一种锯齿抗滑桩或挡墙机械成孔方法与流程

本发明属于抗滑桩或挡墙成孔施工的，具体涉及一种锯齿抗滑桩或挡墙机械成孔方法。

背景技术：

1、在边坡支护、路基构筑、基坑开挖和隧道进出口建设等工程中，抗滑桩或挡墙是一种能够将岩土体侧向推力传递到滑动面以下稳固地层中，抵抗侧向推力，治理工程和地质灾害的最有效措施，被广泛地应用于各个工程领域。滑坡推力作用于抗滑桩或挡墙时，剩余下滑力的作用方向通常并非是水平方向，而是与水平方向呈一定夹角，大部分滑坡的夹角在10～30°之间。根据剩余下滑力矢量分析，存在水平分力和竖向分力，通常采用的抗滑桩或挡墙只抵挡了其中的水平分力，竖向分力只作用于抗滑桩或挡墙传递至滑床，对于普通抗滑桩或挡墙没有直接作用。对于抗滑桩或挡墙悬臂端设置多排锯齿形分力块的挡墙，分力块可以发挥剩余下滑力的竖向分力，提供同水平力产生反向的弯矩，提高抗滑桩或挡墙抗弯能力，但锯齿抗滑桩或挡墙的分力块成孔难度极大。传统的抗滑桩或挡墙孔通常采用人工开挖和机械开挖方式，人工挖孔桩施工造成的坍塌占坍塌事故总数的65％，并且效率低、成本高，机械开挖更加安全高效。因此，在岩土层内采用机械钻挖锯齿抗滑桩或挡墙孔对于保证施工人员安全、提高效率具有重要的意义。

2、目前钻挖设备和机械开挖方式多样，现有抗滑桩钻孔机械有例如专利号cn103244053 a《矩形钻孔机》主要是通过两个凸轮体驱动两个钢框下部均布的t型刀头相向、往复运动，切削土体成矩形孔。专利号cn 104533300 a《矩形钻孔机》在矩形传动箱底部设置锥形钻头和在四个侧面设置十字形长刀，锥形钻头钻进形成圆形桩孔，然后通过十字长刀旋转切削修整为矩形桩孔。专利号cn 105951798 a《一种矩形钻孔机》主要是通过电机驱动四个带搅刀的凹腰圆柱切削土体，钻挖成矩形桩孔。现有挡墙开槽技术主要包括挖斗式和铣削轮式，专利号cn 114687393a《一种连续墙施工设备及其施工方法》通过旋挖钻和抓斗联合循环钻挖地连墙槽。专利号cn 110258693a《一种液压抓斗及地下连续墙施工设备》通过活动卡扣和连接件实现液压抓斗和双轮铣的之间的切换，实现一机多用，钻挖地下连续墙槽。为实现在低净空进行地连墙的施工，专利号cn 114086618a《一种在地下进行地连墙施工的模块化铣槽装置》将地连墙成槽设备各功能部件模块化为铣切模块、抽浆模块、卷吊模块和配件卷盘模块，并由前至后依次相互连接铺设在轨道上；专利号cn 216108696 u《一种桁架链铣搅地连墙机》和专利号cn 115897551 a《一种基于trd工法钻机的连续墙施工设备及施工方法》均是在两端带有主动和被动驱动机构的桁架上套设均布多个铣搅头的链条，通过主动驱动机构驱动带铣搅头链条钻挖地连墙槽孔。

3、在机械成孔方法方面，例如专利号cn 108678661 a《方形抗滑桩成孔方法以及成孔用方形钻头》利用旋挖钻机的圆形钻头沿方形抗滑桩孔横截面的长度方向依序相连钻出至少一排圆形引孔，并且各排圆形引孔间相连，并且方形抗滑桩孔的侧壁均与临近的圆形引孔边缘相切，然后采用方形钻头扫孔，使得方形钻头沿方形抗滑桩孔的轮廓线向下切削余土，依次循环，直至满足设计要求。专利号cn110593753 a《矩形抗滑桩机械快速成孔施工方法》先采用旋挖钻圆钻头在四角钻引孔，引孔钻至设计桩底标高为止；然后利用成槽机分三个部位对引孔进行修整，分三次抓斗施工：第一次沿抗滑桩长边引孔位置抓起，直至设计孔深；第二次沿抗滑桩另一长边引孔位置抓起，直至设计孔深；第三次将中间剩余的部分抓完，直至设计孔深。若遇坚硬的姜石土、钙质胶结层等复杂坚硬地层时，成槽机则停止抓土作业，硬层部分采用长臂破碎锤进行破碎。专利号cn 110820733 a《一种改进的简易矩形抗滑桩机械快速成孔施工方法》主要是通过两次旋挖圆形桩孔，圆形桩孔相连并且超挖过矩形桩孔轮廓，在桩孔内放入矩形钢筒后浇筑超挖部分形成矩形桩孔。专利号cn 110714460a《一种降低充盈系数的矩形抗滑桩机械成孔施工方法》和专利号cn 113605387 a《一种矩形抗滑桩全机械施工方法》均主要是通过两次或多次旋挖圆形桩孔，圆形桩孔相连或部分重叠并且与矩形桩孔轮廓相切，通过机械在桩孔内周边进行掏渣修孔形成矩形桩孔。现有开槽施工方法，专利号cn 115288115 a专利号采用间隔开挖竖向槽后，再采用成槽机抓挖间隔槽孔内岩土体形成连续地连墙。专利号cn 115094915 a《一种微风化火山岩地质地下连续墙成槽施工方法》在首开单元和闭合单元中分别按要求进行引孔布置，先对引孔钻削，后对引孔之间的岩石铣削，实现成槽，且在施工时，实现多个施工单元交替施工，一个施工单元完成引孔钻削后，对该施工单元相邻引孔之间岩石进行铣削，同时对另一施工单元进行引孔钻削，实现钻铣合理结合循环交替成槽方法。专利号cn 114658050 a《含中风化岩层地连墙成槽施工方法》将钻机钻孔孔距调整为2 m，然后采用双轮铣槽机进行铣槽施工，铣槽时两个滚筒低速转动，方向相反，其铣齿将岩层铣削破碎，通过铣轮中间的吸砂口将钻掘出的岩渣与泥浆排到地面泥浆站，如此往复循环，直至终孔成槽。专利号cn 114687393 a《一种连续墙施工设备及其施工方法》通过旋挖钻和抓斗联合循环钻挖地连墙槽。

4、现有抗滑桩或挡墙成槽机虽然解决了一些成孔、成槽问题。但存在以下问题： (1)现有的钻机主要在岩土体内形成竖向矩形桩孔或墙槽，无法在岩土体内钻挖分力块孔；(2)需要采用其他机械或辅助措施进行修孔处理，钻孔施工效率低和成本高，无法一次钻挖成槽或成孔；(3)抗滑桩或挡墙孔需要辅助设备清理桩孔或槽内渣土，钻挖和排渣设备集成度低，钻孔施工效率低和成本高。

技术实现思路

1、本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种锯齿抗滑桩或挡墙机械成孔方法，通过钻机在岩土体上开挖抗滑桩孔或挡墙孔，钻机由圆锥钻组件和竖向钻组件组成，通过竖向钻组件钻挖竖向孔，圆锥钻组件钻挖分力块孔，分力块可以发挥剩余下滑力的竖向分力，提供同水平力产生反向的弯矩，提高抗滑桩或挡墙抗弯能力；钻挖和排渣设备集成度高，节省工期和施工成本，提高工作效率，保证工程质量和施工人员的安全。

2、本发明目的实现由以下技术方案完成：

3、一种锯齿抗滑桩或挡墙机械成孔方法，所述方法包括以下步骤：

4、（s1）在钻机上自上而下依次设置圆锥钻组件和竖向钻组件，并在所述圆锥钻组件和所述竖向钻组件上设置排渣系统；

5、其中，所述圆锥钻组件包括呈侧向开口的箱型构造的圆锥钻u形钢架以及若干安装在所述圆锥钻u形钢架内的圆锥钻，单个所述圆锥钻为水平设置且多个所述圆锥钻之间呈竖向排布，所述圆锥钻包括依次连接的刀盘组件、动力组件和水平液压缸，所述动力组件驱动所述刀盘组件转动，所述水平液压缸一端固定在所述圆锥钻u形钢架上、另一端通过伸缩杆同所述动力组件连接，以驱动所述圆锥钻水平移动；

6、所述竖向钻组件包括竖向钻u形钢架以及安装在所述竖向钻u形钢架内的圆柱钻；

7、（s2）使所述水平液压缸的伸缩杆处于最小行程的待机状态，控制所述竖向钻组件向下钻挖岩土体至竖向孔的设计深度；同时开启所述圆锥钻组件的所述动力组件和所述水平液压缸，所述水平液压缸的伸缩杆伸长以驱动所述圆锥钻进行侧向移动，所述动力组件驱动所述刀盘组件转动来钻挖岩土体，以形成圆锥孔；

8、其中，通过钻挖所述竖向孔，以形成竖向桩孔或竖向墙槽；通过钻挖所述圆锥孔，以形成分力块孔。

9、所述竖向桩孔/所述竖向墙槽以及所述分力块孔具有以下两种钻挖方法：

10、第一种为：控制所述竖向钻组件向下钻挖第一个所述竖向孔，利用所述动力组件和所述水平液压缸控制所述圆锥钻向外钻挖第一个所述竖向孔对应的所述圆锥孔；所述圆锥钻回退至所述圆锥钻u形钢架内，进行下一个所述竖向孔及其对应的所述圆锥孔的钻挖；以此循环，直至完成最后一个所述竖向孔及其对应的所述圆锥孔的钻挖，此时的所述圆锥钻不回退至所述圆锥钻u形钢架内，并沿所述竖向桩孔或所述竖向墙槽长度方向移动所述钻机，通过所述圆锥钻钻挖所述圆锥孔，以形成所述分力块孔；

11、第二种为：控制所述竖向钻组件向下钻挖第一个所述竖向孔，以此循环，直至完成最后一个所述竖向孔的钻挖；利用所述动力组件和所述水平液压缸控制所述圆锥钻向外钻挖最后一个所述竖向孔对应的所述圆锥孔，此时的所述圆锥钻不回退至所述圆锥钻u形钢架内，并沿所述竖向桩孔或所述竖向墙槽长度方向移动所述钻机，通过所述圆锥钻钻挖所述圆锥孔，以形成所述分力块孔。

12、所述圆锥钻u形钢架由圆锥钻下侧护板、圆锥钻上侧护板、圆锥钻左侧护板、圆锥钻右侧护板和圆锥钻后方护板围合而成，所述竖向钻u形钢架由两相对设置的翼板以及两端分别同两所述翼板顶部连接的腹板形成，所述腹板通过连接板同所述圆锥钻下侧护板连接。

13、所述刀盘组件包括圆锥形的刀盘以及沿所述刀盘周向设置的若干切削进渣孔，所述刀盘外壁在每一所述切削进渣孔边缘处均安装有一切削刀；所述动力组件包括保护罩壳、挡板、底板和旋切电机，所述保护罩壳的两端分别安装有所述挡板和所述底板，所述挡板的中心处开设有一转轴孔，所述旋切电机固定在所述挡板和所述底板之间，所述旋切电机上的旋切电机转轴穿过所述挡板上的所述转轴孔并同所述刀盘内壁的中心处连接，所述旋切电机转轴沿其周向设置有若干钢支撑，所述旋切电机转轴通过所述钢支撑同所述刀盘的内壁连接。

14、所述刀盘上的所述切削进渣孔的延伸方向为从所述刀盘侧部至所述刀盘中部且所述切削进渣孔的内径逐渐减小，所述切削刀的延伸方向为从所述刀盘侧部至所述刀盘中部。

15、所述排渣系统包括排渣主管、圆锥钻排渣管和竖向钻排渣管；所述挡板的侧部开设有一圆锥钻吸渣管孔，所述底板侧部开设有一圆锥钻排渣管孔，所述圆锥钻吸渣管孔和所述圆锥钻排渣管孔之间连接有一所述圆锥钻排渣管，所述圆锥钻排渣管通过伸缩管同所述排渣主管连接，所述排渣主管竖向设置于所述圆锥钻u形钢架内。

16、所述排渣主管下端同所述竖向钻排渣管一端连接，所述竖向钻排渣管另一端延伸至所述竖向钻u形钢架内并靠近所述圆柱钻设置，所述竖向钻排渣管上安装有带吸渣阀门的吸头。

17、所述圆柱钻包括圆柱以及安装在所述圆柱中心轴线上的旋转电机转子，所述旋转电机转子上的旋转电机定轴两端分别同两所述翼板固定连接，所述圆柱沿其周向设置有若干搅刀组件，所述搅刀组件包括搅刀基座以及安装在所述搅刀基座上的搅刀。

18、本发明的优点是：

19、(1)通过圆锥钻，实现岩土体内钻挖分力块孔，提高抗滑桩或挡墙抗弯能力；

20、(2)岩土体内竖向桩或墙、分力块可一次成孔，无需其他机械辅助；

21、(3)钻挖和排渣设备集成度高，达到提高施工效率、节省施工和设备成本的目的。