[发明专利]大直径灌注桩坚硬岩层组合式成孔施工方法

说明书

本发明涉及桩基础施工技术领域，公开了大直径灌注桩坚硬岩层组合式成孔施工方法，采用旋挖钻机配置捞砂钻头开始在土层内钻进成孔，旋挖钻机捞砂钻头进至土岩界面附近，即钻进至坚硬岩石顶部停止钻进；旋挖钻机拆卸土层捞砂钻头，安装组合式潜孔锤，并接通空压机，启动空压机，驱动潜孔锤内的活塞往复运动冲击锤头击打并破碎岩石，经过潜孔锤钻头的剩余空气从潜孔锤钻头底部进入泥浆；在所有周边小孔内，每个周边小孔置入一根水下二氧化碳气体致裂筒，致裂筒顶端的导线全部引出到孔外连接电源；接通电源，二氧化碳气体致裂筒加热，周边小孔内的致裂筒因筒内气体膨胀而破裂，气体膨胀力爆发将周边小孔至中心大孔之间的岩石爆破碎裂。

技术领域

本发明专利涉及桩基础施工技术领域，具体而言，涉及大直径灌注桩坚硬岩层组合式成孔施工方法。

背景技术

目前桩基工程中，大多采用泥浆护壁+旋挖钻机成孔的方法施工工程桩。在桩身下部需要嵌岩的工程桩施工同样如此，如所施工的钻孔灌注桩上部为土层，下部为坚硬的岩石，钻进时则一般拌制泥浆进行护壁，然后采用旋挖钻机安装牙轮筒钻在岩石内研磨钻进取芯的工艺进行成孔。由于一般岩石强度较高，比如常见的花岗岩，无侧限抗压强度普遍在80-150MPa之间，采用硬质合金牙轮钻头在坚硬岩石内研磨取芯，所以钻进效率极其低下，如一般直径1.8m的嵌岩钻孔灌注桩，采用旋挖钻机安装牙轮钻头在坚硬岩石内研磨1m深度，要花整整2-3天的时间，且耗用的柴油惊人，施工成本极高。

但是受制于现有机械制造工艺，目前采用潜孔锤在岩石内可施工的最大孔径一般在1000mm以下，因为更大直径的潜孔锤需要更大的高压空气才能驱动冲击器活塞，因此一般采用气动潜孔锤施工直径600mm以上的孔径时，需要至少3台大功率空压机相互并联来供应压缩空气，要施工直径1000mm的孔径需要更多的空压机并联才能供应可以驱动冲击器活塞所需要的空气，空压机越多，则施工每米的耗油量越大，施工成本越高；由于桩孔的孔径过大，空压机通过钻杆送入桩孔底部的高压空气在钻杆外侧上返过程中，因为桩孔孔径过大，难以产生较大的向上的浮力，难以将较大颗粒的岩屑吹出孔外，导致难以继续向下冲击成孔施工。

针对以上问题，本发明提出了大直径灌注桩坚硬岩层组合式成孔施工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供大直径灌注桩坚硬岩层组合式成孔施工方法，该施工方法利用多个不同口径小直径潜孔锤在坚硬岩石内快速冲击成孔，形成中心一个较大孔径，周边环状分布的多个较小孔径，然后通过在周边小孔内置入气体致裂筒，通过二氧化碳气体致裂工艺将岩石破碎，最终达到成孔的目的，相比传统的旋挖嵌岩牙轮钻头研磨的岩层成孔方式，该方法施工效率极高，且施工成本较低，解决了背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：大直径灌注桩坚硬岩层组合式成孔施工方法，包括以下施工步骤：

S100：采用旋挖钻机配置捞砂钻头开始在土层内钻进成孔，旋挖钻机捞砂钻头进至土岩界面附近，即钻进至坚硬岩石顶部停止钻进；

S200：旋挖钻机拆卸土层捞砂钻头，安装组合式潜孔锤，并在钻杆上接通空压机，启动空压机，驱动潜孔锤内的活塞往复运动冲击锤头击打并破碎岩石，经过潜孔锤钻头的剩余空气从潜孔锤钻头底部进入泥浆；

S300：除了桩孔的中心大孔以外，在所有周边小孔内，每个周边小孔置入一根水下二氧化碳气体致裂筒，致裂筒顶端的导线全部引出到孔外连接电源；

S400：接通电源，二氧化碳气体致裂筒加热，周边小孔内的致裂筒因筒内气体膨胀而破裂，气体膨胀力爆发将周边小孔至中心大孔之间的岩石爆破碎裂；

S500：旋挖钻机更换入岩牙轮筒钻在岩石范围内旋转钻进；

S600：旋挖钻机更换捞砂斗钻头将孔底岩石碎块取出桩孔。

进一步地，针对步骤S200中的施工步骤如下：