阅读说明：本技术 低净空狭小空间下硬岩地层桩基施工方法及其施工设备 (Construction method and construction equipment for hard rock stratum pile foundation in low-clearance narrow space ) 是由 温法庆 张爱军 刘晏斌 崔连友 张守同 李克金 王忠仁 闫利亚 于 2020-05-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种低净空狭小空间下硬岩地层桩基施工方法,包括以下步骤：S1、在车站外侧依次开挖竖井和横通道；S2、导洞开挖及初期支护；S3、下部中间导洞内侧下部分施工底纵梁；S4、钻成孔；S5、施工上部边导洞围护桩；S6、施工上部中间导洞和下部中间导洞之间的钢管柱；S7、钻孔设备撤场。本发明采用上述低净空狭小空间下硬岩地层桩基施工方法及其施工设备,通过采用空压机和气动潜孔锤钻机组成的钻孔设备,可对超低净空狭小空间下的硬岩地层灌注进行钻孔,从而解决了人工挖孔桩工效低、风险大的难题,为硬岩地层中地铁暗挖车站围护结构、钢管柱的施工提供了有效的解决方案；同时配合水雾除尘器,除尘解决了岩层破碎带来的扬尘污染。(The invention discloses a hard rock stratum pile foundation construction method in a low-clearance narrow space, which comprises the following steps of: s1, excavating vertical shafts and transverse channels on the outer side of the station in sequence; s2, excavating a pilot tunnel and performing primary support; s3, constructing a bottom longitudinal beam at the lower part of the inner side of the lower middle pilot tunnel; s4, drilling a hole; s5, constructing an upper side pilot tunnel fender post; s6, constructing the steel pipe column between the upper middle pilot tunnel and the lower middle pilot tunnel; and S7, removing the drilling equipment. By adopting the construction method and the construction equipment for the pile foundation of the hard rock stratum in the low-clearance narrow space, the hard rock stratum in the ultra-low-clearance narrow space can be poured and drilled by adopting the drilling equipment consisting of the air compressor and the pneumatic down-the-hole hammer drill, so that the problems of low work efficiency and high risk of the manual hole digging pile are solved, and an effective solution is provided for the construction of a subway underground excavation station enclosure structure and a steel pipe column in the hard rock stratum; meanwhile, by matching with a water mist dust remover, dust removal is realized, and dust pollution caused by rock stratum crushing is avoided.)

低净空狭小空间下硬岩地层桩基施工方法及其施工设备

技术领域

本发明涉及一种地铁施工技术，尤其涉及一种低净空狭小空间下硬岩地层桩基施工方法及其施工设备。

背景技术

随着城市轨道交通的不断发展，在城市闹市区或主干道施工轨道交通的地下车站受到诸多周边工程环境及交通疏导的影响，当地铁车站的明挖施工与地面交通疏导的矛盾难以解决时，通常采用盖挖(半盖挖)法施工，即需要较短时间内封闭地面交通以完成车站顶板(部分顶板)施工，而后再恢复地面交通，在城市主干道或地面交通枢纽位置，各类管线众多难以迁改，对交通道路的局部封闭也会对地面交通带来很大的不利影响，甚至造成某时间段的道路交通瘫痪。

为了解决上述施工对道路交通的不利影响，多采用暗挖法施工，即在道路边缘施工竖井，在竖井内施工横通道，对车站进行分区分段开挖，可以解决对地面交通的系列不利影响。而在车站暗挖施工过程中，为保证大断面暗挖施工安全，同时保证车站主体结构的耐久性及地铁运营的安全，需要对地铁车站施工围护桩结构，在软土地层通常采用人工挖孔桩或反循环钻机施工工法，对暗挖车站周边施作围护桩，同时配合车站分跨立柱结构，以满足开挖施工及车站主体结构的受力要求。

但在硬岩地层，尤其30～40MPa以上，甚至超过100MPa的地层人工挖孔难以实施，反循环钻机无法施工。

基于上述工程背景条件下，为了提高暗挖车站围护桩或车站分跨立柱的施工效率，保障桩基施工安全，本发明提出一种低净空狭小空间下硬岩地层桩基施工方法及其施工设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种低净空狭小空间下硬岩地层桩基施工方法及其施工设备，通过采用空压机和气动潜孔锤钻机组成的钻孔设备，可对超低净空狭小空间下的硬岩地层灌注进行钻孔，从而解决了人工挖孔桩工效低、风险大的难题，为硬岩地层中地铁暗挖车站围护结构、钢管柱的施工提供了有效的解决方案；同时配合水雾除尘器，除尘解决了岩层破碎带来的扬尘污染。

为实现上述目的，本发明提供了一种低净空狭小空间下硬岩地层桩基施工方法，包括以下步骤：

S1、在车站外侧依次开挖竖井和横通道；

S2、导洞开挖及初期支护

导洞开挖前，超前预注浆加固地层，依次开挖上部边导洞、上部中间导洞和下部中间导洞，开挖过程中同步对开挖完成的导洞洞壁进行初期支护；

S3、下部中间导洞内侧下部分施工底纵梁；

S4、钻成孔

S41、将钻孔设备各部分依次吊装下井；

S42、组装

将钻孔设备的空压机组均依次经排气管、分流器、汇合气管与气动潜孔锤钻机的动力头进气口连通，气动潜孔锤钻机动力头的出口经出渣管连通水雾除尘器；

S43、按暗挖车站围护桩布设点位，调整气动潜孔锤钻机的动力头位置；

S44、钻孔

依次开启空压机、水雾除尘器，采用隔孔钻进法进行钻孔，至钻孔一定深度后停止钻孔；

S5、施工上部边导洞围护桩

S51、分段制作吊放围护桩钢筋笼；

S52、采用钢制接驳器连接段状钢筋笼形成整体钢筋笼；

S53、灌注混凝土完成围护桩施工；

S6、施工上部中间导洞和下部中间导洞之间的钢管柱；

S61、依次开启空压机、水雾除尘器，进行钻孔，直至钻孔至下部中间导洞顶部时停止；

S62、剪除成孔范围的下部中间导洞顶部初支钢筋，使得孔壁处无钢筋头外露；

S63、分段吊放钢管柱；

S64、采用高强度螺栓连接段状钢管柱；

S65、检测钢管柱与下部中间导洞中的底纵梁的垂直度并和连接可靠度；

S7、钻孔设备撤场。

优选的，所述步骤S2中上部边导洞和上部中间导洞的初支格栅均预留有用于连接后续钢筋的钢筋头。

优选的，所述步骤S2中开挖的下部中间导洞位于上部中间导洞的正下方。

优选的，所述步骤S44中的隔孔钻进法为采用每隔四个孔钻一个孔的方式施工。

优选的，所述步骤S53中采用地泵输送混凝土。

优选的，所述步骤S65之后还包括：向钢管柱与成孔的孔壁之间的间隙填充细砂。

一种基于低净空狭小空间下硬岩地层桩基施工方法的施工设备，包括钻孔设备，所述钻孔设备包括空压机组和气动潜孔锤钻机，所述空压机组依次经排气管、分流器、汇合气管与所述气动潜孔锤钻机的动力头进气口连通，所述气动潜孔锤钻机动力头的出口经出渣管连通水雾除尘器。

优选的，所述气动潜孔锤钻机包括行走单元、设置于所述行走单元上的主控室、与所述主控室输出端连接推动单元、与所述推动单元连接的气盒子和与所述气盒子连接的动力头。

优选的，所述空压机组包括均经所述排气管与所述分流器连通的四台空压机。

优选的，所述行走单元为履带式行走机构。

因此，本发明采用上述低净空狭小空间下硬岩地层桩基施工方法及其施工设备，通过采用空压机和气动潜孔锤钻机组成的钻孔设备，可对超低净空狭小空间下的硬岩地层灌注进行钻孔，从而解决了人工挖孔桩工效低、风险大的难题，为硬岩地层中地铁暗挖车站围护结构、钢管柱的施工提供了有效的解决方案；同时配合水雾除尘器，除尘解决了岩层破碎带来的扬尘污染。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的实施例一种低净空狭小空间下硬岩地层桩基施工方法及其施工设备的施工图；

图2为本发明的实施例一种低净空狭小空间下硬岩地层桩基施工方法及其施工设备的钻孔设备结构示意图；

图3为本发明的实施例一种低净空狭小空间下硬岩地层桩基施工方法及其施工设备的钻孔设备结构示意图；

图4为本发明的实施例一种低净空狭小空间下硬岩地层桩基施工方法及其施工设备的气动潜孔锤钻机横断面结构示意图。

其中：1、上部边导洞；2、上部中间导洞；3、下部中间导洞；4、围护桩；5、底纵梁；6、钻孔设备；60、气动潜孔锤钻机；600、行走单元；601、主控室；602、推动单元；603、气盒子；604、动力头；61、出渣管；62、空压机；63、分流器；64、排气管；65、水雾除尘器；66、汇合气管；7、细砂；8、钢管柱；9、成孔。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

图1为本发明的实施例一种低净空狭小空间下硬岩地层桩基施工方法及其施工设备的施工图；图2为本发明的实施例一种低净空狭小空间下硬岩地层桩基施工方法及其施工设备的钻孔设备结构示意图；图3为本发明的实施例一种低净空狭小空间下硬岩地层桩基施工方法及其施工设备的钻孔设备结构示意图；图4为本发明的实施例一种低净空狭小空间下硬岩地层桩基施工方法及其施工设备的气动潜孔锤钻机横断面结构示意图，如图所示，本发明，包括以下步骤：

S1、在车站外侧依次开挖竖井和横通道；

S2、导洞开挖及初期支护

导洞开挖前，超前预注浆加固地层，依次开挖上部边导洞1、上部中间导洞2和下部中间导洞3，开挖过程中同步对开挖完成的导洞洞壁进行初期支护；

优选的，步骤S2中上部边导洞1和上部中间导洞2的初支格栅均预留有用于连接后续钢筋的钢筋头。

优选的，步骤S2中开挖的下部中间导洞3位于上部中间导洞2的正下方。

S3、下部中间导洞3内侧下部分施工底纵梁5；

S4、钻成孔9

S41、将钻孔设备6各部分依次吊装下井；

S42、组装

将钻孔设备6的空压机62组均依次经排气管64、分流器63、汇合气管66与气动潜孔锤钻机60的动力头604进气口连通，气动潜孔锤钻机60动力头的出口经出渣管61连通水雾除尘器65；

S43、按暗挖车站围护桩4布设点位，调整气动潜孔锤钻机60的动力头604位置；

S44、钻孔

依次开启空压机62、水雾除尘器65，采用隔孔钻进法进行钻孔，至钻孔一定深度后停止钻孔；

优选的，步骤S44中的隔孔钻进法为采用每隔四个孔钻一个孔的方式施工。

S5、施工上部边导洞1围护桩4

S51、分段制作吊放围护桩4钢筋笼；

S52、采用钢制接驳器连接段状钢筋笼形成整体钢筋笼；

S53、灌注混凝土完成围护桩4施工；

优选的，步骤S53中采用地泵输送混凝土。

S6、施工上部中间导洞2和下部中间导洞3之间的钢管柱8；

S61、依次开启空压机62、水雾除尘器65，进行钻孔，直至钻孔至下部中间导洞3顶部时停止，可通过钻进中出渣明显减少时判断到顶，此时操作人员停机，需要说明的是，在钢管柱8孔施工过程中，下部中间导洞3的对应位置附近禁止有人或停放设备；

S62、剪除成孔9范围的下部中间导洞3顶部初支钢筋，使得孔壁处无钢筋头外露；

S63、分段吊放钢管柱8；

S64、采用高强度螺栓连接段状钢管柱8；

S65、检测钢管柱8与下部中间导洞3中的底纵梁5的垂直度并和连接可靠度；

优选的，步骤S65之后还包括：向钢管柱8与成孔9的孔壁之间的间隙填充细砂7，提高了钢管柱8的刚度，同时有利于土体开挖过程中对钢管柱8的保护。

S7、钻孔设备撤场6。

一种基于低净空狭小空间下硬岩地层桩基施工方法的施工设备，包括钻孔设备6，钻孔设备6包括空压机62组和气动潜孔锤钻机60，空压机62组依次经排气管64、分流器63、汇合气管66与气动潜孔锤钻机60的动力头604进气口连通，气动潜孔锤钻机60动力头的出口经出渣管61连通水雾除尘器65。更具体的，气动潜孔锤钻机60包括行走单元600、设置于行走单元600上的主控室601、与主控室601输出端连接推动单元602、与推动单元602连接的气盒子603和与气盒子603连接的动力头604。其中行走单元600为履带式行走机构。优选的，空压机62组包括均经排气管64与分流器63连通的四台空压机62，因气动潜孔锤钻机60的工作原理为本领域公知常识，故在此不做赘述，且本申请通过对其布置进行优化，满足了低净空狭小空间的施工环境。

钻孔设备6工作过程：钻孔前按操作规程依次开启空压机62、水雾除尘器，检查系统设备无异常后，开启动力头604钻孔施工，即空压机62组产生的高压气体经排气管64、分流器63汇合后再经汇合气管66进入动力头604的进气管路，借助高压空气推动动力头604冲击钻进破碎岩层，而由孔底排出的携带钻渣的压力空气经出渣管61排入水雾除尘器65中，钻渣经水雾降尘后堆放外运处理。

需要说明的是，排气管64、汇合气管66和出渣管61上述均选用高压管。

本发明还可对用于扬尘、噪声控制要求高、地面空间受限的硬岩地层桩基施工。

因此，本发明采用上述低净空狭小空间下硬岩地层桩基施工方法及其施工设备，通过采用空压机和气动潜孔锤钻机组成的钻孔设备，可对超低净空狭小空间下的硬岩地层灌注进行钻孔，从而解决了人工挖孔桩工效低、风险大的难题，为硬岩地层中地铁暗挖车站围护结构、钢管柱的施工提供了有效的解决方案；同时配合水雾除尘器，除尘解决了岩层破碎带来的扬尘污染。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。