矩形截面抗滑桩组合机械成孔施工方法与流程

本发明属于工程施工领域，尤其涉及公路边坡滑坡治理的施工方法。

背景技术：

抗滑桩是穿过滑坡体且深入于滑床的桩柱，用以抵抗滑坡体所引起的滑动力，对边坡起到稳定作用。尤其在公路工程浅层和中厚层滑坡治理措施中，抗滑桩占据着重要地位。

抗滑桩主要用来抵抗滑坡土体滑移所引起的水平荷载，而水平荷载作用下往往使桩身产生弯矩。矩形截面可以根据受拉及受压区的特点进行钢筋布置，能够充分发挥钢筋混凝土两种材料的强度优势。从几何方面来看，矩形截面的抗滑桩具有一定的棱角，可以更好地阻止桩间土下滑。因此，矩形截面与圆形截面相比，抗弯能力较强，抵抗滑坡体下滑的优势较为明显。

以往只能采用人工挖孔方式进行矩形截面抗滑桩施工，存在费时费力、护壁施工导致工期加长及安全隐患较多等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种新的矩形截面抗滑桩组合机械成孔施工方法，在圆形冲击钻成孔的基础上，采用矩形钻头对周围土体进行修整，达到矩形截面抗滑桩机械成孔的效果，能够极大程度上节约成本和提高施工进度。

本发明公开了一种矩形截面抗滑桩组合机械成孔施工方法，包括施工准备，施工测量，埋设护筒，桩机就位，冲击成孔，钢筋制作与安装，孔内混凝土浇筑等步骤，其特征在于在圆形冲击钻成孔的基础上，采用矩形钻头对周围土体进行修整，实现矩形截面抗滑桩机械成孔，具体步骤如下：

步骤1，施工现场三通一平，同时做好截排水设施及防护措施，包括刷方减载、砌筑坡角墙、边坡挂网喷护等措施；

步骤2、采用全站仪进行施工放样，定出桩位，布设十字保护桩，并引至孔口钢护筒上，以作为施工过程中校核桩位的依据；

步骤3、在原设计矩形截面抗滑桩的基础上，钢护筒长、短边进行适当加长，护筒埋入土体中；

步骤4、将钻机其置于平整且稳固的枕木上，基底采用石碴进行夯实；冲击钻钻头与护筒两者的中心对准，偏差不得大于±20mm；在“十字交叉点”挂吊线锤，自然下放待其稳定后，观察其与桩中心是否一致，以复核护筒位置是否安放准确；

步骤5、根据矩形截面抗滑桩的尺寸确定圆形冲击钻头的直径应，冲击成孔后矩形截面尺寸满足设计要求，圆形冲击钻头直径必须小于矩形截面抗滑桩的最小宽度；

在圆形钻头冲击的同时，进行泥浆循环，如果矩形截面长宽比较大时，可根据需要将圆形钻头分次逐步钻进（即串联成孔），以减小方钻切削时的阻力；

在圆钻冲击达到设计深度后，将圆形钻头沿孔壁缓慢拔出，圆钻取出后，换上矩形钻头进行切削圆孔周围土体，以达到矩形成孔的目的；

步骤6、钢筋笼制作后用吊车吊装入孔，测量合格后灌注混凝土。

所述步骤5中的泥浆粘度保持在泥浆粘度18〜22s,含砂率不大于4%〜8%,胶体率不小于90%，应随时对泥浆比重进行控制，确保在桩孔成型的过程中孔壁周围形成泥皮，且其能够保证桩孔不致塌孔。

本发明具有如下优点

1、工序简单，不受地下水影响。对于涌水地段抗滑桩的施工，如采用人工挖孔进行施工，需根据涌水量的程度，采取一系列降排水措施后方可进行施工。而采用组合机械成孔进行抗滑桩的施工，则无需进行降排水便可继续进行施工。

2、施工安全风险低。对于人工挖孔桩的施工，需要作业人员深入孔内或采用爆破方式进行桩身开挖，人员伤亡的风险较高。而采用组合机械成孔施工则能够彻底消除孔内作业人员的风险，极大地提高了抗滑桩施工的作业安全系数。

3、施工速度快，节省成本。人工挖孔需开挖一段防护一段，同时护壁混凝土需养护到一定程度后，方可进行下一步施工，施工周期长。而通过圆形钻头冲击成型至设计深度，而后采用矩形钻头对圆孔周围土体进行切削，成孔速度较人工挖孔快，缩短工期。

具体实施方式

实施例1、一种矩形截面抗滑桩组合机械成孔施工方法，包括施工准备，施工测量，埋设护筒，桩机就位，冲击成孔，钢筋制作与安装，孔内混凝土浇筑等步骤，其特征在于在圆形冲击钻成孔的基础上，采用矩形钻头对周围土体进行修整，实现矩形截面抗滑桩机械成孔，具体步骤如下：

步骤1，施工现场三通一平，同时做好截排水设施及防护措施，包括刷方减载、砌筑坡角墙、边坡挂网喷护等措施。当采取刷方减载时，注意一定不能扰动滑坡体，如果措施不当反而会引起滑坡体的滑动，造成边坡坍塌。

步骤2、采用全站仪进行施工放样，定出桩位，布设十字保护桩，并引至孔口钢护筒上，以作为施工过程中校核桩位的依据。在冲击钻施工的过程中，每3m对桩位进行检查，以确保桩位的准确。与此同时，针对滑坡建立相应的监控体系，定期对其进行监测，并对实际监测结果进行分析，作为是否应采取防护措施的重要依据。

步骤3、在原设计矩形截面抗滑桩的基础上，钢护筒长、短边进行适当加长，有利于机械冲击成孔，同时能保证成孔质量。在埋设钢护筒时，应确保平面与竖直度的准确性，同时周围须紧密且不透水，否则将会对成孔、成桩质量产生不利影响。护筒中心轴线应与设计桩位中心坐标严格对正，且应在护筒下放的过程中严格控制其竖直度。护筒埋入土体中的深度通常介于2m至4m之间，具体尺寸应根据施工现场实际情况确定相应的埋置深度。在钻孔的过程中，钢护筒作为防护结构，能够起到防止孔口坍塌、地表水流入及掉落杂物等作用，为避免施工场地积水和水流入桩孔内，应在孔口范围内开挖排水沟，及时将水流排出施工场地，以免对施工不利。

步骤4、为了保证钻机在施工过程中不发生移位和倾斜，应将其置于平整且稳固的枕木上。基底应采用石碴进行夯实，以防止在钻孔过程中土基不均匀沉降而引起钻机倾斜。冲击钻钻头与护筒两者的中心必须严格对准，偏差不得大于±20mm。在“十字交叉点”挂吊线锤，自然下放待其稳定后，观察其与桩中心是否一致，以复核护筒位置是否安放准确。

步骤5、圆形冲击钻头的直径应根据矩形截面抗滑桩的尺寸来确定，必须确保冲击成孔后矩形截面尺寸满足设计要求，以保证抗滑桩的承载能力。为能够达到较好的成孔效果，与通常圆桩冲击成孔类似，在圆形钻头冲击的同时，进行泥浆循环，以在孔壁周围形成泥皮，达到封堵效果。但应引起注意的是，在钻进的过程中，由于矩形截面本身与圆形钻头之间的差异性，如果矩形截面长宽比较大时，可根据需要将圆形钻头分次逐步钻进（即串联成孔），以减小方钻切削时的阻力。在圆钻冲击达到设计深度后，将圆形钻头沿孔壁缓慢拔出，以免破坏孔壁，造成塌孔。圆钻取出后，换上矩形钻头进行切削圆孔周围土体，以达到矩形成孔的目的。虽然在圆形钻头冲击的过程中，己经有泥浆随着孔壁渗入周围土体，并形成封堵效果，但不确定在矩形钻头切削土体后所形成的封堵效果能否满足孔壁成型的要求。因此，为避免一些不利因素的发生，方钻切削过程中应继续进行泥浆循环，以确保孔壁不至塌孔。在方钻达到设计深度后，即可停止钻进。达到设计深度停止钻进后，进行换浆清孔。

泥浆由水、粘土和添加剂组成，因而其密度大于水。在相同水头高度情况下，泥浆的静水压力比水大。正因为静水压力的存在，泥浆可在孔壁周围形成泥皮，阻隔孔内水向外渗流，使桩孔免于漏浆或坍塌。同时，泥浆还能够悬浮钻渣，使钻进正常进行。

在施工过程中，应经常检测泥浆的密度，并定期测定其粘度、含砂率和胶体率。泥浆粘度18〜22s,含砂率不大于4%〜8%,胶体率不小于90%。应随时对泥浆比重进行控制，确保在桩孔成型的过程中孔壁周围形成泥皮，且其能够保证桩孔不致塌孔。

钻进过程中用测绳检查孔深，并做好钻孔记录，达到桩底设计标高时，也要确保在基岩下3〜5米处，以保证成孔质量。孔径和竖直度用探孔器检测，即用比桩径略小，比钢筋笼大，长度为3-4倍桩径的圆钢筋笼吊入孔内，使笼中心与钻孔中心符合，如上下各处均无挂阻，则说明桩孔直径和竖直度符合要求。

步骤6、钢筋笼制作后用吊车吊装入孔，测量合格后灌注混凝土。

本实施例与人工开挖相比具有较为明显的经济效益和社会效益：

1、人工开挖每天最多1.5m,遇到地质不良的情况下，甚至一天开挖不到lm,同时还需要进行护壁浇筑，浇筑完又应对护壁混凝土进行养生，达到一定强度后方可进行下一级开挖。相反，采用矩形钻头则一天至少可以钻进3m甚至更多，即使遇见地质不良和有水地段，也基本可以保持1.5m以上，耗时较短。通过对比分析可知，对于26m长的矩形截面抗滑桩，采用矩形钻头至少可以比人工挖孔桩在工期上节约20天的工期。

2、为确保施工的安全，人工挖孔桩护壁厚度通常至少为10cm,并根据需要适当地配置钢筋。而本项目通过控制护筒和桩锤尺寸，可间接从总厚度上减少混凝土厚度约5cm。对于桩基设计尺寸1.5x2.0m，长度26m的抗滑桩，可节约混凝土10m³和钢筋若干。对于尺寸越大及长度越长的桩基，节约钢筋和混凝土用量越明显。对于渗水及地质不良地段，采用人孔开挖将会非常困难，甚至会造成反复挖掘，费工费时，而且会有很大安全隐患。如遇到涌水地段，必须进行降水后才能进行施工，耗用时间将进一步加大。因此，采用组合机械施工可以从节约工期角度减少人员及机械费用的支出，同时能够节约钢筋和混凝土用量。

3、采用人工挖孔桩施工时，需要人进入孔下作业，要注意上方是否会有松动石块落下掉入孔内砸伤孔内工作人员、孔壁是否会开裂坍塌、孔内气体是否达标及孔内电缆是否有保护措施等，稍有不慎则可能造成人员伤亡事故。而采用矩形钻头则可以很大程度上规避到人工挖孔中的风险源，使得施工过程相对安全可靠。

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