一种基坑逆作法旋挖扩底、全回转定位施工方法

摘要

本发明公开了一种基坑逆作法旋挖扩底、全回转定位施工方法，属于逆作法灌注桩施工技术领域。包括有步骤S1：采用旋挖钻机进行旋挖钻孔；S2：全回转钻机安装就位；S3：制作并吊放钢筋笼；S4：进行钢管桩的吊放和定位；S5：清孔及灌注桩身混凝土；S6：钢管柱四周回填；S7：桩孔回填。所述步骤S1包括有以下步骤：S11：旋挖直孔段钻进；S12：旋挖桩端扩底钻进。与现有技术相比，首先，本施工方法所成型的灌注桩的桩承载力更强，孔深大大减小，成孔、成桩质量更为可靠；其次，钢管柱在下方过程中通过全回转钻机进行双层双向定位，定位更加快捷、准确，大大提升了施工效率；最后，本施工方法工艺简单、施工方便，便于推广和使用。

说明书

技术领域

本发明属于逆作法灌注桩施工技术领域，特别涉及一种基坑逆作法旋挖扩底、全回转定位施工方法。

背景技术

在基坑支护工程中，钢管柱不仅作为临时支撑柱，当基坑采用逆作法施工时也作为永久承载结构使用。作为永久承载结构时，通常将钢管柱插入地下室基础灌注桩顶一定深度，形成钢管柱与灌注桩组合结构。钻孔灌注桩作为钢管柱的下部结构，其承载能力决定整个上部结构的承受能力；为提高灌注桩的承载力，通常桩端持力层需进入岩层中。而当场地上部覆盖土层超厚(大于60m)时，灌注桩持力层进入岩层时往往钻孔超深，使得钻进成孔、清孔、灌注成桩难度大，造成钻进时间长、成桩质量难保证、综合成本高。

发明内容

为解决上述问题，本发明的首要目的在于提供一种基坑逆作法旋挖扩底、全回转定位施工方法，桩承载力更强，孔深大大减小，成孔、成桩质量更为可靠；

本发明的另一个目的在于提供一种基坑逆作法旋挖扩底、全回转定位施工方法，钢管柱在下方过程中定位更加快捷、准确，大大提升了施工效率；

本发明的又一个目的在于提供一种基坑逆作法旋挖扩底、全回转定位施工方法，工艺简单、施工方便，便于推广和使用。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种基坑逆作法旋挖扩底、全回转定位施工方法，包括有以下步骤：

S1：采用旋挖钻机进行旋挖钻孔；

S2：全回转钻机安装就位；

S3：制作并吊放钢筋笼；

S4：进行钢管桩的吊放和定位；

S5：清孔及灌注桩身混凝土；

S6：钢管柱四周回填；

S7：桩孔回填。

进一步地，在步骤S1之前，根据十字交叉定位方法，预先安放四个控制桩，以四个控制桩为基准埋设护筒并确定桩位，护筒高出地面300mm，利用四个控制桩复核护筒中心点并复测桩位；所述桩位为灌注桩桩位，护筒固定复测桩位无误后，用粘土分层回填夯实，以保证其垂直度及防止泥浆流失及位移、掉落。

进一步地，所述步骤S1包括有以下步骤：S11：旋挖直孔段钻进及第一次清孔；S12：旋挖桩端扩底钻进及第二次清孔。

进一步地，所述步骤S11中，在桩位复核正确、护筒埋设符合要求后，在旋挖钻机就位准确后开始钻进，钻进至设计桩底标高要求终孔，终孔完成用平底捞砂钻头进行第一次清孔。

进一步地，所述步骤S12中，在旋挖直孔段钻进达到设计标高后，更换扩底钻头进行扩底段挖掘，先进行扩底段上部挖掘，然后进行扩底段下部挖掘；扩底钻进时，先将扩底钻头下放至扩底位置，然后进行慢速旋转并加压，使扩底钻头缓慢张开并进行扩底作业；扩底钻头完全张开后扩底完成，在原位不加压快速旋转10min后，停止旋转缓慢匀速提出钻头；扩底完成后，进行第二次捞渣清孔。清孔时，换专用的捞渣平底钻头安装捞砂钻头将扩底段钻渣进行清除；如有必要可更换扩底钻头进行扩底位置扫孔，再换捞渣钻头捞渣，反复数次直至将沉渣清除。

进一步地，在步骤S2中，所述全回转钻机安装就位前，在护筒的上方吊放定位平衡板，根据“双层双向定位”原理，调节定位平衡板的位置，使定位平衡板中心点引出的铅垂线与护筒引出的桩位中心点重合；并用全站仪对定位平衡板中心点位进行复核；定位平衡板定位后，将全回转钻机吊放在定位平衡板设置的定位圆弧内，并精确对中并校核全回转钻机的水平度。

进一步地，在步骤S3中，所述钢筋笼采用100T履带吊为主副钩同时起吊，设置四个起吊点，以保证钢筋笼在起吊时不变形。吊放钢筋笼入孔时应对准孔位，保持垂直，轻放、慢放入孔，不得左右旋转。下放钢筋笼时技术人员现场旁站，现场测量护筒顶标高，并准确计算吊筋长度，以控制钢筋笼的桩顶标高。

进一步地，在步骤S4前，通过设置工具柱与钢管柱对接形成所述钢柱桩。具体为：对接施工场地上以4.5m等间距布置六个对螺栓升降架，定位在同一水平面上。对各对螺栓升降架顶同标高进行校平后，采用吊车分别将对接的钢管柱、工具柱吊放至对螺栓升降架上，并采用螺栓连接固定。在对接过程中，利用水准仪进行校平，并根据测量人员的校核结果，旋转自动升降架的工字钢支撑架两端手动螺杆升降架手柄，确保对接精度。

进一步地，在步骤S4中，所述钢管桩起吊前，在工具柱顶部的水平板上安置倾角传感器，倾角传感器通过连接倾斜显示仪，能够监测钢管结构柱下插过程的垂直度，其控制精度可达到0.01度，钢管桩采用双机侧式抬吊，主吊和副吊置于钢筋笼同一侧边，主吊使用50吨履带吊作业。钢管桩起吊后穿过全回转钻机中心，下放至入孔至设计灌注桩顶面上方200cm的位置后，用倾斜显示仪(测量精度<0.1％)对钢管柱进行垂直度校准，同步使用HCR-1500全回转钻机进行精确微调，以保证钢管柱的垂直度；然后，再用全回转钻机自带的上夹持装置(主夹)抱紧钢管桩，下夹持装置(副夹)松开开始安装，一个行程后使用下夹持装置对钢管桩进行夹持固定，松开全回转的上夹持器，全回转钻机回升复位，然后交替作业将钢管桩安装到位。钢管桩定位过程中，全过程采用测量仪器测量钢管桩的垂直度和水平标高，同步观察倾斜显示仪显示的精度，满足设计精度要求后用全回转钻机将钢管桩固定。

进一步地，在步骤S5中，在钢管桩下放完成、灌注混凝土之前，安放灌注导管，并利用导管进行第三次清孔，清孔采用气举反循环，清孔过程实时检查泥浆指标。清孔满足要求后实施灌注，根据灌注桩扩底段的直径及深度，选择直径为300mm(外径)导管灌注混凝土。根据扩底段的直径初灌采用4m3大料斗进行，保证初灌的导管埋深不小于1m。灌注过程中，定期测量导管的混凝土埋管深度，根据埋管情况拔除导管，始终保持导管埋管不超过4m；在混凝土灌注至钢管结构柱顶断面并超灌800mm后停止灌注。

进一步地，在步骤S5与步骤S6之间还设置有步骤S50：掉移全回转钻机。具体为：灌注完成后，待混凝土终凝达到设计强度，用吊车将全回转钻机调离孔位；起吊前松开主夹(楔形夹紧装置)，副夹(辅助夹紧装置)加紧。起吊过程中设专业指挥人员，避免起吊过程中碰撞工具柱。

进一步地，在步骤S6中，全回转钻机调离后，平衡板副夹(辅助夹紧装置)松开，在定位平衡板上对钢管柱外侧进行回填，回填材料选用级配碎石。回填过程采用铲运车将碎石运送至孔口附近，采用人工回填；回填按照工具柱四周位置均匀分层回填，回填至工具柱底部位置。

进一步地，在步骤S6与步骤S7之间还设置有步骤S60：拆除工具柱。具体为：采用泥浆泵将工具柱内的泥浆抽空，保证露出钢管柱和工具柱衔接位置。泥浆抽空后，安排专业人员下到工具柱底拆除对接螺栓；拆除前，往工具柱内送风，再采用氧气气割将工具柱和钢管柱的连接螺栓拆除。拆除完成后，将工具柱吊出。

进一步地，在步骤S7中，全回转钻机平衡板吊移后，采用碎石、水泥土或砖渣等将桩孔空孔段回填。回填过程中，采用泥浆泵及时将剩余泥浆进行回收利用，严禁泥浆随意流淌，污染环境。回填完成后，采用挖机进行碾压平整并做好警示标志，防止大型机械进入造成安全事故。

项目优化采取直径2m扩底灌注桩，桩端持力层选择为土状强风化岩，桩承载力比非扩底桩提高四倍，孔深大大减小，成孔、成桩质量更为可靠；同时，采用可调节螺杆式平台实施钢管柱与工具柱现场对接，确保对接精度满足设计要求；另外，采用全回转钻机精准定位，实现了既能节约工程成本，又能达到施工精度的要求，经过数个项目实践，取得了显著的成效。

本发明的优势在于，相比于现有技术：

首先，本发明的施工方法通过设置旋挖桩端扩底钻进能够形成扩底灌注桩，桩端持力层由块状强风化改为土状强风化，桩承载力比非扩底桩提高四倍，孔深大大减小，成孔、成桩质量更为可靠；

其次，本施工方法采用全回转钻机设置有上夹持装置和下夹持装置，根据“双层双向定位”原理对钢管柱在下方过程中进行定位，通过全回转钻机平台自身的上下两套液压定位装置和垂直液压系统，交替进行钢管柱的抱紧下插作业，在保证平台定位和水平精度情况下将钢管柱精确下放到设计位置，实现了高精度定位，定位更加快捷准确，大大提升了施工效率；

最后，本施工方法采用可调节螺杆式平台实施钢管柱与工具柱现场对接，确保对接精度满足设计要求。

附图说明

图1是本实施例的施工流程示意图。

图2是本实施例的中全回转钻机的上夹持装置与下夹持装置的结构示意图。

图3是本实施例的扩底钻头的横向截面图。

图4是本实施例的扩底钻头的上部扩底状态的横向截面图。

图5是本实施例的扩底钻头的下部扩底状态的横向截面图。

图6是本实施例的对螺栓升降架的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为实现上述目的，本实施例的技术方案如下：

参见图1-6所示，本实施例提供一种基坑逆作法旋挖扩底、全回转定位施工方法，包括有以下步骤：

S1：采用旋挖钻机进行旋挖钻孔；

S2：全回转钻机安装就位；

S3：制作并吊放钢筋笼；

S4：进行钢管桩的吊放和定位；

S5：清孔及灌注桩身混凝土；

S6：钢管柱四周回填；

S7：桩孔回填。

进一步地，在步骤S1之前，根据十字交叉定位方法，预先安放四个控制桩，以四个控制桩为基准埋设护筒并确定桩位，护筒高出地面300mm，利用四个控制桩复核护筒中心点并复测桩位；所述桩位为灌注桩桩位，护筒固定复测桩位无误后，用粘土分层回填夯实，以保证其垂直度及防止泥浆流失及位移、掉落。

进一步地，步骤S1包括有以下步骤：S11：旋挖直孔段钻进及第一次清孔；S12：旋挖桩端扩底钻进及第二次清孔。

进一步地，步骤S11中，在桩位复核正确、护筒埋设符合要求后，在旋挖钻机就位准确后开始钻进，钻进至设计桩底标高要求终孔，终孔完成用平底捞砂钻头进行第一次清孔。

进一步地，步骤S12中，在旋挖直孔段钻进达到设计标高后，更换扩底钻头进行扩底段挖掘，扩底钻头包括有上扩底部1和下扩底部2；先进行扩底段上部挖掘，然后进行扩底段下部挖掘；扩底钻进时，先将扩底钻头下放至扩底位置，然后进行慢速旋转并加压，使扩底钻头缓慢张开并进行扩底作业；扩底钻头完全张开后扩底完成，在原位不加压快速旋转10min后，停止旋转缓慢匀速提出钻头；扩底完成后，进行第二次捞渣清孔。清孔时，换专用的捞渣平底钻头安装捞砂钻头将扩底段钻渣进行清除；如有必要可更换扩底钻头进行扩底位置扫孔，再换捞渣钻头捞渣，反复数次直至将沉渣清除。

进一步地，在步骤S2中，全回转钻机安装就位前，在护筒的上方吊放定位平衡板，根据“双层双向定位”原理，调节定位平衡板的位置，使定位平衡板中心点引出的铅垂线与护筒引出的桩位中心点重合；并用全站仪对定位平衡板中心点位进行复核；定位平衡板定位后，将全回转钻机吊放在定位平衡板设置的定位圆弧内，并精确对中并校核全回转钻机的水平度。

进一步地，在步骤S3中，钢筋笼采用100T履带吊为主副钩同时起吊，设置四个起吊点，以保证钢筋笼在起吊时不变形。吊放钢筋笼入孔时应对准孔位，保持垂直，轻放、慢放入孔，不得左右旋转。下放钢筋笼时技术人员现场旁站，现场测量护筒顶标高，并准确计算吊筋长度，以控制钢筋笼的桩顶标高。

进一步地，在步骤S4前，通过设置工具柱与钢管柱对接形成钢柱桩。具体为：对接施工场地上以4.5m等间距布置六个对螺栓升降架，定位在同一水平面上。对各对螺栓升降架顶同标高进行校平后，采用吊车分别将对接的钢管柱、工具柱吊放至对螺栓升降架上，并采用螺栓连接固定。在对接过程中，利用水准仪进行校平，并根据测量人员的校核结果，旋转自动升降架的工字钢支撑架两端手动螺杆升降架手柄，确保对接精度。

进一步地，在步骤S4中，钢管桩起吊前，在工具柱顶部的水平板上安置倾角传感器，倾角传感器通过连接倾斜显示仪，能够监测钢管结构柱下插过程的垂直度，其控制精度可达到0.01度，钢管桩采用双机侧式抬吊，主吊和副吊置于钢筋笼同一侧边，主吊使用50吨履带吊作业。钢管桩起吊后穿过全回转钻机中心，下放至入孔至设计灌注桩顶面上方200cm的位置后，用倾斜显示仪(测量精度<0.1％)对钢管柱进行垂直度校准，同步使用HCR-1500全回转钻机进行精确微调，以保证钢管柱的垂直度；然后，再用全回转钻机自带的上夹持装置(主夹)抱紧钢管桩，下夹持装置(副夹)松开开始安装，一个行程后使用下夹持装置对钢管桩进行夹持固定，松开全回转的上夹持器，全回转钻机回升复位，然后交替作业将钢管桩安装到位。钢管桩定位过程中，全过程采用测量仪器测量钢管桩的垂直度和水平标高，同步观察倾斜显示仪显示的精度，满足设计精度要求后用全回转钻机将钢管桩固定。

进一步地，在步骤S5中，在钢管桩下放完成、灌注混凝土之前，安放灌注导管，并利用导管进行第三次清孔，清孔采用气举反循环，清孔过程实时检查泥浆指标。清孔满足要求后实施灌注，根据灌注桩扩底段的直径及深度，选择直径为300mm(外径)导管灌注混凝土。根据扩底段的直径初灌采用4m3大料斗进行，保证初灌的导管埋深不小于1m。灌注过程中，定期测量导管的混凝土埋管深度，根据埋管情况拔除导管，始终保持导管埋管不超过4m；在混凝土灌注至钢管结构柱顶断面并超灌800mm后停止灌注。

进一步地，在步骤S5与步骤S6之间还设置有步骤S50：掉移全回转钻机。具体为：灌注完成后，待混凝土终凝达到设计强度，用吊车将全回转钻机调离孔位；起吊前松开主夹(楔形夹紧装置)，副夹(辅助夹紧装置)加紧。起吊过程中设专业指挥人员，避免起吊过程中碰撞工具柱。

进一步地，在步骤S6中，全回转钻机调离后，平衡板副夹(辅助夹紧装置)松开，在定位平衡板上对钢管柱外侧进行回填，回填材料选用级配碎石。回填过程采用铲运车将碎石运送至孔口附近，采用人工回填；回填按照工具柱四周位置均匀分层回填，回填至工具柱底部位置。

进一步地，在步骤S6与步骤S7之间还设置有步骤S60：拆除工具柱。具体为：采用泥浆泵将工具柱内的泥浆抽空，保证露出钢管柱和工具柱衔接位置。泥浆抽空后，安排专业人员下到工具柱底拆除对接螺栓；拆除前，往工具柱内送风，再采用氧气气割将工具柱和钢管柱的连接螺栓拆除。拆除完成后，将工具柱吊出。

进一步地，在步骤S7中，全回转钻机平衡板吊移后，采用碎石、水泥土或砖渣等将桩孔空孔段回填。回填过程中，采用泥浆泵及时将剩余泥浆进行回收利用，严禁泥浆随意流淌，污染环境。回填完成后，采用挖机进行碾压平整并做好警示标志，防止大型机械进入造成安全事故。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。