[发明专利]复合地层大直径桩基的施工方法及钻头系统

说明书

本发明涉及一种复合地层大直径桩基的施工方法及钻头系统，施工方法包括以下步骤：在预设桩基的土层钻设第一段桩孔；在入岩施工前，确认当前岩层强度低于预设值时，使用捞渣钻采用逐渐扩孔的方式钻设第二段桩孔，后一次钻设所采用的钻头直径比前一次钻设所采用的钻头直径大0.5‑0.6m；确认当前岩层强度高于预设值时，交替使用筒钻和捞渣钻采用逐渐扩孔的方式钻设第三段桩孔，后一轮次钻设所采用的钻头直径比前一轮次钻设所采用的钻头直径大0.5‑0.6m。通过采用上述技术方案，降低机械设备所需扭矩、提升复合地层的施工工效。

技术领域

本发明涉及钻进施工的技术领域，具体涉及一种复合地层大直径桩基的施工方法及钻头系统。

背景技术

复合地层是指在地下工程开挖断面范围内和开挖延伸方向上，由两种或两种以上不同地层组成，且复合地层的岩土力学、工程地质和水文地质等特征相差悬殊的组合地层。当需要对复合地层进行大直径桩基施工时，一般采用旋挖成孔施工，根据地层情况选用刮刀钻、筒钻或滚刀钻，常规工序是从开孔直接使用大直径的筒钻进行钻进。

由于复合地层的地质特征之间相差悬殊，采用常规的旋挖成孔施工工艺进行大直径桩施工，无法及时根据不同地层进行施工，特别在两个底层交接处，难以确认最优的钻头类型，致使钻设设备所需的扭矩要求高，造成机械设备费用偏高；同时，在泥岩地层区域施工易出现卡钻、钻头易结泥饼的问题，从而导致施工工效偏低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低机械设备所需扭矩、提升复合地层的施工工效的复合地层大直径桩基的施工方法及钻头系统。

为实现该目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，提供一种复合地层大直径桩基的施工方法，所述施工方法包括以下步骤：

在预设桩基的土层钻设第一段桩孔；

在入岩施工前，确认当前岩层强度低于预设值时，使用捞渣钻采用逐渐扩孔的方式钻设第二段桩孔，后一次钻设所采用的钻头直径比前一次钻设所采用的钻头直径大0.5-0.6m；

确认当前岩层强度高于预设值时，交替使用筒钻和捞渣钻采用逐渐扩孔的方式钻设第三段桩孔，后一轮次钻设所采用的钻头直径比前一轮次钻设所采用的钻头直径大0.5-0.6m。

通过采用上述技术方案，由于预设桩基的土层强度较低，施工难度较小，无需采用分级套钻成孔的方式，开设的第一段桩孔为入岩施工起到导向的作用。确认当前岩层强度低于预设值时，使用捞渣钻头采用逐渐扩孔的方式钻设第二段桩孔，工艺简单，每一次扩孔均在上一级成孔的基础上进行扩张，起到将钻孔和扩孔两者的操作相分离，使得机械设备开孔更为容易，无需过大的设备扭矩，降低对设备、人力资源的浪费；同时，由于其岩层强度较低(小于5MPa)，采用捞渣钻分级套钻成孔，减少钻具的更换次数，提高桩基的施工效率。当确认当前岩层强度高于预设值时，由于此时岩层强度较大，且岩层吸水性能力较强，钻具与孔壁密闭形成缩颈状态，增大了钻孔摩阻力，通过采用旋挖钻和捞渣钻交替使用的方式，旋挖钻起到将桩基内岩土回转破碎，捞渣钻将旋挖钻破碎后的岩土装入斗内并排出，辅以分级套钻逐步扩孔，减少岩土对钻头回转所带来的阻力，降低缩颈现象带来的岩土黏附，进而降低机械设备的损耗，提升设备施工的工效。通过提供对存在土层、强风化岩层以及中、微风化岩层的复合地层钻进方法，进而提升了在复合地层的施工效率。

通过后一轮次钻设所采用的钻头直径比前一轮次钻设所采用的钻头直径大0.5-0.6m，设置相对合理的扩孔范围，若是扩孔范围过大，将增大钻进设备的扭矩要求，无法起到降低设备成本的作用；同时，或是扩孔过小，致使施工工效较低。

本发明进一步设置为：所述第一段桩孔的直径与预设的桩孔直径值相等设置。

通过采用上述技术方案，第一段桩孔与预设的桩孔直径值相等，使得第一段桩孔与第二段桩孔、第三段桩孔保持直径的一致性，使得三者共同构成连贯的桩基。