一种旋挖钻与冲击钻结合的施工方法与流程

本发明涉及桥墩桩基施工领域，具体涉及一种旋挖钻与冲击钻结合的施工方法。

背景技术：

1、桥墩的桩基施工，通常为偏远的地区，地形复杂，桩基上部为软弱岩层，桩基下部为坚硬岩层，若采用旋挖钻机钻孔，仅能在软弱岩层中钻进时具有效率，在坚硬岩层中钻进时进度缓慢，无法对坚硬岩层形成高效的破坏，长期无法成孔，容易发生坍孔埋钻事故；若采用冲击钻进行钻孔，其巨大的冲击力能够对坚硬岩层进行有效破坏，但对软弱岩层的破坏效果较低，因此在软弱岩层中的钻进速度较低；若采用人工挖孔，成本更低，灵活性高，能够在复杂地形（软弱岩层+坚硬岩层）条件下作业，但作业效率低下，出渣时间长，出渣时间随作业深度增加而增加。

2、因此，需要一种钻孔方法，既适用于复杂地形，不容易塌孔，又能保证施工速度。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种旋挖钻与冲击钻结合的施工方法，既适用于复杂地形，不容易塌孔，又能保证施工速度。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种旋挖钻与冲击钻结合的施工方法，包括以下步骤：

3、步骤一、准备泥浆池、旋挖钻机和冲击钻机，在泥浆池内制备泥浆；

4、步骤二、采用旋挖钻机在若干桩孔位置挖出若干浅孔，开挖浆沟连通所有浅孔，浅孔的深度大于浆沟深度；

5、开挖浆沟连通所有浅孔的步骤为：

6、步骤2.1准备护筒，护筒侧面均开设进浆口和出浆口；

7、步骤2.2将旋挖钻头安装在旋挖钻机上，旋挖钻机在一个桩孔位置挖出浅孔，将旋挖钻头替换为扩孔器，旋挖钻机将浅孔扩大，旋挖钻机将护筒压入浅孔；

8、步骤2.3重复步骤2.2，在若干桩孔位置挖出若干浅孔；

9、步骤2.4准备泥浆泵和泵管，泥浆泵放置在泥浆池内，泵管连通泥浆泵和第一个桩孔；开挖浆沟，将第一个桩孔护筒的出浆孔和最近护筒的进浆口连通，将最近护筒的出浆口和其他护筒的进浆口依次连通；

10、步骤三、采用旋挖钻机竖向钻进一个桩孔至第一设计深度，同时通过泥浆泵将泥浆送入桩孔内，旋挖钻机同时将孔内钻渣带出；

11、步骤四、采用跳桩法，将旋挖钻机跳过一个桩孔并移动至下一个桩孔位置，采用冲击钻机竖向钻进上一个钻进第一设计深度的桩孔至第二设计深度；

12、根据跳桩法，将桩孔分为第一批桩孔和第二批桩孔进行施工；

13、施工第一批桩孔时，

14、步骤2.4中，依次在所有第一批桩孔和第二批桩孔的位置挖出浅孔，开挖浆沟连通所有浅孔，在第一批桩孔的位置安装护筒；

15、施工第二批桩孔时，

16、步骤2.4中，在第二批桩孔位置安装护筒，将第一批桩孔施工时的浆沟封堵，重新开挖浆沟以依次连通第二批桩孔位置的浅孔；

17、步骤五、重复步骤三和步骤四，直至将所有桩孔钻进至第二设计深度，后施工的桩孔循环利用前面施工的桩孔内的泥浆。

18、本方案的有益效果为：

19、本方案采用静态泥浆护壁钻进工艺，先使用旋挖钻机在上部软弱岩层中钻进，然后使用冲击钻机在下部坚硬岩层中进行钻进，第一设计深度为上部松软地质的深度，第二设计深度为桩基在设计图纸上的设计深度；对于桥墩桩基为群桩的设计，为减小相邻桩基施工时的相互扰动，通常采用跳桩法进行施工，为减小泥浆对环境的污染，先在所有桩基位置挖出浅孔，开挖浆沟连通所有浅孔，以便将完成钻进的桩基内的泥浆导入下一个正在钻进的桩孔中，从而使泥浆循环利用，减少对环境的污染；由于采用跳桩法施工，泥浆需要先经过浅孔，然后才进入下一个正在钻进的桩孔中，浅孔的深度大于浆沟的深度，浅孔一方面能对泥浆起到缓冲作用，容纳过多的泥浆，另一方便能沉淀部分泥浆中的孔渣，控制泥浆内的孔渣含量，以保证泥浆的流动性；同时，沉淀的孔渣随泥浆附着在浅孔侧壁，增加了浅孔侧壁的稳定性，降低后期在改浅孔位置钻进时塌孔的可能性；现有技术中，旋挖钻机上通常设有进渣口，从而实现一边钻进一边将钻渣收入钻头内的功能，而冲击钻头需要依靠自身重力产生冲击，因此没有这个功能，需要替换掏渣筒进行出渣；而本方案中，无需替换掏渣筒，直接将钻渣排入下一个桩孔内，使用旋挖钻机进行出渣即可，方便快捷。在旋挖钻机钻进上层软弱岩层时，由于围岩较软，容易塌孔，而本方案中，将带有下部坚硬岩层的钻渣的泥浆引入后续施工的桩孔内循环利用，钻渣提高了对软弱围岩的支撑强度，从而降低塌孔的可能性。进一步的，确定第一设计深度的方式为：

20、步骤1.1采用旋挖机在桩孔旁开挖试验桩，采用干式旋挖钻孔，试验桩的孔径小于桩孔的孔径；

21、步骤1.2随着开挖深度增加，旋挖钻机的油门增大，旋挖钻机的烟囱的烟变浓，此时更换更粗的钻杆，直至更换至最粗的钻杆；

22、步骤1.3更换最粗的钻杆后，当旋挖钻机的烟囱的烟再次变浓时，在此时的试验桩的底部钻芯取样，测量得到钻芯强度值，如钻芯强度值高于旋挖钻机规定的岩石抗压强度上限值，则此时的深度为第一设计深度。

23、进一步的，步骤四中，采用冲击钻机竖向钻进时，采用静态泥浆护壁钻进工艺，通过泥浆将钻渣悬浮起来，直至将第一个桩孔钻进至第二设计深度，将第二个桩孔钻进至第一深度；

24、采用换浆法对第一个桩孔进行清孔，将置换出的泥浆通过浆沟排入第二个桩孔和第三个桩孔内，同时采用冲击钻机钻进第二个桩孔，同时采用旋挖钻机钻进第三个桩孔。

25、进一步的，步骤四中，清孔分两次进行，在第一个桩孔深度达到第二设计深度后进行第一次清孔，将置换出的带有钻渣的泥浆通过浆沟排入第二个桩孔和第三个桩孔内，将钢筋笼安装在第一个桩孔内后，进行第二次清孔；

26、灌注混凝土前，第二次清孔的标准为：孔内排出的泥浆手摸无颗粒感觉，泥浆比重＜1.03，含砂率＜2%，粘度17～20s；孔底沉渣厚度不大于5cm。

27、进一步的，步骤一中，还准备沉淀池，护筒上均设有溢浆口，溢浆口高于第一出浆口；

28、步骤二中，通过浆沟将沉淀池和所有溢浆口连通；通过浆沟将沉淀池和泥浆池连通。

29、进一步的，步骤一中，准备的冲击钻机的数量为旋挖钻机数量的两倍。

30、本方案还有以下效果：

31、1. 依照钻孔顺序，将前几个施工桩孔分别命名为：第一个桩孔、第二个桩孔和第三个桩孔，由于为同一个桥墩下的群桩，桩基深度相似，采用换浆法将第一个桩孔内的浆液置换出来，以完成清孔，由于清孔速度远快于旋挖钻机和冲击钻机，为充分循环利用置换出的浆液，在第一个桩孔清孔的同时，第二个桩孔采用冲击钻机钻进，第三个桩孔采用旋挖钻机钻进，由于桩孔之间通过浆沟连通，第一个桩孔中置换出的浆液先后流入第一个桩孔和第二个桩孔，并对桩孔侧壁进行泥浆护壁；第一个桩孔完成第一次清孔后，将和第一个桩孔的第一出浆口连通的浆沟封堵，将泵管端部放到第二个桩孔的孔口，以及时补充第二桩孔内的泥浆；

32、由于第一出浆口被堵住，第二次清孔时置换的泥浆从溢浆口流出排入沉淀池中，泥浆在沉淀池内沉淀后进入泥浆池，重新制备成泥浆；第二次清孔后，保证泥浆比重＜1.03，含砂率＜2%，粘度17～20s；孔底沉渣厚度不大于5cm；从而保证桩基成型后杂质较少，进而保证成型质量；

33、2.在采用跳桩法施工时，在完成第一批桩孔浇筑后，原先的浆沟之间已经被浇筑的混凝土堵住，因此需要重新开挖浆沟，将第二批桩孔连通，以进行第二批桩孔的钻进和浇筑。

34、3.在坚硬围岩硬度较大时，需要增加冲击钻机的数量，以保证冲击钻机的施工速度能跟上旋挖钻机的施工速度。