注桩的桩孔成孔是重点和难点工作。在溶洞地区进行冲孔灌注桩的桩孔成孔时，易发生塌孔、卡锤等事故。为了避免这些事故的发生，使冲孔打桩机的重锤以小冲程的方式进行冲孔。冲孔打桩机的使用要点是重锤落下之前要垂直对准成孔区，且不能大的摆动，否则会导致冲孔位置偏离设计位置，甚至砸到埋设的钢护筒。所以将重锤升起后总是需要等待一段时间，待重锤摆动幅度很小后才能将落下重锤，若是使用冲孔打桩机的重锤以小冲程的方式进行冲孔，则需要更多次的提起和降下冲孔打桩机的重锤，这就导致桩孔成孔的效率非常低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种溶洞地区冲孔桩成孔方法，以改善在溶洞地区进行冲孔灌注桩成孔施工的过程中，为了避免发生塌孔、卡锤等事故，采用冲孔打桩机的重锤以小冲程的方式进行冲孔的方法存在的桩孔成孔的效率非常低的问题。

本发明是这样实现的：一种溶洞地区冲孔桩成孔方法，包括以下步骤：

步骤一：平整施工现场，安装冲孔打桩机，并设置泥浆池和泥浆循环系统；

步骤二：使用地质雷达探测仪对设置冲孔灌注桩的桩基点及桩基点周围的地质情况进行探测，探查出溶洞分布情况，绘制出三维立体的地质图；

步骤三：埋设钢护筒，钢护筒沉放时确保钢护筒的偏位和垂直度在容许范围内，并对钢护筒进行加固；

步骤四：根据桩基点地质情况的不同选用不同的冲击成孔方式：对桩基点下方没有溶洞，或者因溶洞距离桩孔最下端的位置较远而不会影响桩孔成孔的位置，通过冲孔打桩机的重锤以大冲程的方式进行冲击成孔；对桩基点下方有溶洞，且溶洞会对桩孔成孔有影响的位置，先采用混凝土对溶洞进行灌注，待混凝土高出所述溶洞顶板的桩径高度，且混凝土面不再下降时，停止灌注，然后先通过冲孔打桩机的重锤以大冲程的方式进行冲击成孔，成孔至桩基点下方的溶洞将会对继续成孔有影响的高度时改用重锤以小冲程的方式进行冲击成孔，逐渐将溶洞的顶板击穿并继续成孔至设计桩底的位置。

进一步的，所述钢护筒的内径为桩径+30cm至桩径+40cm之间，当钢护筒的内径小于等于3米时，采用单壁结构的钢护筒，当钢护筒的内径大于3米时，采用双壁结构的钢护筒。

进一步的，埋设钢护筒时，钢护筒的顶部高出地面30cm-50cm；钢护筒埋设采用振动锤振动下沉，直至下沉至预定位置。

进一步的，所述步骤四中冲击成孔所使用的冲孔打桩机应具有使重锤可快速达到可以下降的微小晃动幅度的功能。

用于溶洞地区冲孔桩成孔方法的冲孔打桩机，包括冲孔打桩机本体，所述冲孔打桩机本体包括底座、第一卷扬机、第一绳索、圆柱形的支撑杆、第一滑轮和重锤，所述第一卷扬机设置于底座上，所述第一绳索缠绕在第一卷扬机上，且自由端穿过第一滑轮与重锤相连，所述支撑杆的下端设置于底座上，所述第一滑轮设置于支撑杆的顶端；还包括第二卷扬机、第二绳索、第二滑轮和套管；所述套管套设于支撑杆上，所述套管的内径大于支撑杆的外径，所述第二滑轮设置于支撑杆的上端侧壁上，所述套管的左侧上端设置有连接板，所述第二卷扬机设置于底座上，所述第二绳索缠绕在第二卷扬机上，且自由端穿过第二滑轮与连接板相连，所述套管的右侧壁上垂直设置有扇形板。

进一步的，所述套管一端的端面上设置有至少三个凹槽，所述各凹槽沿着套管的圆周方向均匀设置，所述凹槽延伸至套管的内壁与套管的内部相连通，所述凹槽中设置有滚轮，所述滚轮可自由转动，所述滚轮的里端与支撑杆的外壁相接触，所述套管另一端的端面上也设置有至少三个沿着套管的圆周方向均匀设置的凹槽，且此端的各凹槽中也设置有里端与支撑杆的外壁相接触的滚轮。

进一步的，所述凹槽的两个相互平行的侧壁上各设置有一个滚轴安装槽，所述滚轴安装槽中安装有滚轴，所述滚轮安装在滚轴上。

进一步的，所述滚轴安装槽的一端延伸至套管的端面上，所述套管的管壁上设置有通向滚轴安装槽的限位螺纹通孔，所述限位螺纹通孔中设置有限位螺栓。

进一步的，所述扇形板远离套管一端的端面上设置有装夹槽，且此端的上端面上设置有多个通向装夹槽的装夹螺纹通孔。

进一步的，所述套管上还设置有加强筋板，所述加强筋板的一端于扇形板的下端面固定相连，另一端与套管的右侧壁固定相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、相对于在溶洞地区进行冲孔灌注桩成孔施工的过程中，为了避免发生塌孔、卡锤等事故，采用冲孔打桩机的重锤以小冲程的方式进行冲孔的方法来说，本发明在确保不会发生塌孔、卡锤等事故的同时，又有效保证了成孔速度。

2、本发明所使用的冲孔打桩机具有使重锤可快速达到可以下降的微小晃动幅度的功能，这样的冲孔打桩机，其重锤达到可以下降的微小晃动幅度所需的时间减小，等待时间减少，则减小了冲孔所需的时间，提高了冲孔效率低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明一种溶洞地区冲孔桩成孔方法的流程图；

图2是本发明一种溶洞地区冲孔桩成孔方法所使用的冲孔打桩机的结构示意图；

图3是本发明一种溶洞地区冲孔桩成孔方法所使用的冲孔打桩机的套管及其上安装部件的立体结构示意图；

图4是图3中a区域的放大图；

图5是本发明一种溶洞地区冲孔桩成孔方法所使用的冲孔打桩机的套管及其上安装部件的主视图；

图6是本发明一种溶洞地区冲孔桩成孔方法所使用的冲孔打桩机的套管及其上安装部件的俯视图。

图中：1、底座；2、第一卷扬机；3、第一绳索；4、支撑杆；5、第一滑轮；6、重锤；7、第二卷扬机；8、第二绳索；9、第二滑轮；10、套管；101、凹槽；102、滚轴安装槽；11、滚轮；12、限位螺栓；13、连接板；14、扇形板；141、装夹槽；142、装夹螺纹通孔；15、加强筋板；16、滚轴。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本发明实施例中，一种溶洞地区冲孔桩成孔方法，包括以下步骤：

步骤一：平整施工现场，安装冲孔打桩机，并设置泥浆池和泥浆循环系统；

步骤二：使用地质雷达探测仪对设置冲孔灌注桩的桩基点及桩基点周围的地质情况进行探测，探查出溶洞分布情况，绘制出三维立体的地质图；

步骤三：埋设钢护筒，钢护筒沉放时确保钢护筒的偏位和垂直度在容许范围内，并对钢护筒进行加固；钢护筒的内径为桩径+30cm至桩径+40cm之间，当钢护筒的内径小于等于3米时，采用单壁结构的钢护筒，壁厚根据钢护筒的直径和长度而定；当钢护筒的内径大于3米时，采用双壁结构的钢护筒；埋设钢护筒时，钢护筒的顶部高出地面30cm-50cm；钢护筒埋设采用振动锤振动下沉，直至下沉至预定位置。

步骤四：根据桩基点地质情况的不同选用不同的冲击成孔方式：对桩基点下方没有溶洞，或者因溶洞距离桩孔最下端的位置较远而不会影响桩孔成孔的位置，通过冲孔打桩机的重锤以大冲程的方式进行冲击成孔；对桩基点下方有溶洞，且溶洞会对桩孔成孔有影响的位置，先采用混凝土对溶洞进行灌注，待混凝土高出溶洞顶板的桩径高度，且混凝土面不再下降时，停止灌注，然后先通过冲孔打桩机的重锤以大冲程的方式进行冲击成孔，成孔至桩基点下方的溶洞将会对继续成孔有影响的高度时改用重锤以小冲程的方式进行冲击成孔，逐渐将溶洞的顶板击穿并继续成孔至设计桩底的位置；冲击成孔所使用的冲孔打桩机应具有使重锤可快速达到可以下降的微小晃动幅度的功能。

本发明的工作原理：使用地质雷达探测仪对设置冲孔灌注桩的桩基点及桩基点周围的地质情况进行探测，探查出溶洞分布情况，绘制出三维立体的地质图，结合钻孔灌桩柱的设计图和地质情况，可分析计算出桩基点下方是否有溶洞以及溶洞是否会对桩孔成孔造成影响；然后对桩基点下方没有溶洞，或者因溶洞距离桩孔最下端的位置较远而不会影响桩孔成孔的位置，通过冲孔打桩机的重锤以大冲程的方式进行冲击成孔，冲孔速度快；对桩基点下方有溶洞，且溶洞会对桩孔成孔有影响的位置，为了防止发生塌孔、卡锤等故障，先采用混凝土对溶洞进行灌注，待混凝土高出溶洞顶板的桩径高度，且混凝土面不再下降时，停止灌注，然后先通过冲孔打桩机的重锤以大冲程的方式进行冲击成孔，冲孔速度快，成孔至桩基点下方的溶洞将会对继续成孔有影响的高度时改用重锤以小冲程的方式进行冲击成孔，逐渐将溶洞的顶板击穿并继续成孔至设计桩底的位置，冲孔更加安全；这样即保证了桩孔成孔的速度，又有效避免了在溶洞地区冲孔时塌孔、卡锤等事故的发生。

由上述可知，相对于在溶洞地区进行冲孔灌注桩成孔施工的过程中，为了避免发生塌孔、卡锤等事故，采用冲孔打桩机的重锤以小冲程的方式进行冲孔的方法来说，本发明在确保不会发生塌孔、卡锤等事故的同时，又有效保证了成孔速度。

本发明实施例中，冲击成孔所使用的冲孔打桩机应具有使重锤可快速达到可以下降的微小晃动幅度的功能，这样的冲孔打桩机，其重锤达到可以下降的微小晃动幅度所需的时间减小，等待时间减少，则减小了冲孔所需的时间，提高了冲孔效率低。

请参阅图2，这种具有使重锤可快速达到可以下降的微小晃动幅度功能的冲孔打桩机，包括冲孔打桩机本体，冲孔打桩机本体包括底座1、第一卷扬机2、第一绳索3、圆柱形的支撑杆4、第一滑轮5和重锤6，第一卷扬机2设置于底座1上，第一绳索3缠绕在第一卷扬机2上，且自由端穿过第一滑轮5与重锤6相连，支撑杆4的下端设置于底座1上，第一滑轮5设置于支撑杆4的顶端，第一卷扬机2可通过第一绳索3在第一滑轮5的导向作用下带动重锤6上升，此为现有冲孔打桩机的现有技术；还包括第二卷扬机7、第二绳索8、第二滑轮9和套管10；套管10套设于支撑杆4上，套管10的内径大于支撑杆4的外径，第二滑轮9设置于支撑杆4的上端侧壁上，套管10的左侧上端设置有连接板13，第二卷扬机7设置于底座1上，第二绳索8缠绕在第二卷扬机7上，且自由端穿过第二滑轮9与连接板13相连，套管10的右侧壁上垂直设置有扇形板14。

这种冲孔打桩机工作原理：第二卷扬机7通过第二绳索8在第二滑轮9的导向作用下可带动套管10沿着支撑杆4的上下移动，先通过第二卷扬机7将套管10移动至靠近第二滑轮9的位置，然后通过第一卷扬机2将重锤6提升至设定高度位置，此时套管10位于重锤6的上方，且重锤6处于晃动状态，通过第二卷扬机7在套管10的重力作用下带动套管10往下将，使得套管10上的扇形板14碰触到晃动的重锤6，扇形板14可有效减小重锤6的晃动幅度，使得重锤6达到可以下降的微小晃动幅度所需的时间减小，则减小了冲孔所需的时间，提高了冲孔效率低。

请参阅图3、图4、图5和图6，套管10一端的端面上设置有至少三个凹槽101，各凹槽101沿着套管10的圆周方向均匀设置，凹槽101延伸至套管10的内壁与套管10的内部相连通，凹槽101中设置有滚轮11，滚轮11可自由转动，滚轮11的里端与支撑杆4的外壁相接触，套管10另一端的端面上也设置有至少三个沿着套管10的圆周方向均匀设置的凹槽101，且此端的各凹槽101中也设置有里端与支撑杆4的外壁相接触的滚轮11；凹槽101的两个相互平行的侧壁上各设置有一个滚轴安装槽102，滚轴安装槽102中安装有滚轴16，滚轮11安装在滚轴16上；滚轴安装槽102的一端延伸至套管10的端面上，套管10的管壁上设置有通向滚轴安装槽102的限位螺纹通孔，限位螺纹通孔中设置有限位螺栓12；通过上述设置，使得套管10沿着支撑杆4外壁的移动是通过滚轮11进行了，使得套管10沿着支撑杆4外壁移动的更加顺畅，减小了对支撑杆4外壁的损伤。

请参阅图3和图5，扇形板14远离套管10一端的端面上设置有装夹槽141，且此端的上端面上设置有多个通向装夹槽141的装夹螺纹通孔142，可通过在装夹槽141中装夹挡板的方式增加扇形板14的覆盖范围，在扇形板14不能碰到重锤6时使用，提高了本发明的适用性。

请参阅图5，套管10上还设置有加强筋板15，加强筋板15的一端于扇形板14的下端面固定相连，另一端与套管10的右侧壁固定相连，加强筋板15的设置加强了扇形板14的设置强度。

以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。