[發明專利]一種機械鉆孔樁的鉆孔方法

在審

• 申請號: 201710479041.7
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107339069A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 于安文;謝建民;張永朋;張凱;陳柏光;周林剛;吳鴻勝
• 申請（專利權）人: 中鐵十五局集團有限公司;中鐵十五局集團第五工程有限公司
• 主分類號: E21B7/28
• 分類號: E21B7/28
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司11508
• 代理人: 曹曉斐

技術領域

本發明涉及土木施工打樁技術領域，特別涉及一種機械鉆孔樁的鉆孔方法。

背景技術

申請號為201510485561.X的發明專利，公開了一種三段式擴底樁的成孔施工方法。

土木施工離不開樁基，而形成樁基之前需要向地面下鉆孔。現有的鉆孔方法為三段式打法，即將孔沿其長度方向分成三段分別進行成孔施工。

但是對樁徑大于1.5米的大樁徑時，如：

樁徑Φ2.2m，設計樁長98m的樁基，其實際孔深為108m。

在沖至90m的位置，突遇較硬巖層，沖擊鉆由于孔內泥漿稠度大，沖擊鉆鉆頭在下墜沖擊時遇到的阻力削減了動能，出現了吸鉆現象，極易卡鉆。同時巖層對沖擊鉆反彈作用加強，沖擊鉆進尺效果已經大打折扣，進尺非常緩慢。

最后，現場采取將沖擊鉆更換成反循環鉆機解決最后這18m的孔深。

但是這種方法成孔，需要在鉆孔過程中回填后繼續鉆孔，增加了施工時長。因為108米深的樁孔，成孔后需要盡快澆灌。否則，隨著施工時間的增加，塌孔的風險會增加。萬一出現塌孔，處理難度會越來越大，施工資源和資金投入也會更多，造成不必要的浪費。

發明內容

本發明的目的是提供一種機械鉆孔樁的鉆孔方法，減小了施工過程中的成孔阻力。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種機械鉆孔樁的鉆孔方法，

第一步，根據實際施工的樁孔直徑大小選取至少三種尺寸的鉆頭；

第二步，按照鉆頭直徑從小到大的順序依次對成樁地點進行鉆孔，且每次鉆孔深度為實際設計的孔深，直到成孔的直徑與實際設計樁孔直徑相同。

通過采用上述技術方案，先用直徑尺寸小于成孔直徑的鉆頭鉆至需要成孔的深度。由于鉆徑較小，鉆孔過程中成孔阻力變小，遇到較硬的巖層更易打穿，遇到粘稠的泥漿時產生的阻力小，不易發生吸鉆現象。然后再一次采用直徑更大的鉆頭進行擴孔，每次擴孔時地面對鉆頭產生的阻力都小于一次成孔的阻力。所以進尺進度得到加快，并且在本方法中無需對樁孔進行回填處理，大大縮短了成孔工期，從而降低了成孔坍塌的風險。

進一步設置：在選取鉆頭直徑尺寸時，選取的最小的鉆頭直徑不超過1.5米。

通過采用上述技術方案，根據實際施工經驗，在樁孔直徑小于1.5米時，不易發生鉆頭掉落的現象，所以第一次鉆孔的鉆頭直徑不超過1.5米。

進一步設置：每相鄰兩次鉆孔的鉆頭直徑差不超過0.5米。

通過采用上述技術方案，因為后續的鉆孔步驟，是在上一步驟成孔的基礎上施工，而鉆頭與地面接觸面積越大，則成孔阻力越大。所以本方案中每相鄰兩次鉆孔的鉆頭之間差不超過0.5米，將后續步驟中的成孔阻力降低，從而加快了鉆孔時的進尺速度。

綜上所述，本發明具有以下有益效果：

1、因為在鉆孔過程中，鉆頭直徑越小，成孔時產生的阻力越小，越容易克服復雜的地質情況進行鉆孔。并且此時成孔的進尺速度快，更易鉆至設計標高。

2、在后續的擴孔時，鉆頭尺寸變大，但是與地面之間的實際接觸面積變小，成孔阻力變小，遇到較硬的巖層不易發生吸鉆現象。使得鉆頭不易掉落，無需費時打撈，從而縮短了工期，并降低了成孔坍塌的風險。

附圖說明

圖1是表示Φ1.5m的鉆頭有限元模型；

圖2是基于圖1的有限元模型進行模擬實際鉆探時鉆頭的受力分析。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

實施例1：

樁徑Φ2.2m，設計樁長98m的樁基，其實際孔深為108m。

第一步，先用Φ1.5m的小鉆鉆至設計樁底標高；

第二步，提取鉆桿更換成Φ1.8m的中鉆頭鉆至設計標高；

第三步，更換成與設計樁徑尺寸相同的Φ2.2m的大鉆頭鉆至設計標高。

第一步鉆頭尺寸的計算分析：

采用GF-400型號反循環鉆機，開挖分三步，第一階段開挖能力直接決定了三步法是否可行。主軸扭矩42000N.m，第一步鉆頭輪廓直徑1.5m，因此換算成單點水平荷載即為：42000/0.75/1000＝56KN。由于鉆頭處地質情況復雜，采用理論模型也難以模擬接觸的4個刀刃細部受力情況，并且也不準確。因此可以通過將鉆孔地質反力施加于鉆頭來模擬，通過彎曲、剪切、軸向作用與極限荷載的比值系數來判斷鉆頭第一步開挖的合理性。