本發(fā)明涉及土木施工打樁技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種機(jī)械鉆孔樁的鉆孔方法。

背景技術(shù)：

申請?zhí)枮?01510485561.x的發(fā)明專利，公開了一種三段式擴(kuò)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(xiàn)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(jìn)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(shè)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(nèi)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(xiàn)了吸鉆現(xiàn)象，極易卡鉆。同時巖層對沖擊鉆反彈作用加強(qiáng)，沖擊鉆進(jìn)尺效果已經(jīng)大打折扣，進(jìn)尺非常緩慢。

最后，現(xiàn)場采取將沖擊鉆更換成反循環(huán)鉆機(jī)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(xù)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(fēng)險會增加。萬一出現(xiàn)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。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種機(jī)械鉆孔樁的鉆孔方法，減小了施工過程中的成孔阻力。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：

一種機(jī)械鉆孔樁的鉆孔方法，

第一步，根據(jù)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(jìn)行鉆孔，且每次鉆孔深度為實際設(shè)計的孔深，直到成孔的直徑與實際設(shè)計樁孔直徑相同。

通過采用上述技術(shù)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(chǎn)生的阻力小，不易發(fā)生吸鉆現(xiàn)象。然后再一次采用直徑更大的鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔，每次擴(kuò)孔時地面對鉆頭產(chǎn)生的阻力都小于一次成孔的阻力。所以進(jìn)尺進(jìn)度得到加快，并且在本方法中無需對樁孔進(jìn)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(fēng)險。

進(jìn)一步設(shè)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(shù)方案，根據(jù)實際施工經(jīng)驗，在樁孔直徑小于1.5米時，不易發(fā)生鉆頭掉落的現(xiàn)象，所以第一次鉆孔的鉆頭直徑不超過1.5米。

進(jìn)一步設(shè)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(shù)方案，因為后續(xù)的鉆孔步驟，是在上一步驟成孔的基礎(chǔ)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(xù)步驟中的成孔阻力降低，從而加快了鉆孔時的進(jìn)尺速度。

綜上所述，本發(fā)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(chǎn)生的阻力越小，越容易克服復(fù)雜的地質(zhì)情況進(jìn)行鉆孔。并且此時成孔的進(jìn)尺速度快，更易鉆至設(shè)計標(biāo)高。

2、在后續(xù)的擴(kuò)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(fā)生吸鉆現(xiàn)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(fēng)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(jìn)行模擬實際鉆探時鉆頭的受力分析。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實施例1：

樁徑φ2.2m，設(shè)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(shè)計樁底標(biāo)高；

第二步，提取鉆桿更換成φ1.8m的中鉆頭鉆至設(shè)計標(biāo)高；

第三步，更換成與設(shè)計樁徑尺寸相同的φ2.2m的大鉆頭鉆至設(shè)計標(biāo)高。

第一步鉆頭尺寸的計算分析：

采用gf-400型號反循環(huán)鉆機(jī)，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(zhì)情況復(fù)雜，采用理論模型也難以模擬接觸的4個刀刃細(xì)部受力情況，并且也不準(zhǔn)確。因此可以通過將鉆孔地質(zhì)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(shù)來判斷鉆頭第一步開挖的合理性。

結(jié)合圖1與圖2，在單元坐標(biāo)系z軸方向，使用彎矩my、截面數(shù)據(jù)czp、czm計算的截面應(yīng)力，輸出的是兩個數(shù)值中絕對值的較大值。最大值為57.6mpa，小于容許應(yīng)力145mpa，分項比值安全系數(shù)：145/57.6＝2.5。因此該鉆頭無論材質(zhì)還是安全系數(shù)均能夠滿足要求。

鉆頭受力情況分析表

綜上，第一步采用直徑1.5m鉆頭，完全能夠滿足使用要求，事實證明第一步開挖也非常順利。

實施例2：

樁徑φ2.4m，設(shè)計樁長104m的樁基，其實際孔深為114m。

第一步，先用φ1.4m的小鉆鉆至設(shè)計樁底標(biāo)高；

第二步，提取鉆桿更換成φ1.8m的中鉆頭鉆至設(shè)計標(biāo)高；

第三步，將鉆桿取出并更換成φ2.1m的鉆頭鉆至設(shè)計標(biāo)高；

第四步，更換成與設(shè)計樁徑尺寸相同的φ2.4m的大鉆頭鉆至設(shè)計標(biāo)高。

實施例3：

樁徑φ2.0m，設(shè)計樁長90m的樁基，其實際孔深為100m。

第一步，先用φ1.3m的小鉆鉆至設(shè)計樁底標(biāo)高；

第二步，提取鉆桿更換成φ1.6m的中鉆頭鉆至設(shè)計標(biāo)高；

第三步，更換成與設(shè)計樁徑尺寸相同的φ2.0m的大鉆頭鉆至設(shè)計標(biāo)高。

上述的實施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。