一种全套管全回转钻孔灌注桩水冲法取土施工工艺的制作方法

1.本发明涉及钻孔灌注桩施工技术领域，具体涉及一种全套管全回转钻孔灌注桩水冲法取土施工工艺。


背景技术：

2.钻孔灌注桩是一种先对施工地面进行钻孔，再向孔内灌注混凝土或钢筋混凝土并使之凝固而制成的桩。随着各种复杂地质环境下的施工越来越多，传统的施工机具和施工方法也变的无法满足施工要求。近年来一种全套管全回转钻孔灌注桩施工工艺逐渐推广开来，其具有成孔效率高、成孔稳定、安全性高、便于清渣灌浆等优点。但是当采用冲抓斗取土（即利用冲抓斗自重下落抓土）的时候，冲抓斗的下落会产生很大的冲击力，对全套管底部及周围的土体产生很大的扰动，从而影响周围建筑物的稳定。尤其是当灌注桩处于地铁线路旁边的时候，出于对地铁线路保护的要求，桩基的施工过程中对地铁线路位移控制的要求特别高。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种全套管全回转钻孔灌注桩取土方法中微扰动的水刀法取土施工工艺。
4.本发明的技术方案如下：一种全套管全回转钻孔灌注桩水冲法取土施工工艺，包括如下步骤：s1、场地平整：首先用挖掘机对施工场地进行清理、平整，使地面达到钻机安装的要求；s2、测量定位：按照桩孔的坐标，量测桩孔中心点的位置；s3、桩基对中：s3.1、吊装基座至中心点上方；s3.2、吊装完成之后，根据桩孔中心点的位置来调整基座；s4、安置钻机：用履带吊将钻机吊装在已经对中的基座上，钻机安置好后，通过调整侧面的操作杆使钻机整体水平，从而保证支腿上方装置的水平，开启设备液压动力站，使设备通电，并调试其各项性能；s5、安装、压入第一节钢套管：s5.1、在楔形夹紧装置完全打开的情况下，使用履带吊把第一节钢套管吊装到钻机内，在吊放第一节钢套管的过程中，应保证操作过程平稳缓慢，避免其与钻机产生剧烈碰撞；s5.2、第一节钢套管安装好后需要边校正、边回转、边压入，不断校核垂直度，同时观察扭矩，压力及垂直精度的情况，并做好记录；s6、水刀法取土：使用履带吊把水刀装置起吊到第一节钢套管正上方，并缓慢放入钢套管内部，停留在与土层接触的位置；第一节钢套管边回转边压入的过程中，打开高压水
枪通过水刀装置开始水刀法取土，土体被水刀装置切割破坏混合着喷出的水形成泥浆，泥浆不断的产生并填满第一节钢套管，溢出的泥浆，流经钢套管周围提前设置的环形水沟，再通过泥浆泵有组织的汇集到泥浆池里；第一节钢套管钻进的过程中，水刀法取土做业同时进行，直到第一节钢套管仅剩接口长度露出钻机平台；s7、钢套管焊接接长：第一节钢套管钻进土层后，在钻机平台上剩下一段接口长度的钢套管露在外面，用于对接后续钢套管；采用履带吊将第二节钢套管吊装至第一节钢套管上方，调直并固定牢固后就可以进行焊接作业；s8、水刀法取土：同s6步骤；根据钢套管压入土层的速度和深度，及时调整水刀法取土装置的深度，便于进行持续的取土做业；s9、后续施工：钻机继续钻进，每一节钢套管钻进的过程中，水刀法取土装置连续作业，直到进行下一次钢套管接长的焊接做业，如此交替循环作业，直到开挖至设计持力层；s10、钻进至孔底设计标高后，进行清渣，吊放钢筋笼，浇筑混凝土，拉拔钢套管，成桩质量检查作业。
5.进一步的，所述s3.2具体步骤如下：采用十字交叉线的方法来实现基座对中：即先在基座上拉设相互垂直的两根细线找到基座中孔的圆心，再通过履带吊配合人工推拉平移使得圆心在桩孔中心点的正上方。
6.进一步的，所述s7具体步骤如下：在吊放后续钢套管的过程中，应平稳缓慢，调整后续钢套管方向，使后续钢套管的底部与上一节钢套管的顶部对齐，然后缓慢放下，上下两节钢套管的端部对位后，将其夹紧固定就可以进行焊接工作。
7.进一步的，所述钢套管连接处外侧预先做成30度坡口倒角，连接套管接口平整，采用满焊焊接，做到焊缝平滑，饱满；焊接工作结束之后，焊工必须及时认真清楚焊缝表面的渣质和金属飞溅物，检查焊缝表面外观质量应符合焊接技术质量规定的要求。
8.进一步的，所述水刀装置包括包括钢套筒、金属水管、高压水喷头及环形水管，所述钢套筒的外侧沿长度方向设置有金属水管，所述金属水管靠近钢套筒靠近底部的一端设置有环形水管，且所述环形水管与金属水管相连通；所述环形水管四周朝钢套筒底部的方向均匀分布一组高压水喷头。
9.进一步的，所述环形水管背向钢套筒底部的一侧开设进水口，进水口处连接有金属水管。
10.进一步的，所述金属水管靠近钢套筒顶部的一端设置有弯管，用于连接软水管。
11.进一步的，所述钢套筒底部在位于相邻高压水喷头之间固定设置弧形保护块，且环形水管紧贴弧形保护块设置。
12.进一步的，所述钢套筒的顶部在位于其的两侧设置分别设有起吊孔。
13.进一步的，所述弧形保护块整体形状呈楔形，且其外侧壁呈圆弧状；所述弧形保护块一头为薄边，并朝向钢套筒底部；弧形保护块另一头为厚边，并朝向钢套筒的顶部，且其厚度大于环形水管的外径。
14.本发明的有益效果是：1）该种全套管全回转钻孔灌注桩施工工艺，通过钻机将钢套管送入地下的过程中，采用水刀装置进行取土，将土体切割破坏再以泥浆的形式排出桩孔，相比于旋挖机或冲
抓斗取土的方式来说扰动减小的程度较大，且安全性有保障，成桩过程中桩基周围土体的变形细微。
15.2）该种全套管全回转钻孔灌注桩施工工艺，在钢套管进行成孔的过程中其内部由泥浆填满，相比于旋挖机/冲抓斗取土的过程中内部是空心的，更加有利于平衡钢套管内外的压力，更加安全，且钢套管的稳定性较好。
附图说明
16.图1为本发明的s1流程示意图；图2为本发明的s2流程示意图；图3为本发明的s3.1流程示意图；图4为本发明的s3.2流程示意图；图5为本发明的s4流程示意图；图6为本发明的s5.1流程示意图；图7为本发明的s5.2流程示意图；图8为本发明的s6流程示意图；图9为本发明的s7流程示意图；图10为本发明的s8流程示意图；图11为本发明的整体结构示意图；图12为本发明的b处结构放大图；图13为本发明的a处结构放大图；图14为本发明的仰视示意图；图中：1、钢套筒；2、金属水管；3、软水管；4、弯管；5、起吊孔；6、高压水喷头；7、弧形保护块；8、环形水管。
具体实施方式
17.以下结合说明书附图，对本发明作进一步描述。
18.如图1
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14所示，一种全套管全回转钻孔灌注桩取土过程中微扰动的水刀法取土施工工艺，具体步骤如下：s1、场地平整：首先用挖掘机对施工场地进行清理、平整，使地面达到钻机安装的要求；s2、测量定位：按照桩孔的坐标，用全站仪/gps量测桩孔中心点的位置，并吊装基座至中心点上方；s3、桩基对中：吊装完成之后，根据桩孔中心点的位置来调整基座。采用十字交叉线的方法来实现基座对中：即先在基座上拉设相互垂直的两根细线找到基座中孔的圆心，再通过履带吊配合人工推拉平移使得圆心在桩孔中心点的正上方；s4、安置钻机：用履带吊将钻机吊装在已经对中的基座上，钻机安置好后，通过调整侧面的操作杆使钻机整体水平，从而保证支腿上方装置的水平，开启设备液压动力站，使设备通电，并调试其各项性能；s5、安装、压入第一节钢套管：在楔形夹紧装置（该装置为钻机自带的现有装置）完
全打开的情况下，使用履带吊把第一钢护筒吊装到钻机内，在吊放第一钢护管的过程中，应保证操作过程平稳缓慢，避免其与钻机产生剧烈碰撞；第一钢套管安装好后需要边校正、边回转钢套管、边压入，不断校核垂直度，同时观察扭矩，压力及垂直精度的情况，并做好记录；s6、水刀法取土：使用履带吊把水刀装置起吊到第一节钢套管正上方，并缓慢放入第一节钢套管内部，停留在与土层接触的位置。第一节钢套管边回转边压入的过程中，打开水刀装置的高压水枪，开始水刀法取土。土体被高压水枪切割破坏混合着喷出的水形成泥浆，泥浆不断的产生并填满钢套管，溢出的泥浆，流经钢套管周围提前设置的环形水沟，再通过泥浆泵有组织的汇集到泥浆池里；钢套管钻进的过程中，水刀法取土做业同时进行，直到钢套管仅剩接口长度露出钻机平台；s7、钢套管焊接接长：第一节钢套管钻进土层后，在钻机平台上剩下一段接口长度的钢套管露在外面，用于对接后续钢套管；采用履带吊将第二节钢套管吊装至第一节钢套管上方，调直并固定牢固后就可以进行焊接作业；在吊放后续钢套管的过程中，应平稳缓慢，调整后续钢套管方向，使后续钢套管的底部与上一节钢套管的顶部对齐，然后缓慢放下，上下两节钢套管的端部对位后，将其夹紧固定就可以进行焊接工作。
19.钢套管连接处外侧预先做成30度坡口倒角，连接套管接口平整，采用满焊焊接，做到焊缝平滑，饱满；焊接工作结束之后，焊工必须及时认真清楚焊缝表面的渣质和金属飞溅物，检查焊缝表面外观质量应符合焊接技术质量规定的要求。
20.s8、水刀法取土：同s6步骤，根据钢套管压入土层的速度和深度，及时调整水刀法取土装置的深度，便于进行持续的取土做业。
21.s9、后续施工：钻机继续钻进，每一节钢套管钻进的过程中，水刀法取土装置连续作业，直到进行下一次套管接长的焊接做业，如此交替循环作业，直到开挖至设计持力层。
22.s10、钻进至孔底设计标高后，进行清渣，吊放钢筋笼，浇筑混凝土，拉拔钢套管，成桩质量检查等作业。
23.本发明施工工艺中用到的水刀装置，包括钢套筒1、金属水管2、软水管3、弯管4、起吊孔5、高压水喷头6、弧形保护块7及环形水管8。
24.钢套筒1的外侧沿长度方向设置有金属水管2，金属水管2靠近钢套筒1底部的一端设置有环形水管8，环形水管8上朝向钢套筒1底部的方向均匀分布着六个高压水喷头6。
25.环形水管8背向钢套筒1底部的一侧开设进水口，进水口处连接有金属水管2。该金属水管2沿着钢套筒1的长度方向设置，由均匀分布的固定装置来固定（或者焊接固定）在钢套筒1的外壁上。金属水管2靠近钢套筒1顶部的一端设置有弯管4，用于连接软水管3。该装置整体被吊起在空中进行作业的时候，弯管4的结构可以减少水流的阻力，从而不会影响高压水流的取土效果。
26.环形水管8距离钢套筒1的底部存在一段距离（该距离比弧形保护块宽度大1cm左右），在这段距离上设置有弧形保护块7，弧形保护块7成圆弧状，长边的一头较薄，朝向钢套筒底部；长边的另一头厚度略大于环形水管的外径，朝向钢套筒的顶部；弧形保护块通过焊接的方式，固定在钢套筒1的底部边缘。同时，环形水管8紧挨着弧形保护块7固定在钢套筒1的底部。弧形保护块7由六块组成，位于相邻两高压水喷头6之间；弧形保护块7的作用主要
是保护环形水管8在钢套筒1进入土层的过程中不被破坏，同时，不影响高压水喷头6的出水速度，从而不影响取土效果。
27.钢套筒1的顶部，位于圆形的两侧设置有两个起吊孔5，起吊孔5的大小略大于起吊绳索的直径。
28.水刀装置伸入土层的取土方法，是通过高压水喷头中喷射出高压水流，进行土体的切割从而形成泥浆。钢套管下降的速度跟取土装置切割土体的速度相互匹配。由于水刀装置喷出的水处在钢套管这个封闭的环境中，它无法全部通过渗透的方式从钢套管底部流走，因而以泥浆的形式从钢套管的顶部溢出，溢出的泥浆，流经钢套管周围提前设置的环形水沟，再通过泥浆泵有组织的汇集到泥浆池里，泥浆的清理采用定期外运的方式处理。