阅读说明：本技术 一种集高效与安全于一体的抗滑桩旋挖机械快速成孔方法 (Efficient and safe integrated rapid hole forming method for anti-slide pile rotary excavating machinery ) 是由 张延杰 刘涛 高买燕 丁红岗 高春雷 余琨琳 赵宏宇 陈一村 石虎 邓边员 李相 于 2019-11-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种集高效与安全于一体的抗滑桩旋挖机械快速成孔方法,包括以下步骤：A.抗滑桩孔放线定位或是场地放样；B.旋挖桩机根据桩芯序号和位置进行挖孔或是旋挖桩机械成孔；C.清理侧壁多余土方,清除桩底沉渣；D.下放钢筋笼；E.浇灌混凝土形成抗滑桩。本发明解决了人工挖孔桩破碎入岩效率低下,且在环境复杂下不允许爆破开挖,成孔施工难度极大的问题,实现一方面是可以在不使用护筒护壁的情况下,进行机械成孔,大幅度缩减了施工成本；另一方面是在机械成孔后的孔壁自稳能力支撑直到混凝土浇灌成型之前的有限时间内,迅速完成抗滑桩施工,保证了施工安全和质量。(The invention discloses a rapid hole forming method of an anti-slide pile rotary excavating machine, which integrates high efficiency and safety, and comprises the following steps: A. paying off and positioning the anti-slide pile hole or lofting a field; B. the rotary pile digging machine digs holes or mechanically forms holes by rotary digging piles according to the serial numbers and positions of pile cores; C. cleaning the excessive earthwork on the side wall and removing the sediment at the bottom of the pile; D. putting down a reinforcement cage; E. and pouring concrete to form the anti-slide pile. The invention solves the problems that the efficiency of crushing and rock entering of the manual hole digging pile is low, blasting excavation is not allowed under the complex environment, and the hole forming construction difficulty is very high, and on one hand, mechanical hole forming can be carried out under the condition of not using a pile casing and a retaining wall, so that the construction cost is greatly reduced; on the other hand, the construction of the slide-resistant pile is quickly finished in a limited time from the self-stability capability support of the hole wall after the mechanical hole forming until the concrete pouring forming, so that the construction safety and quality are ensured.)

一种集高效与安全于一体的抗滑桩旋挖机械快速成孔方法

技术领域

本发明涉及一种抗滑桩成孔施工方法，特别是涉及一种集高效与安全于一体的抗滑桩旋挖机械快速成孔方法，属于边坡支护结构施工技术领域。

背景技术

非圆形抗滑桩一般采用人工挖孔成桩方法。人工挖孔桩施工操作工艺简单、施工方便、施工质量容易保证。但挖孔桩井下作业条件差、环境恶劣、劳动强度大、单桩施工速度缓慢、施工中的安全隐患也非常突出；施工人员必须采取井下作业，人身安全问题极为严峻，存在许多不安全的因素及隐患，施工安全管理难度较大；并且桩井开挖过程对滑坡体本身抗力有所削弱，尤其挖到滑床以下坚硬稳定地层时，通常需要***，对地层的扰动大，更加剧了其不稳定性和施工风险，施工人员及周边建构筑物的安全更是难以保证。

机械成孔灌注桩施工效率高、操作人员少、危险性小、受天气影响不大，机械成孔虽然较人工挖孔桩需要的混凝土增加(原因在于塌孔及充盈系数增大)。

因此，需研制一种实用性较强以及工作可靠性较高的集高效与安全于一体的抗滑桩旋挖机械快速成孔方法是解决上述技术问题的关键所在。

发明内容

为了克服现有技术不足，本发明提供一种具有成孔速度快、定位精度高，操作便捷、安全风险低及适用性广，能够大大提高施工效率，加快施工进度，定位精准，解决了人工挖孔桩施工进度缓慢，风险大的问题，具有较好的市场应用前景。

本发明的另一个发明目的是能够实现解决了人工挖孔桩破碎入岩效率低下，且在环境复杂下不允许***开挖，成孔施工难度极大的问题，采用常规旋挖机械设备，不增加施工成本，具有操作简单、施工安全、速度快、效率高的优点。针对部分地质条件相对良好、稳定的地层，使用本发明的机械快速成孔施工方法，一方面是可以在不使用护筒护壁的情况下，进行机械成孔，大幅度缩减了施工成本；另一方面是借助本发明方法的快速施工特点，即可在机械成孔后的孔壁自稳能力支撑直到混凝土浇灌成型之前的有限时间内，迅速完成抗滑桩施工，保证了施工安全和质量。

本发明的再一个发明目的是，施工成本低，成孔质量好且精度高，解决了人工挖孔桩破碎入岩效率低下，且在环境复杂下不允许***开挖，成孔施工难度极大的问题，只需采用常规旋挖机械设备，不过多增加施工成本的同时也能够实现最大限度的减轻操作人员的劳动强度的这样一种矩形抗滑桩机械快速成孔施工方法。

本发明的还再一个发明目的是，可以确保矩形桩孔开挖过程中的垂直度和平整度等参数、成孔质量好，施工安全性好，还极大地提高施工效率，为岩石地层施工提供了一种方便快捷的方法，解决了传统采用人工挖孔桩工艺成孔质量较差、施工效率低和安全风险难以控制的问题，适于推广使用。

本发明的还一个发明目的是，严格控制了施工过程中由于人工挖孔所带来的不安全因素，同时推进了机械化施工的使用范围，提高了工作效率，降低了施工成本；同时也改善了作业人员的工作环境，减少了人工下井操作安全隐患，确保了操作人员的人身安全。

为解决上述问题并达到上述的发明目的，本发明一种集高效与安全于一体的抗滑桩旋挖机械快速成孔方法是通过采用下列的设计结构以及采用下列的技术方案来实现的：

一种集高效与安全于一体的抗滑桩旋挖机械快速成孔方法，包括以下步骤：

A.抗滑桩孔放线定位或是场地放样；其中，抗滑桩孔放线定位时的步骤为：

A.1定位抗滑桩孔轮廓线，并在轮廓线内确定最大矩形线，最大矩形线的确定是采用与抗滑桩孔轮廓线内切的的方法，将矩形线的四个端点尽可能的落在抗滑桩孔轮廓线上；

A.2根据确定的矩形线短边长度D确定旋挖桩机钻头直径d₁；

A.3依照矩形线一侧短边确定第一次下钻桩芯位置；

A.4依照矩形线另一侧短边确定第二次下钻桩芯位置；

A.5根据长度D和直径d₁确定旋挖桩机剩余下钻次数和钻头直径，也可根据抗滑桩孔轮廓线长边长度确定旋挖桩机剩余下钻次数和钻头直径；

A.6根据旋挖桩机下钻次数放线定位剩余下钻桩芯位置；

B.旋挖桩机根据桩芯序号和位置进行挖孔或是旋挖桩机械成孔；

C.清理侧壁多余土方，清除桩底沉渣；

D.下放钢筋笼；

E.浇灌混凝土形成抗滑桩。

作为本发明上述的另一个优选的技术方案，在步骤A.2中，所述旋挖桩机钻头直径d₁不小于矩形线短边长度D，再结合市场常用钻头规格，最终确定符合要求的旋挖桩机钻头；

在步骤A.3和步骤A.4中，沿矩形线长边方向确定下钻桩芯位置，采用两切点一半径的方法，其具体步骤为：以矩形线的一个短边的两个端点为两个切点，以旋挖桩机钻头半径大小作圆，使圆心落在矩形线内的短边中心线上，该圆心即为下钻桩芯位置。

作为本发明的上述优选技术方案，在步骤A.5中，根据长度D和直径 d₁确定剩余旋挖桩机下钻次数的确定方法为：

A.5.1如矩形线长边长度L不大于

挖桩机下钻次数定为两次即可；

A.5.2如矩形线长边长度L大于

第三次挖桩机钻芯位置位于短边中心线上，具***于未开挖区域的短边中心线的中心点位置；

A.5.3如第一次和第三次下钻的桩芯间距不大于0.8D，则停止下钻；如第一次和第三次下钻的桩芯间距大于0.8D，则在第一次和第三次桩芯间距的中心位置确定为第四次挖桩机钻芯位置，直到相邻两次下钻的桩芯间距不大于0.8D 为止；

A.5.4参照步骤A.5.3，如第二次和第三次下钻的桩芯间距不大于0.8D，则停止下钻；如第二次和第三次下钻的桩芯间距大于0.8D，则在第二次和第三次桩芯间距的中心位置确定为第五次挖桩机钻芯位置，直到相邻两次下钻的桩芯间距不大于0.8D为止。

作为本发明上述优选的技术方案，在步骤A.5.3和步骤A.5.4中，旋挖桩机钻头直径由未开挖区域沿矩形线长边方向的最短距离确定，当最短距离超过矩形线短边长度D时，钻头直径要求不小于矩形线短边长度；当最短距离小于等于矩形线短边长度D时，钻头直径要求等于或微小于矩形线短边长度。

作为本发明上述的进一步优选的技术方案，在步骤B中，所述旋挖桩挖孔采用的是干孔作业机械成孔施工方法；在步骤C中，采用清土设备或旋挖桩机设备清除侧壁多余土方和桩底沉渣；在步骤D中，钢筋笼为一次加工成型后，用汽车吊吊入桩孔内。

作为本发明上述的再一步优选的技术方案，所述场地放样时的步骤为：

A.1确定抗滑桩孔轮廓线，洒出灰线；

A.2根据抗滑桩孔轮廓线短边长度确定旋挖桩机钻头直径；

A.3依照抗滑桩孔轮廓线一侧短边确定第一次下钻桩芯位置；

A.4依照抗滑桩孔轮廓线另一侧短边确定第二次下钻桩芯位置；

A.5根据抗滑桩孔轮廓线长边长度确定旋挖桩机剩余下钻次数和钻头直径；

A.6根据旋挖桩机下钻次数定位放线剩余下钻桩芯位置。

作为本发明上述的还进一步优选的技术方案，所述场地放样，施工中共进行4次测量放样控制：场地平整前放样；平整后精确定位放样；开挖过程中随时利用十字线护桩进行复核；开挖完后，安装钢筋笼前精确定位复核；在步骤A.2中，所述的旋挖桩机钻头直径需不小于抗滑桩孔轮廓线短边长度，再结合市场钻头规格，最终确定符合要求的旋挖桩机钻头；

作为本发明上述的又再进一步优选的技术方案，在步骤A.3和步骤A.4 中下钻桩芯位置的确定方法为两切点一半径的方法，该方法的具体步骤为：以抗滑桩孔轮廓线的一个短边的两个端点为两个切点，以旋挖桩机钻头半径大小作圆，使圆心落在抗滑桩孔轮廓线中与短边垂直的短边中心线上，该圆心即为下钻桩芯位置。

步骤A.5中，旋挖桩机钻头直径由未开挖区域沿抗滑桩轮廓线长边方向的最短距离确定，当最短距离超过抗滑桩孔轮廓线短边长度时，钻头直径要求不小于抗滑桩孔轮廓线短边长度；当最短距离不大于抗滑桩孔轮廓线短边长度时，钻头直径要求等于或微小于抗滑桩孔轮廓线短边长度。

作为本发明上述的还又再更进一步优选的技术方案，在步骤A.5中，旋挖桩机钻头直径和剩余下钻次数的确定方法为：

A.5.1如果两次下钻的钻孔轮廓与抗滑桩孔轮廓线长边能够围成三角区域，并且当三角区域高度不大于抗滑桩孔轮廓线短边长度的十分之一时，挖桩机下钻次数定为两次即可；

A.5.2当三角区域高度大于抗滑桩孔轮廓线短边长度的十分之一时，第三次挖桩机钻芯位置位于短边中心线上，具***于未开挖区域的短边中心线的中心点位置；

A.5.3如第一次和第三次下钻的钻孔轮廓与抗滑桩孔轮廓线能够围成三角区域，执行步骤A.5.1～A.5.2，直到相邻两次下钻的钻孔轮廓与抗滑桩孔轮廓线围成的三角区域高度不大于抗滑桩孔轮廓线短边长度的十分之一为止；

A.5.4如第二次和第三次下钻的钻孔轮廓与抗滑桩孔轮廓线能够围成三角区域，执行步骤A.5.1～A.5.2，直到相邻两次下钻的钻孔轮廓与抗滑桩孔轮廓线围成的三角区域高度不大于抗滑桩孔轮廓线短边长度的十分之一为止；

A.5.5参照步骤A.5.1，如第一和第二次下钻的钻孔轮廓与抗滑桩孔轮廓线不能围成三角区域，则第三次挖桩机钻芯位置位于短边中心线上，具***于未开挖区域的短边中心线的中心点位置，然后执行步骤A.5.3～A.5.4。

作为本发明上述的还又再更加进一步优选的技术方案，在步骤D和步骤E中，在钢筋笼和成型的抗滑桩的外表面上均从内至外依序喷涂有注塑层和防锈层以及警示层，警示层上涂有荧光粉；

所述旋挖桩机械成孔时的步骤是：

B.1旋挖桩机移动至第一次下钻桩芯位置，钻进至设计桩底标高；

B.2旋挖桩机移动至第二次下钻桩芯位置，钻进至设计桩底标高；

B.3替换钻头，将旋挖桩机移动至剩余桩芯位置，钻进至设计桩底标高。

本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：

1、本发明解决了人工挖孔桩破碎入岩效率低下，且在环境复杂下不允许***开挖，成孔施工难度极大的问题，采用常规旋挖机械设备，不增加施工成本，具有操作简单、施工安全、速度快、效率高的优点，同时，本发明针对部分地质条件相对良好、稳定的地层，使用本发明的机械快速成孔施工方法，一方面是可以在不使用护筒护壁的情况下，进行机械成孔，大幅度缩减了施工成本；另一方面是借助本发明方法的快速施工特点，即可在机械成孔后的孔壁自稳能力支撑直到混凝土浇灌成型之前的有限时间内，迅速完成抗滑桩施工，保证了施工安全和质量；

2、本发明可减少人工挖孔桩的钢筋砼护壁，成本增加较少，基本处于持平状态；其次，抗滑桩机械成孔相对人工挖孔可大幅度降低施工风险，如人工挖孔过程中塌孔、触电、瓦斯***等突发状况；另外抗滑桩机械成孔大大提高施工效率，加快施工进度，解决了人工挖孔桩施工进度缓慢，风险大的问题。

3、本发明施工方法解决了人工挖孔桩破碎入岩效率低下，且在环境复杂下不允许***开挖，成孔施工难度极大的问题，只需采用常规旋挖机械设备，不过多增加施工成本，并且具有成孔速度快、定位精度高，操作便捷、安全风险低及适用性广等优点；

4、采用本发明的一种方法能够实现施工成本低，成孔质量好且精度高，解决了人工挖孔桩破碎入岩效率低下，且在环境复杂下不允许***开挖，成孔施工难度极大的问题，只需采用常规旋挖机械设备，不过多增加施工成本的同时也能够实现最大限度的减轻操作人员的劳动强度；

5、本发明可以确保矩形桩孔开挖过程中的垂直度和平整度等参数、成孔质量好，施工安全性好，还极大地提高施工效率，为岩石地层施工提供了一种方便快捷的方法，解决了传统采用人工挖孔桩工艺成孔质量较差、施工效率低和安全风险难以控制的问题，适于推广使用；

6、本发明严格控制了施工过程中由于人工挖孔所带来的不安全因素，同时推进了机械化施工的使用范围，提高了工作效率，降低了施工成本；同时也改善了作业人员的工作环境，减少了人工下井操作安全隐患，确保了操作人员的人身安全；

7、本发明通过旋挖机即可实现方形成孔，解决了目前土木工程领域现浇方桩只能通过人工成孔的问题，实现了快速成孔，缩短工期的目的，可在路基高危边坡设置抗滑桩、建筑工程桩基地基、桥台桩基等工况下实现快速施工，大大减短工程工期、降低成本、降低了工人的劳动强度并规避了人工挖方孔的作业风险，既提高了成功质量，也保证了人身安全；

8、本发明具有结构简单、操作便捷、保证施工质量和安全、节约人工、节约成本，能大幅提高施工效率等特点，与常规的人工开挖工法相比，更便捷、更节约、更安全、更保质保量；

9、本发明的钢筋笼跟成型的抗滑桩外部上涂有可以自发光的荧光材料，可以在夜间或者黑暗室内以及地下施工环境清楚地标示各个元部件的位置，能有效地起到安全提示的作用，从而最大限度的实现保证施工过程中的施工安全。

附图说明

下面结合附图对本发明的

具体实施方式

作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明成孔工艺的第一次下钻桩芯位置示意图之一；

图2为本发明成孔工艺的第二次下钻桩芯位置示意图之一；

图3为本发明成孔工艺的抗滑桩孔与旋挖桩芯位置示意图之一；

图4为本发明成孔工艺的旋挖桩第一次成孔示意图之一；

图5为本发明成孔工艺的旋挖桩第二次成孔示意图之一；

图6为本发明成孔工艺的旋挖桩第三次成孔示意图之一；

图7为本发明成孔工艺的下放钢筋与浇筑混凝土成桩示意图之一；

图8为本发明的施工方法的第一次下钻桩芯位置示意图之二；

图9为本发明的施工方法的第二次下钻桩芯位置示意图之二；

图10为本发明的施工方法的第三次下钻桩芯位置示意图之二；

图11为本发明的施工方法的旋挖桩第一次成孔示意图之二；

图12为本发明的施工方法的旋挖桩第二次成孔示意图之二；

图13为本发明的施工方法的旋挖桩第三次成孔示意图之二；

图14为本发明的施工方法的下放钢筋与浇筑混凝土成桩示意图之二；

图15为本发明的整体施工流程原理框图；

其中，图中标号：图中：1—矩形线；2、3—短边端点；4—短边中心线；5 —第一次下钻桩芯位置；6—第二次下钻桩芯位置；7—第三次下钻桩芯位置；8 —钢筋笼；9—混凝土，10—侧壁多余土方。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创造特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图以及具体实施方式对本发明的技术方案作更进一步详细的说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

以滑坡防治工程为例进行说明，其边坡支护结构部分采用桩板式挡墙支护，桩基尺寸为1.5m×2.4m的矩形抗滑桩。成孔工艺参见图1～7所示，总体上包括以下步骤：

A.抗滑桩孔放线定位

A.1该抗滑桩孔轮廓线为矩形形状，即抗滑桩孔轮廓线为最大矩形线，确定抗滑桩孔1.5m×2.4m的矩形线1；

A.2根据矩形线短边长度为D＝1.5m，市场上采用中型或大型旋挖钻机的成孔直径在0.8～2.5m，确定旋挖桩机钻头直径为d₁＝1.8m；

A.3沿矩形线一侧短边确定第一次下钻桩芯位置，如图1所示，采用两切点一半径的方法，以矩形线短边的两个端点(2、3)为两个切点，以旋挖桩机钻头半径(0.9m)画圆，使圆心落在矩形线内的短边中心线4上，该圆心即为第一次下钻桩芯位置5；

A.4以矩形线另外一个短边的两个端点为切点，如图2所示，按照两切点一半径的方法确定第二次下钻桩芯位置6；

A.5矩形线长边长度L＝2400mm，大于

的计算长度2343mm，因此第三次挖桩机钻芯位置位于短边中心线4上，如图3所示，具***于未开挖区域的短边中心线4的中心点位置7；未开挖区域沿矩形线长边方向的最短距离小于矩形线短边长度，因此第三次钻头直径定为1500mm；计算第一次和第三次下钻的桩芯间距为702mm，第二次和第三次下钻的桩芯间距为702mm，均小于 0.8D＝1200mm，因此下钻次数定为三次即可。

B.旋挖桩机根据桩芯序号(第一、二、三次)和位置(5、6和7)进行分次下钻成孔，如图4～6所示。

C.采用旋挖桩机设备清理侧壁多余土方和清除桩底沉渣。

D.钢筋笼8为一次加工成型后，用汽车吊吊入桩孔内。

E.浇灌混凝土9形成非圆形抗滑桩，如图7所示。

实施例2

本发明以滑坡防治工程为例进行说明，其边坡支护结构部分采用桩板式挡墙支护，桩基尺寸为1.5m×2.4m的矩形抗滑桩。施工方法见图8～7所示，总体上包括以下步骤：

A.场地放样

A.1用灰线洒出确定抗滑桩孔轮廓线1(1.5m×2.4m)；

A.2根据抗滑桩孔轮廓线短边长度为1.5m，市场上采用中型或大型旋挖钻机的钻孔直径在0.8～2.5m，确定旋挖桩机钻头直径为1.8m；

A.3根据抗滑桩孔轮廓线一侧短边确定第一次下钻桩芯位置5，如图8所示，采用两切点一半径的方法，以抗滑桩孔轮廓线一侧两个短边端点(2、3)为两个切点，以旋挖桩机钻头半径大小(0.9m)作圆，使圆心落在抗滑桩孔轮廓线中与短边垂直的短边中心线4上，该圆心即为第一次下钻桩芯位置5；

A.4根据抗滑桩孔轮廓线另一侧短边确定第二次下钻桩芯位置6，如图9所示，以抗滑桩孔轮廓线另一侧两个短边端点为圆心，按照两切点一半径的方法确定第二次下钻桩芯位置6；

A.5沿抗滑桩孔轮廓线长边长度和剩余未开挖区域，剩余下钻次数为一次，确定使用钻头直径为1.5m的旋挖桩机；

A.6将抗滑桩孔轮廓线的中心点作为最后一次下钻桩芯位置7，如图10所示，进行定位放线。

B.采用旋挖桩干孔作业施工方法进行机械成孔

B.1采用1.8m钻头的旋挖桩机，移动至第一次下钻桩芯位置5，钻进至设计桩底标高，如图11所示；

B.2采用1.8m钻头的旋挖桩机，移动至第二次下钻桩芯位置6，钻进至设计桩底标高，如图12所示；

B.3替换成1.5m钻头，将旋挖桩机移动至最后一个下钻桩芯位置7，钻进至设计桩底标高，如图13所示。

C.借助1.5m或1.2m钻头的旋挖桩机设备清理侧壁多余土方10，并清除桩底沉渣。

D.钢筋笼8为一次加工成型后，用汽车吊将钢筋笼8吊入桩孔内。

E.浇灌混凝土9形成非圆形抗滑桩，如图14所示。

综上所述，上述实施例1和实施例2中在实施工作过程中，在步骤D和步骤E中，在钢筋笼和成型的抗滑桩的外表面上均从内至外依序喷涂有注塑层和防锈层以及警示层，警示层上涂有荧光粉。

具体的，在注塑层上注塑有高分子耐磨材料；所述防锈层包括环氧富锌底漆和氯化橡胶面漆以及位于环氧富锌底漆和氯化橡胶面漆之间的环氧云铁中间漆；所述警示层为黄色或黑色的反光警示带或反光色膜或反光漆。

混凝土为自密混凝土或者是高强度轻质聚苯颗粒混凝土；在自密混凝土或高强度轻质聚苯颗粒混凝土内设有水泥基保温消声层、金属板层、岩棉板层、减震层、防水层和应力分散层，水泥基保温消声层、金属板层、岩棉板层、防水层和应力分散层依次层叠或混搭在一起。

最后，需要说明的是，以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。