一种复杂地质钻孔灌注桩导向钻孔施工方法
技术领域
本发明涉及钻孔灌注桩施工，具体涉及一种复杂地质钻孔灌注桩导向钻孔施工方法。
背景技术
随着我国基础设施建设的飞速发展，使用到钻机的场景愈来愈多，但由于钻机重量过大，地质条件过差时钻机无法直接驶入钻孔施工区域，很大程度上影响了施工进度。使用传统方法对钻孔钻进时钻头及钻杆稳定性差，钻进时很难保证垂直，从而影响钻进质量；而钻孔灌注桩钻孔时通常在孔口处设置用来护壁和保证钻孔垂直的钢护筒，由于土层松散或者钻头碰触等钢护筒容易发生松动。在砂土层中钻孔时钻杆由于与孔侧土体无接触点，长细比较大，在钻头受力不均时易造成钻杆偏位弯曲，使钻头、钻杆中心线不同轴，从而使钻孔偏斜。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种复杂地质钻孔灌注桩导向钻孔施工方法。
这种复杂地质钻孔灌注桩导向钻孔施工方法，包括以下步骤：
S1、打设钢护筒，开挖钢护筒周边土体，并对开挖土体掺入混凝土搅拌均匀后回填形成加固土，并在加固土上铺设一层钢板一；在三瓣模区域外的钢板一上布置一层混凝土的预制板；
S2、在钢护筒外侧上部安装预留有凹槽的三瓣模，通过环箍一和环箍二固定三瓣模；在钢护筒与三瓣模之间插入若干根限位杆一，在三瓣模与加固土搭接区域插入若干根限位杆二，限位杆二穿过加固土与限位杆一同深；
S3、预制板及钢板一均留有插入注浆管的小孔，注浆管从地表经过预制板及钢板一所预留小孔内插至钢护筒底部侧壁的加固土区域；
S4、采用工字钢和对拉螺栓制作纵向砧木，通过角钢和钢箍加固纵向砧木，纵向砧木由两根工字钢平行拼接在一起并通过对拉螺栓固定；采用方钢管制作横向内撑，将横向内撑与纵向砧木拼接成钻机搁置架架体；
S5、纵向砧木和横向内撑布置在钻孔周围，纵向砧木和横向内撑围合的空间内填筑碎石，碎石层上铺设钢板二；钻孔所在的纵向砧木和横向内撑围合的空间所采用的钢板二由若干块拼接钢板拼接而成；
S6、制作钻头，在钻头外侧一周设置钻筒，钻筒内设置若干层加强圈，加强圈通过加劲肋固定在钻杆上，钻筒周身均匀开设排土孔，在加强圈处的钻筒外侧均匀设置外刃，钻头底部设置钻尖；钻筒底部为刃脚，刃脚底端与钻头底端齐平；
S7、钻筒上方安装钻头稳定器，钻头稳定器上方安装钻杆稳定器；
S8、在钻杆上安装调节环，在调节环外侧焊接水平肋一端，水平肋另一端连接稳定圈，稳定圈上下层之间通过竖向肋连接；在稳定圈下方的钻杆上安装卡盘，在卡盘上焊接一个短柱，将配重安装在卡盘上；
S9、将钻头连接钻杆，利用钻机在钢护筒内钻进。
作为优选：步骤S1中，预制板铺设后保持与后续铺设的三瓣模等高；钢板一外伸范围应超出三瓣模覆盖区域2m。
作为优选：步骤S2中，三瓣模由三块混凝土预制构件组成，每块混凝土预制构件截面呈倒L型，三瓣模外侧预留有环箍一和环箍二的凹槽，环箍一和环箍二分别嵌在对应的凹槽中，环箍一和环箍二分别通过紧固螺栓固定；限位杆一沿钢护筒外侧一周均匀分布，钢护筒周围设置6-8根限位杆一，限位杆一及限位杆二底端比钢护筒底端深2-3m，限位杆一及限位杆二顶端与钢护筒顶端齐平。
作为优选：步骤S3中，注浆管沿钢护筒外侧一周均匀布置，每个钢护筒周围设置6-8根注浆管，注浆管底端设置在钢护筒底部侧壁的加固土区域，注浆管顶端从预制板顶面伸出地面。
作为优选：步骤S4中，双拼的工字钢的四角处分别包裹一根角钢，纵向砧木长度方向每隔一段距离包裹一根钢箍；工字钢沿长度方向通过工字钢焊板进行连接；在纵向砧木与横向内撑连接处设置三角形加强肋；纵向砧木和横向内撑的截面高度一致。
作为优选：步骤S6中，加强圈焊接在钻筒内部，加强圈与钻杆之间均匀设置4-6条加劲肋，加强圈和加劲肋均由厚钢板制成；排土孔形状为方形、菱形或圆形，开孔边长或直径小于钻孔直径的0.2倍，开孔间距大于钻孔直径的0.2倍；钻筒直径比钻孔直径小，钻筒上设置若干层外刃，每层外刃数量为6-8个，外刃均匀分布，每层外刃围合成的直径与钻孔直径相同；钻筒的刃脚由高速钢制作而成，形状为锯齿状。
作为优选：步骤S8中，配重外径略小于钻孔内径；稳定圈由厚钢板制成；水平肋和竖向肋围绕调节环对称布置，水平肋和竖向肋数量均为4-6根。
本发明的有益效果是：
1、通过比钢护筒长的限位杆一固定钢护筒，可更好的防止钢护筒偏斜。通过预制三瓣模固定钢护筒可以使得钢护筒稳定效果更佳，且三瓣模为预制拼装结构，更易于调整固定程度，且易于拆卸和回收利用。采用三瓣而不是两瓣拼装，三瓣结构本身的稳定性更好，拼装后与钢护筒更加密合。预埋注浆管可以在钢护筒发生松动或者漏浆的情况下进行应急加固。
2、纵向砧木和横向内撑都由型钢及连接部件安全组合而成，方便拆卸、运输和反复利用，在桩基钻孔施工时钻机搁置架用于放置在钻机底部稳固钻机；纵向砧木由双拼工字钢组合，角钢包裹，分段钢箍固定，从而做到大尺寸纵向砧木的安全稳定，现场拼装方便。
3、钻头外侧通过设置长钻筒可以增加与孔壁接触的长度，钻筒起到导向作用，可以提高钻孔的垂直度；钻筒外侧设置外刃，通过外刃切削土体，土体通过钻筒的排土孔进入钻筒内，通过设置外刃可以避免钻筒直接接触孔壁而增加钻进阻力；钻筒底部设置有刃脚，刃脚底端与钻头底端齐平，钻筒旋转通过刃脚与钻尖同时钻进，由于有钻筒刃脚的支撑，比仅使用钻尖钻进更加稳定垂直。
4、本发明通过设置水平肋及稳定圈，使钻杆与孔壁的接触，从而使应力得到有效释放；并且设置上下多层的稳定圈，彼此通过竖向肋相连，增强导向装置稳定性；设置配重可有效增强钻杆稳定性，短柱可保证配重与钻杆同步旋转。
附图说明
图1是钻孔灌注桩钢护筒稳定装置俯视图；
图2是钻孔灌注桩钢护筒稳定装置剖面图；
图3是定型化稳固钻机搁置架平面示意图；
图4是纵向砧木截面图；
图5是钻孔灌注桩导向钻头装置示意图；
图6是加强圈及加劲肋处结构示意图；
图7是钻杆分级导向装置示意图；
图8是配重及卡盘示意图(其中图a是配重及卡盘平面图，图b是配重及卡盘立面图)。
附图标记说明：钢护筒1、限位杆一201、限位杆二202、三瓣模3、紧固螺栓4、环箍一51、环箍二52、加固土6、注浆管7、钢板一8、预制板9、钻孔10、纵向砧木11、横向内撑12、钢板二13、工字钢14、对拉螺栓15、角钢16、钢箍17、卡盘18、碎石19、三角形加劲肋20、拼接钢板21、工字钢焊板22、钻头23、加强圈24、加劲肋25、钻筒26、钻杆27、外刃28、刃脚29、钻尖30、钻头稳定器31、钻杆稳定器32、排土孔33、调节环34、水平肋35、竖向肋36、稳定圈37、短柱38、配重39、配重一391、配重二392。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
作为一种实施例，本申请提供一种复杂地质钻孔灌注桩导向钻孔施工方法，包括以下步骤：
S1、打设钢护筒1，开挖钢护筒1周边土体，并对开挖土体掺入混凝土搅拌均匀后回填形成加固土6夯实层。在加固土6夯实层上布置一层钢板一8，钢板一8外径应大于三瓣模3外径2m。在三瓣模3区域外的钢板一8上布置一层混凝土的预制板9，预制板9铺设后应保持与后续铺设的三瓣模3等高。
S2、在指定位置安装预留有凹槽的三瓣模3，三瓣模3外侧通过环箍一51及环箍二52固定，利用紧固螺栓4固定环箍。通过三瓣模3固定钢护筒1可以使得钢护筒1稳定效果更佳，且三瓣模3为预制拼装结构，更易于调整固定程度，且易于拆卸和回收利用。采用三瓣而不是两瓣拼装，三瓣结构本身的稳定性更好，拼装后与钢护筒1更加密合。在钢护筒1与三瓣模3之间位置插入多根限位杆一201，可有效防止钢护筒1偏斜。在三瓣模3与加固土6及钢板一8搭接区域布置多根限位杆二202，穿过加固土6与限位杆一201同深。
S3、在指定位置斜向插入直径为100mm的注浆管7至钢护筒1底部侧壁的加固土6区域，注浆管7可以在钢护筒1发生松动或者漏浆的情况下进行应急加固。
S4、使用对拉螺栓15将工字钢14固定，双拼工字钢外侧包裹角钢16，并每隔1-2m设置一根钢箍17包裹角钢16拼装成纵向砧木11，工字钢14沿长度方向通过工字钢焊板22进行连接，从而做到大尺寸纵向砧木的安全稳定，现场拼装方便。
S5、采用方钢管制作横向内撑12，使用三角形加劲肋20将纵向砧木11与横向内撑12如图3所示拼装，纵向砧木11和横向内撑12都由型钢及连接部件安全组合而成，方便拆卸、运输和反复利用，在桩基钻孔施工时钻机搁置架用于放置在钻机底部稳固钻机。
S6、纵向砧木11和横向内撑12布置在钻孔10周围，在纵向砧木11与横向内撑12围合的空间内铺设碎石19，碎石19不应超过横向内撑12高度。碎石19上铺设钢板二13，以及在钻孔110周围布设四块拼装钢板21。
S7、在钻筒26周身均匀开设排土孔33，开孔边长或直径小于钻孔10直径的0.2倍，开孔间距大于钻孔10直径的0.2倍，钻头23外侧通过设置长钻筒26可以增加与孔壁接触的长度，钻筒26起到导向作用，可以提高钻孔10的垂直度。
S8、钻筒26上设置三层外刃28，每层外刃28数量有6-8个，均匀分布，外刃28围合成的直径与钻孔10直径相同，通过外刃28切削土体，土体通过钻筒26的排土孔33进入钻筒26内，通过设置外刃28可以避免钻筒26直接接触孔壁而增加钻进阻力。
S9、在钻筒26底部安装锯齿状的由高速钢制作而成的刃脚29，刃脚29底端与钻头23底端齐平，钻筒26旋转通过刃脚29与钻尖30同时钻进，由于有刃脚29的支撑，比仅使用钻头23钻进更加稳定垂直。在钻头23底部设置有钻尖30，钻尖8上安装有钻刀。
S10、将加劲肋25接在钻杆27上，再将加劲肋25通过加强圈24与钻筒26相连。
S11、安装钻头稳定器31和钻杆稳定器32，两者可提升钻头23及钻杆27在钻进时的稳定性。
S12、将多层调节环34固定在钻杆27上。调节环34焊接水平肋35，水平肋35连接稳定圈37，使钻杆与孔壁的接触，从而使应力得到有效释放。通过竖向肋36连接上下两层稳定圈37，增强导向装置稳定性。在稳定圈37下方的钻杆27上设置卡盘18，并在卡盘18上焊接短柱38，可保证配重39与钻杆27同步旋转。根据实际需要安装多层配重39，可有效增强钻杆稳定性(如图7所示的配重一391、配重二392)。
S13、将钻头23连接钻杆27，利用钻机在钢护筒1内钻进。
