长桩冲击钻成孔施工装置制造方法

长桩冲击钻成孔施工装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种长桩冲击钻成孔施工装置，包括：冲击钻机桩架、冲锤、第一护筒、第二护筒及钢筋笼；所述冲锤通过钢丝绳吊设在所述冲击钻机桩架上，并且所述冲锤底部的四周焊接有圆钢，形成了刷壁环；所述第一护筒紧贴孔的内壁，所述第一护筒的直径大于所述第二护筒，并且所述第一护筒的长度小于所述第二护筒；所述第二护筒的直径大于钻孔桩设计桩径，所述第一护筒与第二护筒之间通过不透水的粘土密封。所述钢筋笼竖直放置于所述孔中，并且所述钢筋笼的骨架外侧绑挂保护垫块，所述钢筋笼的外径小于所述钻孔桩设计桩。本实用新型可以解决富水卵石地层中长护筒埋设的难题，保证了护筒的埋设深度，能够准确的控制长护筒的定位精度和垂直度。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及地层中冲击钻成孔【技术领域】，特别是关于一种长桩冲击钻成孔施 工装置。 长粧冲击钻成孔施工装置

【背景技术】
[0002] 随着社会的发展及施工技术的进步，现代工程建设的规模不断扩大，出现了大量 超高层建筑、大跨径桥梁等规模较大的工程项目，而支撑着这些庞然大物的桩基则是其最 重要的立足根本。钻孔灌注桩因其能建造的桩径大，且适宜各种地层的优点，而被广泛应用 于各种大规模建筑的桩基工程。
[0003] 河床地质为富水卵石地层的桥梁，施工时多采用冲击钻机进行钻孔灌注桩成孔施 工，由于在富水卵石地层中冲击成孔，易受到大粒径漂石、不均匀卵石的影响而产生偏孔； 且因卵石地层空隙率大，成孔孔壁较不密实稳定，施工中也极易引发塌孔；又加上工程位于 河道上，多采用筑岛法施工，上部地层受到河水的浸泡、扰动，使得成孔初期孔壁泥皮难以 形成，孔壁不易稳定，因此要求桩基护筒具有一定的长度，但若增加护筒长度，则长护筒的 埋设深度及精度均难以满足。又因卵石地质，护筒直接开挖埋设深度有限，且孔位、垂直度 较难控制。 实用新型内容
[0004] 本实用新型提供一种长桩冲击钻成孔施工装置，以解决富水卵石地层中长护筒埋 设的难题，保证护筒的埋设深度，控制长护筒的定位精度和垂直度。
[0005] 为了实现上述目的，本实用新型提供一种长桩冲击钻成孔施工装置，所述的长桩 冲击钻成孔施工装置包括：冲击钻机桩架、冲锤、第一护筒、第二护筒及钢筋笼；所述冲锤 通过钢丝绳吊设在所述冲击钻机桩架上，并且所述冲锤底部的四周焊接有圆钢，形成了刷 壁环；所述第一护筒紧贴孔的内壁，所述第一护筒的直径大于所述第二护筒，并且所述第一 护筒的长度小于所述第二护筒；所述第二护筒的直径大于钻孔桩设计桩径，所述第一护筒 与第二护筒之间通过不透水的粘土密封。所述钢筋笼坚直放置于所述孔中，并且所述钢筋 笼的骨架外侧绑挂保护垫块，所述钢筋笼的外径小于所述钻孔桩设计桩径。
[0006] 在一实施例中，所述钢筋笼分为多节。
[0007] 在一实施例中，所述钢筋笼的内侧固定有声测钢管。
[0008] 在一实施例中，所述声测钢管通过扎丝固定于所述钢筋笼的内侧。
[0009] 在一实施例中，所述声测钢管的接头通过钢套管焊接连接。
[0010] 在一实施例中，所述声测钢管的下口用钢板焊接密封落底，上口采用胶带封闭并 且高出桩顶面的距离> lm。
[0011] 在一实施例中，所述钻孔桩桩径与冲锤重量的关系为：每100mm钻孔桩桩径对应 冲锤重量230kg。
[0012] 在一实施例中，所述外护筒的内径应比所述钻孔桩桩径大50cm，所述外护筒壁厚 为10mm,所述外护筒长度为2m。
[0013] 在一实施例中，所述内护筒内径比所述钻孔桩桩径大20cm，所述内护筒的壁厚为 l〇mm，所述内护筒的长度要满足：筒底能进入原河床底面不小于lm，且筒顶高出地面40cm。
[0014] 本实用新型实施例的有益效果在于：现有的护筒结构难以直接开挖埋设到位，一 般需要采用振动锤进行护筒的插打，采用本实用新型的双护筒埋设结构，减免了护筒插打 的机械费用，且外侧护筒可以回收重复使用，经济效益明显。通过增加钢护筒的长度，解决 了富水卵石层孔口极易坍塌的问题。

【专利附图】

【附图说明】
[0015] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 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本实用新 型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0016] 图1为本实用新型实施例长桩冲击钻成孔施工装置的结构示意图；
[0017] 图2为本实用新型实施例利用冲锤102冲击钻成孔时的横截面示意图；
[0018] 图3为本实用新型实施例完成步骤109之后孔的横截面示意图。
[0019] 图4为本实用新型实施例的富水卵石地层中冲击钻成孔施工方法流程图；
[0020] 图5A至图?为本实用新型实施例的双护筒埋设施工工艺图；
[0021] 图6为本实用新型实施例的富水卵石地层中冲击钻成孔施工工艺流程图。

【具体实施方式】
[0022] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。
[0023] 如图1所示，本实用新型提供一种长桩冲击钻成孔施工装置，该长桩冲击钻成孔 施工装置包括：冲击钻机桩架101、冲锤102、第一护筒103、第二护筒104。
[0024] 冲锤101通过钢丝绳105吊设在冲击钻机桩架101上，并且冲锤101底部的四周 焊接有圆钢，形成了刷壁环106。
[0025] 如图1所示，第一护筒103紧贴孔的内壁，第一护筒103的直径大于第二护筒104 的直径，并且第一护筒103的长度小于第二护筒104。
[0026] 图2为利用冲锤102冲击钻成孔时的横截面示意图，如图2所示，第二护筒104的 直径大于钻孔桩设计桩径R。第一护筒103与第二护筒104之间通过不透水的粘土 107密 封，本实用新型不以此为限，本领域技术人员应当知道，除了采用不透水的粘土密封，还可 以采用其它不透水材料进行密封。
[0027] 如图3所示，该长桩冲击钻成孔施工装置还包括：钢筋笼301，钢筋笼103坚直放 置于孔中，并且钢筋笼103的骨架外侧绑挂保护垫块302,钢筋笼301的外径小于钻孔桩设 计桩径R。
[0028] 利用本实用新型的长桩冲击钻成孔施工装置可以进行富水卵石地层中冲击钻成 孔施工，下面详细说明如何进行富水卵石地层中冲击钻成孔施工。
[0029] 如图4所示，该富水卵石地层中冲击钻成孔施工方法包括如下步骤：
[0030] S401、设备计算选取步骤：根据钻孔桩桩径选取冲锤的重量，并根据选取的所述冲 锤的重量选配冲击钻机；
[0031] S402、设备安装步骤：对桩位进行测量，放出十字标线，安装冲击钻机桩架及所述 冲锤；
[0032] S403、外护筒埋设步骤：埋设外护筒，使所述外护筒的中心线与钻孔桩的中心线重 合，然后进行孔内造浆及冲击进尺；
[0033] S404、内护筒埋设步骤：当冲孔进入原河床底面一预定距离后，在所述外护筒内安 装内护筒，采用短钢筋临时焊接固定，并在所述外护筒与内护筒之间用不透水粘土分层夯 填密实；
[0034] S405、泥浆制备及循环步骤：开钻冲击钻进之前，向孔内投放用水浸透过的粘土， 用桩锤冲击掺水制拌泥浆；采用泥浆正循环携渣，孔口溢浆通过所述内护筒上的溢浆槽引 流至泥浆池内，经过沉淀后，采用泥浆泵回抽表面浆液注入孔底，实现泥浆循环；
[0035] S406、钻进成孔步骤；
[0036] S407、刷壁清孔步骤：在所述冲锤四周焊接一圈圆钢作为刷壁环，当冲击成孔后， 所述刷壁环顺着所述冲锤在桩孔内上下往复运动；采用换浆法清孔，当钻孔达到设计标高 后，将钻头上下提放，然后注入清孔泥浆，置换桩孔内含渣泥浆；
[0037] S408、钢筋笼安装步骤：在钢筋笼骨架外侧绑挂与所述钻孔桩同尺寸的混凝土垫 块，将所述钢筋笼垂直放入桩孔；
[0038] S409、水下混凝土浇筑步骤：选用螺旋连接套导管，在闭水试验后进行拼接；将所 述的螺旋连接套导管放入桩孔内，所述螺旋连接套导管的下口离孔底距离为30?40cm，所 述螺旋连接套导管的上口与料斗相连。
[0039] 富水卵石地层中，桩孔顶部受空隙水影响大，泥皮难形成，孔壁不易稳定，因此要 求桩基的护筒具有一定的长度。又因卵石地质，护筒直接开挖埋设深度有限，且孔位、垂直 度较难控制，所以本实用新型通过先采用直径较大、长度较短的外护筒开挖埋设后开始冲 孔施工，如图5A至图?所示，待冲孔伸入较密实卵石层后，再在外护筒里准确定位直径较 小的长护筒（内护筒），两护筒之间采用粘土夯填密实，然后继续正常冲击成孔，当冲孔进 尺顺利后，即可拔除大护筒，回收再利用，如此就解决了长护筒难以直接埋设的问题。由图4 的流程可知，本实用新型实施例的冲击钻成孔施工方法通过安装桩基的双护筒（内护筒及 外护筒），安装完成双护筒之后，然后进行泥浆循环、钻进成孔、刷壁清孔、钢筋笼安装及水 下混凝土浇筑等步骤，保证了护筒的埋设深度，很好的控制了长护筒的定位精度和垂直度。
[0040] 富水卵石地层中冲击钻成孔的详细施工工艺流程如图6所示，下面结合图4及图 6详细说明本实用新型的具体实施例。
[0041] 图4的S401为本实用新型的富水卵石地层中冲击钻成孔施工的钻进准备阶段的 步骤，具体实施时，在富水卵石地层中进行长桩冲击成孔，应选取较大的冲锤重量，而冲锤 重量一般根据钻孔桩径进行选取，冲锤重量与桩径关系一般为：每100mm桩径取230kg。选 取完成冲锤重量之后，还需要再根据冲锤重量，选配冲击钻机，一般情况下，冲锤重量不宜 超过钻机卷扬机容许拉力的70 %，本实用新型不以此为限。以兰州深安大桥工程为例，钻孔 桩径2m，桩长45m，选取CK2000冲击钻机，卷扬机容许拉力为8t，冲击频率为6次/min，电 机额定功率为75kw，配置4. 5t十字型冲锤进行冲击成孔。
[0042] 冲击钻机选配好之后，就可以进行设备安装步骤（S402)，具体地，对桩位进行准确 的测量，放出十字标线，安装冲击钻机桩架，使冲锤吊绳垂线对准桩位中心，并调整钻机，做 到桩架机身水平，桩架稳固，为长桩施工垂直度控制打下良好基础。桩架就位后，安装冲锤， 准备进行冲击成孔操作。
[0043] 钻进准备工作完成之后，就可以进行外护筒埋设步骤（S403)，具体实施时，外护筒 一般采用钢护筒，内径一般应比设计的钻孔桩径大50cm(如深安大桥工程采用外护筒内径 为02050 )。外护筒壁厚一般选用l〇mm，外护筒长度以方便直接开挖埋设为宜，一般为2m， 采用挖机开挖埋设。外护筒中心线应与桩中心线基本重合，偏差控制在30cm以内，筒顶高 出地面约20cm，埋设后外护筒四周用普通粘土夯填密实，然后开始孔内造浆、冲击进尺。
[0044] 外护筒埋设完成之后，将进行内护筒埋设操作（S404)，具体实施时，内护筒内径一 般应比桩径大20cm(如深安大桥工程采用小护筒内径为02020 )，内护筒壁一般选用10mm 厚度。内护筒长度一般需要满足筒底能进入较密实的卵石层不小于lm，且筒顶能高出地面 40cm，具体长度应根据现场地质水文情况确定，例如兰州深安大桥工程北区标段采用筑岛 法施工，要求内护筒需下穿筑岛（高约4. 5m)，进入原河床lm，故选取的内护筒长6m。
[0045] 当冲孔进入较密实的卵石层（原河床底面）约lm(预定距离）后，即可在外护筒 内安放内护筒。内护筒较长，安放时需准确控制其孔位、垂直度，并采用短钢筋临时焊接固 定。外内护筒之间的空隙采用不透水的优质粘土，人工分层夯填密实。粘土填筑要充实两 护筒间的空隙，且做到无明显缝隙。
[0046] 内护筒埋设完成之后，需要进行泥浆制备及循环步骤（S405)，包括如下2个方面 的操作：
[0047] 1、采用含砂率较低的黏性土，进行泥浆制备。开钻冲击钻进前，可直接向桩孔内投 放被水浸透过的粘土，用桩锤冲击掺水制拌泥浆。泥浆制备完成后，可以对其全部指标进行 检测，对于卵石这类易坍塌地层，泥浆应按以下性能指标拌制：比重1. 3?1. 4g/cm3 ;粘度 20?30s ;含砂率< 5% ;胶体率> 95%。钻进过程中，需要随时检测泥浆比重和含砂率情 况，并及时根据指标进行调整。
[0048] 2、富水卵石地层中宜采用泥浆正循环携渣，孔口溢浆通过内护筒上的溢浆槽引流 至泥浆池内，经过沉淀后，采用泥浆泵回抽表面浆液注入孔底，实现泥浆循环。泥浆池中沉 渣采用泥浆运输车远弃处理。整个钻进过程应保持泥浆面高度一般高出外界水位lm以上。
[0049] 泥浆制备及循环步骤为钻进成孔步骤（S406)的实施提供了条件，钻进成孔步骤 具体实施时，通常需要注意以下几点：
[0050] 1、开钻时，采用低锤密击，锤高约0. 5m，及时添加粘土造浆护壁，将孔壁挤压密实， 孔深达到护筒底下3?4m后，则可加快速度，将锤高提高到1. 5?2. 0m，转入正常冲击，随 时测控泥浆比重和含砂率。
[0051] 2、钻进过程中，需要保证泥浆补给，保持孔内浆面稳定。并随时观测锤绳的垂直 度，若发现锤绳倾斜时，及时抛入20?30cm厚块石，回填至垂直深度，使孔底表面略平后低 锤快击，使其孔底形成密实平台后，再进行正常冲击。
[0052] 3、经常检查钢丝磨损情况、卡扣松紧程度、转向装置是否灵活，避免突然掉钻。每 次停钻后，再次开钻时，由低冲程逐渐加大到正常冲程。
[0053] 4、卵石层中冲击进尺可采用重桩锤、高冲程，并适时向孔内投入粘土，增加孔壁的 胶结性，减少流失量。
[0054] 5、冲击钻成孔常遇的问题、原因及处理方法，如表1所示：
[0055] 表1冲击钻常遇问题、原因及处理方法汇总表
[0056]

【权利要求】
1. 一种长桩冲击钻成孔施工装置，其特征在于，所述的长桩冲击钻成孔施工装置包括： 冲击钻机桩架、冲锤、第一护筒、第二护筒及钢筋笼；所述冲锤通过钢丝绳吊设在所述冲击 钻机桩架上，并且所述冲锤底部的四周焊接有圆钢，形成了刷壁环；所述第一护筒紧贴孔的 内壁，所述第一护筒的直径大于所述第二护筒，并且所述第一护筒的长度小于所述第二护 筒；所述第二护筒的直径大于钻孔桩设计桩径，所述第一护筒与第二护筒之间通过不透水 的粘土密封；所述钢筋笼坚直放置于所述孔中，并且所述钢筋笼的骨架外侧绑挂保护垫块， 所述钢筋笼的外径小于所述钻孔桩设计桩径。
2. 根据权利要求1所述的长桩冲击钻成孔施工装置，其特征在于，所述钢筋笼分为多 节。
3. 根据权利要求1或2所述的长桩冲击钻成孔施工装置，其特征在于，所述钢筋笼的内 侧固定有声测钢管。
4. 根据权利要求3所述的长桩冲击钻成孔施工装置，其特征在于，所述声测钢管通过 扎丝固定于所述钢筋笼的内侧。
5. 根据权利要求3所述的长桩冲击钻成孔施工装置，其特征在于，所述声测钢管的接 头通过钢套管焊接连接。
6. 根据权利要求3所述的长桩冲击钻成孔施工装置，其特征在于，所述声测钢管的下 口用钢板焊接密封落底，上口采用胶带封闭并且高出桩顶面的距离> lm。
7. 根据权利要求1所述的长桩冲击钻成孔施工装置，其特征在于，所述钻孔桩桩径与 冲锤重量的关系为：每100mm钻孔桩桩径对应冲锤重量230kg。
8. 根据权利要求1所述的长桩冲击钻成孔施工装置，其特征在于，所述外护筒的内径 应比所述钻孔桩桩径大50cm，所述外护筒壁厚为10mm，所述外护筒长度为2m。
9. 根据权利要求1所述的长桩冲击钻成孔施工装置，其特征在于，所述内护筒内径比 所述钻孔桩桩径大20cm，所述内护筒的壁厚为10mm，所述内护筒的长度要满足：筒底能进 入原河床底面不小于lm，且筒顶高出地面40cm。
【文档编号】E02D5/38GK203846485SQ201420279491
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】顾乾岗, 李涵军, 胡震敏, 张波, 江鹏飞, 傅珺 申请人:宏润建设集团股份有限公司