一种多边嵌岩扩口钻孔灌注桩的施工方法与流程

本发明属于钻孔灌注桩施工，具体涉及一种多边嵌岩扩口钻孔灌注桩的施工方法。

背景技术：

1、钻孔灌注桩是当代建筑工程中最重要、最灵活的基础形式之一。它几乎能解决所有地质条件下的深基础问题，但同时也属于高度依赖施工经验和管理水平的隐蔽工程。常用的钻孔灌注桩施工步骤为：测量定位与埋设护筒、钻孔成孔、清孔、吊放钢筋笼和灌注水下混凝土等，其中钻孔成孔又是关键步骤，常用方法有泥浆护壁法、全套管法、干作业法等，其中成孔的设备主要有旋挖钻机、长螺旋钻机和冲击钻机，旋挖钻机具有效率高、成孔质量好、泥浆用量少、自动化程度高等特点，是目前最主流的方法。

2、专利申请号“cn201911243746”介绍了一种嵌岩钻孔灌注桩的施工方法，通过先采用截齿筒钻进尺，待钻进一定深度时，再更换牙轮筒钻将岩芯取出，牙轮筒钻可通过其掌片上密布的齿结构，加速岩芯内部裂隙，导致岩芯断裂；可适用于较硬岩、硬岩、软硬不均岩层、斜坡岩层等岩层，也能适应各类桩径的嵌岩钻孔灌注桩的施工方法；但该专利采用设备复杂，设备运行成本高，效率提升不明显。根据现有工艺技术及相关文献记载，传统钻孔灌注桩在进入硬质岩层时，常面临以下问题：

3、1、破碎效率低:常规旋挖钻机或冲击钻对完整硬岩的破碎速度慢，容易造成钻头磨损和施工周期长；

4、2、桩端承载力受限:圆形截面桩底面积固定，且嵌岩段侧阻力有限，对于高抗拔、抗水平力要求的结构往往需要增加桩径或桩长，成本大幅上升；

5、3、孔壁护口难度大:在岩土交界处、溶蚀发育区，护筒难以有效保护孔口，易引发塌孔；

6、4、清渣困难:冲击破碎后产生的岩屑和碎石难以彻底清除，影响桩端沉渣控制。

7、现有技术中虽有“扩底灌注桩"和”嵌岩桩”等方案，但通常需要专用扩底钻头或全套管护壁设备，设备成本高，工艺复杂，且难以实现快速、经济的多道工序协同。因此，现有的钻孔灌注桩施工方法有待进一步改进，以满足更加快速的钻孔灌注桩的施工要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多边嵌岩护口钻孔灌注桩的施工方法，通过预先在桩孔外侧钻设多个小直径气孔，形成多个空气释放腔，在破岩锤头大吨位冲击下，可实现不亚于液体爆破的破碎效果，同时结合套打破碎和二次清渣工艺，显著提高了硬岩破碎效率、桩端承载力及孔壁稳定性，可广泛应用于钻孔灌注桩施工技术领域。

2、为了实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：一种多边嵌岩扩口钻孔灌注桩的施工方法，具体包括以下步骤：

3、s1:测量放样与设备就位

4、根据图纸设计灌注桩的桩位，确定灌注桩桩孔中心点及外轮廓线，在桩孔中心点处标定“十字”或“米字”方向线，作为后续小孔定位的基准；

5、选用小型水井钻机或多功能潜孔钻机作为预钻孔设备；

6、s2:多小孔预钻

7、在灌注桩外圆桩径上，采用小型水井钻机或多功能潜孔钻机沿东南西北四个方向或更多方向分别钻设小孔，小孔的钻孔深度与设计桩底标高一致，小孔应穿过岩石，从而在坚硬岩石周围形成释放空腔，实现应力释放；

8、s3:套打冲击破碎

9、选用履带式非脱钩冲击钻机进行二次破碎，非脱钩设计保证了冲击钻头在岩石破碎后无需提出孔外即可连续作业，节省辅助时间；由于外围小孔已在岩石周围形成若干空腔，履带式非脱钩冲击钻机对岩石冲击会形成类似液体爆破效应，大大提升破碎效率；

10、s4:旋挖清渣与反复套打

11、当完整岩石被破碎至小块后，采用旋挖钻机或其他挖掘设备进行挖掘清理，将桩孔内的残余岩块和沉淀物取出；然后再次下放冲击钻进行精细破碎，如此循环套打直至终孔深度，确保孔底平整且无浮渣；

12、s5:护口与灌注

13、灌注桩成孔完成后，在孔口设置钢护筒或混凝土护壁，防止上部松散土体掉落；然后下放钢筋笼，采用水下混凝土灌注法浇筑桩身，最后完成灌注桩桩体的施工。

14、作为一种改进，所述步骤s2中沿桩径外围设有6~12个小孔，形成多边形的扩口结构。

15、作为一种改进，所述步骤s2中的每个小孔的直径为80~150mm，进入岩面以下时，可以是垂直向下，也可以逐渐向桩径外侧偏出1~7cm，直至终孔深度，从而在桩径圆周上形成若干个“凸点”或“扩口缺口”，并在桩底形成多棱边或花瓣状的扩口端面，增强桩身承载力，同时也大幅度提高桩身抗拔能力。

16、作为一种改进，所述小孔为圆孔、方孔、椭圆形孔或者多边形孔中的一种，所述小孔均打到岩石内部，所述小孔中心位于所述灌注桩外圆上，或偏移外圆附近位置。

17、作为一种改进，若所述灌注桩上方土层较厚，可先利用旋挖钻机或长螺旋钻机取出上部土层，直至进入岩石面标高，再施工所述小孔。

18、作为一种改进，所述步骤s3中履带式非脱钩冲击钻机采用组合锤头，所述组合锤头包括锤头本体、旋转器和缆绳。

19、作为一种改进，所述锤头本体为上小下大锥形结构，底部设有一个t型结构中心锤牙和四个边锤牙，侧面设有弧形凹槽。

20、作为一种改进，所述旋转器为缆绳旋转连接器，上下均可独立360度旋转，避免施工过程中钢丝绳打结拧断现象，实现连续进尺。

21、本发明取得的有益效果为：一种多边嵌岩护口钻孔灌注桩的施工方法，具有硬岩破碎效率高、桩端承载力及孔壁稳定性好、施工设备简单成本低等特点，具体有益效果如下：

22、1.大幅提高嵌岩破碎效率:在灌注桩外圆桩径上预钻垂直向下小孔，且穿过岩石基体，从而在岩石内部形成应力释放空腔，使岩石面的冲击破碎更省力，减少设备损耗，经施工实践对比，破岩效率相比现有施工方法可显著提升10倍以上。

23、2.实现多边扩底，承载力显著提升:将预钻小孔在入岩时向桩径外侧偏移1~7cm，在桩底自然形成的多边扩口结构，不仅增加了底端面积，还使桩身与岩层形成凹凸咬合，抗拔承载力提升20%~50%。

24、3.施工设备通用，成本低:无需专用扩底钻头或全套管设备，常规旋挖钻、潜孔钻、冲击钻即可组合完成；通过采用履带式非脱钩冲击钻机配合组合锤头，采用上下均可360度旋转的旋转器进行缆绳连接，避免施工过程中钢丝绳打结拧断现象，可实现连续破碎进尺。

25、4.护口效果可靠:多边扩口与孔口护筒结合，防止了岩土界面处的塌孔事故。

26、5.清渣彻底:套打(冲击-清渣-再冲击)方式保证了孔底清洁，有利于桩端质量。

1.一种多边嵌岩扩口钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的多边嵌岩扩口钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，所述步骤s2中沿桩径外围设有6~12个小孔（2），形成多边形的扩口结构。

3.根据权利要求2所述的多边嵌岩扩口钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，所述步骤s2中的每个小孔（2）的直径为80~150mm，进入岩面以下时，可以是垂直向下，也可以逐渐向桩径外侧偏出1~7cm，直至终孔深度，从而在所述桩径（3）圆周上形成若干个“凸点”或“扩口缺口”，并在桩底（4）形成多棱边或花瓣状的扩口端面，增强桩身承载力，同时也大幅度提高桩身抗拔能力。

4.根据权利要求2或3所述的多边嵌岩扩口钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，所述小孔（2）为圆孔、方孔、椭圆形孔或者多边形孔中的一种，所述小孔（2）均打到岩石内部，所述小孔（2）中心位于所述灌注桩（1）外圆桩径（3）上，或偏移外圆附近位置。

5.根据权利要求1所述的多边嵌岩扩口钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，所述灌注桩（1）上方土层较厚，可先利用旋挖钻机或长螺旋钻机取出上部土层，直至进入岩石面标高，再施工所述小孔（2）。

6.根据权利要求1所述的多边嵌岩扩口钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，所述步骤s3中履带式非脱钩冲击钻机采用组合锤头，所述组合锤头包括锤头本体（5）、旋转器（6）和缆绳（7）。

7.根据权利要求6所述的多边嵌岩扩口钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，所述锤头本体（5）为上小下大锥形结构，底部设有一个t型结构中心锤牙（51）和四个边锤牙（52），侧面设有弧形凹槽（53）。

8.根据权利要求6所述的多边嵌岩扩口钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，所述旋转器（6）为缆绳旋转连接器，上下均可独立360度旋转，避免施工过程中钢丝绳打结拧断现象，实现连续进尺。