本發(fā)明涉及建筑施工領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種堅硬巖層水磨鉆掏心灌注樁成孔結(jié)構(gòu)及其施工工法。

背景技術(shù)：

灌注樁是基礎(chǔ)工程中常見的一種基礎(chǔ)形式，因水文地質(zhì)條件不同，灌注樁成孔方式有多種形式。在川渝地區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)結(jié)構(gòu)中泥巖、泥質(zhì)砂巖、砂巖等較為普遍，選用爆破法是穿越堅硬巖層或入巖施工效率較高的成孔方法，但其存在的缺點也十分明顯，如爆破受管制、爆破技術(shù)要求高、因振動噪聲粉塵等對周邊環(huán)境影響較大、成孔后孔壁松散及成孔尺寸不精準(zhǔn)需二次人工修鑿等。

上述缺陷，值得解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有的技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種堅硬巖層水磨鉆掏心灌注樁成孔結(jié)構(gòu)及其施工工法，通過運用水磨鉆掏心灌注樁成孔施工工藝，高效的完成各規(guī)格樁基礎(chǔ)施工，有效控制了施工對周邊環(huán)境及商業(yè)鬧市區(qū)的影響，確保工程的安全和順利施工，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

本發(fā)明技術(shù)方案如下所述：

一種堅硬巖層水磨鉆掏心灌注樁成孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括巖芯和井圈，所述井圈位于所述巖芯的外圍，所述井圈的內(nèi)壁涂抹有涂抹層，所述井圈的內(nèi)部設(shè)有一圈樁孔圈，所述樁孔圈的圓心與所述井圈的圓心重合，所述樁孔圈包括若干鉆芯孔，相鄰兩個所述鉆芯孔之間交叉使得相鄰兩個所述鉆芯孔的圓心間距小于所述鉆芯孔的直徑，所述樁孔圈的直徑為160mm，所述鉆芯孔的外側(cè)與所述井圈的內(nèi)壁相切，所述鉆芯孔處的巖芯通過水磨鉆掏空形成臨空面。

根據(jù)上述方案的本發(fā)明，其特征在于，所述井圈由巖磚和m5水泥砂漿砌筑而成，所述井圈的厚度為240mm。

根據(jù)上述方案的本發(fā)明，其特征在于，所述涂抹層為1:2的水泥砂漿。

進一步的，所述涂抹層的厚度為10mm。

根據(jù)上述方案的本發(fā)明，其特征在于，所述井圈頂部標(biāo)高高出地面300mm。

一種堅硬巖層水磨鉆掏心灌注樁成孔結(jié)構(gòu)的施工工法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、施工準(zhǔn)備，包括對施工項目的技術(shù)學(xué)習(xí)和對現(xiàn)場環(huán)境、人、材、機的準(zhǔn)備；

步驟2、定位放樣，鉆前根據(jù)施工方案，定位樁心點位，以樁孔半徑測放井圈內(nèi)邊線；

步驟3、進行樁孔鎖口，具體包括剔除松散層、精確定位和砌筑涂抹層；

步驟4、樁孔掏心，具體包括鉆孔剝離和樁心巖體解體分塊的步驟，

步驟5、出巖渣，利用卷揚機及孔口提升架吊運進行孔內(nèi)出渣，一次單循環(huán)施工作業(yè)后，將水磨鉆鉆出的巖芯進行依次出渣，出渣從樁孔的一側(cè)進行；

步驟6、樁孔控制，根據(jù)鎖口上平面樁心十字控制點，投射樁中心線至孔中，水磨鉆每鉆完一層取渣后，對樁孔直徑及垂直度進行檢測，量取時取鋸齒狀凸出部位；

步驟7、樁孔修正，若樁孔的位置出現(xiàn)偏位及時進行糾偏，同時標(biāo)出下一個循環(huán)外周水磨鉆鉆孔取芯位置，進入下一循環(huán)的孔樁施工；

步驟8、樁孔驗收，循環(huán)鉆取直至設(shè)計嵌巖深度，通過樁位地質(zhì)確認并符合設(shè)計滿足要求后，進行下道工序。

根據(jù)上述方案的本發(fā)明，其特征在于，在所述步驟2中，井圈內(nèi)直徑比樁徑大50mm。

根據(jù)上述方案的本發(fā)明，其特征在于，所述步驟3具體包括步驟：

（1）剔除樁位表層松散土石層，砌筑頂標(biāo)高高出地平面300mm的井圈對樁孔進行鎖口；

（2）鎖口采用mu10頁巖磚、m5水泥砂漿砌筑240mm厚的護壁墻成井圈，內(nèi)壁抹10mm厚的1：2的水泥砂漿；

（3）用紅油漆在鎖口內(nèi)立面、平面標(biāo)注樁心十字控制點。

根據(jù)上述方案的本發(fā)明，其特征在于，在所述步驟4中：

鉆孔剝離：沿樁基孔壁布置若干個鉆芯點，鉆芯孔與鎖口內(nèi)壁相切，相鄰鉆芯中心距小于鉆筒直徑；依次鉆取外周巖芯，將外周巖芯取出后樁心體巖形成一個圓形臨空面；

樁心巖體解體分塊：沿樁半徑鉆取巖芯，將樁心巖體等分成三份，每塊獨立巖體占1/3，再用手提式水鉆機配合鋼楔分裂巖石，將樁巖石細分成若干等份。

進一步的，鉆孔剝離中的取芯直徑為160mm。

進一步的，鉆取外周巖芯的切入巖芯高約600mm。

根據(jù)上述方案的本發(fā)明，其特征在于，所述步驟7中，控制盤樁孔中心點與投射中心位置偏差控制在50mm內(nèi)、樁孔垂直度5l/1000內(nèi)。

根據(jù)上述方案的本發(fā)明，其有益效果在于：

1、水磨鉆機單機作業(yè)，機座占用空間小，移動方便，多機同時作業(yè)相互影響較弱，操作靈活、工效高；

2、鉆頭豎向施壓、合金鋼刀片切削，樁孔成型精確度高，質(zhì)量好。

3、水磨鉆機作業(yè)噪音小、無粉塵、無振動，對周邊環(huán)境和既有建筑影響小。適合對安全和噪聲有嚴(yán)格控制的城區(qū)及商業(yè)圈地段施工。

4、鉆機成孔直徑不受樁直徑大小限制，工藝、設(shè)備簡易，同樣適用超大直徑樁鉆孔樁施工。

附圖說明

圖1為本發(fā)明樁心及井圈定位放樣圖。

圖2為本發(fā)明樁心定位的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明水磨鉆取芯定位的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明樁心體巖臨空面的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明施工工法的流程圖。

在圖中，1、巖芯；13、樁心控制點；2、井圈；21、井圈內(nèi)徑；3、樁孔圈；31、樁心；32、樁孔內(nèi)徑；33、鉆芯孔；34、鉆筒直徑；35、鉆芯圓心距；5、樁孔。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖以及實施方式對本發(fā)明進行進一步的描述：

如圖1-4所示，一種堅硬巖層水磨鉆掏心灌注樁成孔結(jié)構(gòu)，包括體巖1的巖芯和井圈2，井圈2位于巖芯的外圍，井圈2頂部標(biāo)高高出地面300mm。

井圈2由巖磚和m5水泥砂漿砌筑而成，井圈2的厚度為240mm。井圈2的內(nèi)壁涂抹有涂抹層，涂抹層為1:2的水泥砂漿，其厚度為10mm。

井圈2的內(nèi)部設(shè)有一圈樁孔圈3，樁孔圈3的圓心與井圈2的圓心重合，樁孔圈3包括若干鉆芯孔33，相鄰兩個鉆芯孔33之間交叉使得相鄰兩個鉆芯孔33的鉆芯圓心距35小于鉆筒直徑34，樁孔圈3的直徑為160mm，鉆芯孔33的外側(cè)與井圈2的內(nèi)壁相切。

樁心控制點13、井圈內(nèi)徑、樁孔內(nèi)徑32以及鉆筒直徑34分別如圖中標(biāo)出，樁孔5處的巖芯通過水磨鉆掏空形成臨空面。

如圖5所示，一種堅硬巖層水磨鉆掏心灌注樁成孔結(jié)構(gòu)的施工工法，包括以下步驟：

1、施工準(zhǔn)備，包括對施工項目的技術(shù)學(xué)習(xí)和對現(xiàn)場環(huán)境的準(zhǔn)備。

對施工項目的技術(shù)學(xué)習(xí)包括對施工項目的審批、技術(shù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)以及安全措施的學(xué)習(xí)。

對現(xiàn)場環(huán)境的準(zhǔn)備包括：1）場地整平，檢查軸線、標(biāo)高控制點，成孔面已達中風(fēng)化巖層；2）人、材、機根據(jù)施工進度按時就位，并進行檢查確認；3）結(jié)合基礎(chǔ)平面布置圖，設(shè)置二級蓄水沉淀池。

2、定位放樣。

鉆前根據(jù)施工方案，定位樁心31點位，以樁孔內(nèi)徑32測放井圈內(nèi)邊線，井圈2內(nèi)直徑要求比樁孔內(nèi)徑32大50mm。

3、進行樁孔5鎖口。具體包括步驟：

（1）剔除樁位表層松散土石層，砌筑頂標(biāo)高高出地平面300mm的井圈2對樁孔5進行鎖口；

（2）鎖口采用mu10頁巖磚、m5水泥砂漿砌筑240mm厚的護壁墻成井圈，內(nèi)壁抹10mm厚的1：2的水泥砂漿；

（3）用紅油漆在鎖口內(nèi)立面、平面標(biāo)注十字的樁心控制點13，以便施工過程對樁中心定位及標(biāo)高進行監(jiān)控，確保尺寸、垂直度在誤差范圍內(nèi)。

4、樁孔5掏心，具體包括鉆孔剝離和樁心巖體1解體分塊的步驟。

鉆孔剝離：沿樁基孔壁布置若干個取芯點，（在本實施例中取芯直徑為160mm，隨樁徑和設(shè)備條件可調(diào)整取芯直徑），取芯圓與鎖口內(nèi)壁相切，相鄰鉆芯中心距小于鉆筒直徑（≤160mm）；依次鉆取外周巖芯，切入巖芯高約600mm，將外周巖芯取出后樁心體巖形成一個圓形臨空面。

樁心巖體解體分塊：沿樁半徑鉆取巖芯，將樁心巖體等分成三份，每塊獨立巖體占1/3，再用手提式水鉆機配合鋼楔分裂巖石，將樁巖石細分成若干等份。

5、出巖渣。

孔內(nèi)出渣利用卷揚機及孔口簡易提升架吊運，一次單循環(huán)施工作業(yè)后，將水磨鉆鉆出的巖芯進行依次出渣，出渣從樁孔5的一側(cè)進行。

6、樁孔5控制。

根據(jù)鎖口上平面十字樁心控制點13，投射樁中心線至孔中，水磨鉆每鉆完一層取渣后，對鉆芯孔33直徑及垂直度進行檢測，量取時取鋸齒狀凸出部位。

7、鉆芯孔修正。

當(dāng)盤樁孔5中心點與投射中心位置偏差控制在50mm內(nèi)、樁孔5垂直度5l/1000內(nèi)。若出現(xiàn)偏位及時糾偏，同時標(biāo)出下一個循環(huán)外周水磨鉆鉆孔取芯位置，進入下一循環(huán)的孔樁施工；

8、樁孔5驗收。

循環(huán)鉆取直至設(shè)計嵌巖深度，孔底必須達到平整，無松渣、淤泥、沉淀或擾動過的軟層，然后聯(lián)系設(shè)計部門地質(zhì)專業(yè)工程師進行樁位地質(zhì)確認，符合設(shè)計滿足要求后，進行下道工序。

具體應(yīng)用實施例

1、隆鑫中心工程

隆鑫中心工程西、南面與既有高層建筑、在建工程相接，工程基坑開挖44m，坑底標(biāo)高均低于周邊建筑設(shè)施，施工環(huán)境極其復(fù)雜。該工程結(jié)構(gòu)形式為框架-筒體結(jié)構(gòu)，地質(zhì)為泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖，塔樓、裙樓柱下均為無擴底灌注樁基礎(chǔ)，樁孔5設(shè)計尺寸最大為3.4m，堪巖深度6.8m，基礎(chǔ)持力層為完整中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，現(xiàn)場基坑已開挖到地下7層地坪下250mm，已進入中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖層，復(fù)雜施工環(huán)境不利于采用爆破開挖樁基礎(chǔ)。

柱下樁基礎(chǔ)全部采用本發(fā)明工法施工，大直徑樁孔5開挖同樣適用此工藝，無安全事故發(fā)生，施工效率高，樁孔5側(cè)壁光滑圓潤美觀，孔位幾何尺寸精確，混凝澆灌與預(yù)算量偏差小，節(jié)約成本。對臨近建筑物、交通設(shè)施進行檢測，無破壞現(xiàn)象。

2、華爾街廣場喜來登酒店工程

華爾街廣場喜來登酒店工程是兩棟集酒店、辦公、商業(yè)、服務(wù)功能為一體的高智能化、自動化的超高層商業(yè)辦公樓。工程基坑開挖11.8m，坑底標(biāo)高均低于周邊建筑設(shè)施，施工環(huán)境復(fù)雜。該工程結(jié)構(gòu)形式為框架-筒體結(jié)構(gòu)，地質(zhì)為泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖、中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖層，塔樓、裙樓柱下均為無擴底灌注樁基礎(chǔ)，樁孔5設(shè)計尺寸最大為1.8m，堪巖深度6.8m，基礎(chǔ)持力層為完整中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，現(xiàn)場基坑已開挖到地下2層地坪下250mm，已進入中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖層，復(fù)雜施工環(huán)境不利于采用爆破開挖樁基礎(chǔ)。

柱下樁基礎(chǔ)全部采用本發(fā)明工法施工，大直徑樁孔5開挖同樣適用此工藝，無安全事故發(fā)生，施工效率高，樁孔5側(cè)壁光滑圓潤美觀，孔位幾何尺寸精確，混凝澆灌與預(yù)算量偏差小，節(jié)約成本。對臨近建筑物、交通設(shè)施進行檢測，無破壞現(xiàn)象。

在兩個具體應(yīng)用實施例中：

（1）對本工程樁孔成型進行復(fù)核、檢查，主控項目全部符合設(shè)計及規(guī)范要求，允許偏差項目達到規(guī)范要求及目標(biāo)值，驗收一次通過，得到政府主管部門、甲方、監(jiān)理一致好評；

（2）水磨鉆施工時配備高壓水管潤濕巖石，切削時粉塵、噪音、排煙量小，對作業(yè)人員影響低，積極響應(yīng)低碳環(huán)保、綠色施工政策，非常具有推廣價值；

（3）鉆筒切削巖體，孔壁成型質(zhì)量好，減少二次修復(fù)，節(jié)約工期、成本，達到雙贏效果；

（4）實現(xiàn)超大直徑掏心灌注樁成孔在巖層內(nèi)的施工方法，施工方式簡易、定型化；

（5）實現(xiàn)了從電能代替動能，減小對施工環(huán)境擾動，避免企業(yè)對炮損的賠付，對倡導(dǎo)安全生產(chǎn)、企業(yè)可持續(xù)發(fā)展做貢獻。

本發(fā)明的工法及結(jié)構(gòu)帶來的具體效益包括經(jīng)濟效益、社會效益以及環(huán)保效益。其中，

1、經(jīng)濟效益

以隆鑫中心基礎(chǔ)工程為例，樁基均在10m以下，地下水位較高，共有288根樁，總長約1280m，樁基礎(chǔ)石方量約3000m3，均采用本工法施工，與爆破法相比，主要體現(xiàn)人工費與材料上差異不同。

表一：水磨鉆灌注樁開挖經(jīng)濟效益分析表

采用本工法帶來直接經(jīng)濟效益：(580.93-445.66)元/m³×3000m³＝405810元。

2、社會效益

本工法工藝簡單，操作宜行，施工效率高，樁孔成型精準(zhǔn)、美觀；特別在商業(yè)鬧市區(qū)、居民區(qū)、建筑密集區(qū)以及交通設(shè)施復(fù)雜路段和施工場地狹窄等情況下，大大提高施工安全系數(shù)，降低對外界造成干擾，避免爆破產(chǎn)生的不利影響；突破大直徑鉆孔灌注樁設(shè)備能力，充分展示企業(yè)施工技術(shù)水平實力，得到外界一致好評，取得良好的社會效益。

3、環(huán)保效益

施工過程粉塵、噪音污染低，巖芯成型規(guī)則，二次利用率高，產(chǎn)生建渣少；施工用水池沉淀可循環(huán)利用，節(jié)約水資源，符合國家節(jié)能減排政策要求。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利進行了示例性的描述，顯然本發(fā)明專利的實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明專利的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進將本發(fā)明專利的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。