專利名稱：在鉆孔樁井筒底部開挖巖石的環式切削法的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在鉆孔樁井筒底部開挖巖石的環式切削法。
背景技術：
在山區或淺山區，公路橋的鉆孔樁井筒首先向下穿過土層，然后才進入巖石部位。在穿過土層部位，井筒用人工開挖，并且自上而下逐層設制鋼筋混凝土護壁，以對周圍土體進行支護。在巖石部位，井筒的開挖深度為其直徑的2.0-2.5倍，以保證鉆孔樁獲得足夠的嵌巖長度。以往巖石部位的井筒都是用爆破法分層向下開挖，所形成的井筒側壁雖然布滿了大大小小的爆破裂紋，但無須設制混凝土護壁。采用爆破法分層向下開挖井筒，需要進行多個施工程序。每一個施工程序都包括鉆孔、爆破和清方等多個工藝。每一個施工程序至少需要一天的時間，但只能向下開挖300-400mm深。在井筒底部用風鉆鉆制炮孔，操作的難度大，粉塵多。每次爆破時都會產生振動和飛石，需要的防護器材多，且容易引發群體事件。爆破所需要的炸藥和雷管都是由振遠護衛公司專門運送，每個井筒的每個施工程序都要支付300元以上的炸藥和雷管的運送費用。在鉆孔樁井筒的底部如架設一臺平面旋轉切削鉆，采用環式切削法自上而下分層進行施工，則其工效更高、質量更好，便于操作且更為安全。在施工時，平面轉動切削鉆的鉆頭沿著設定巖石井筒側壁順次鉆制切削孔，首先形成一層實際巖石井筒側壁，并使所施工的巖體開挖層僅存一個孤島狀的殘存體。由于殘存體周圍的約束被解除，周圍的側壓力被撤消，故不難用機械方式將其破碎。本發明就是根據上述的思路，由本發明人精心研制的一種在鉆孔樁井筒底部開挖巖石的環式切削法。
發明內容
本發明所要解決的問題就是提供一種當鉆孔樁井筒的數量不是很多，但工程延續的時間較長，在每個鉆孔樁井筒底部都出現大范圍巖石的情況下，開挖巖石井筒的環式切削法。本發明的目的是通過以下技術方案實現的:一種在鉆孔樁井筒底部開挖巖石的環式切削法，在橋梁工程中，被用于開挖鉆孔樁井筒底部的巖石部位；在山區或淺山區，大地表層通常為7-30m厚的土層，在土層之下是大范圍的巖石結構；所述的井筒其直徑大多為1.2m、1.5m和1.8m，它向下首先穿過土層，然后進入巖石結構中；在穿過土層部位，設有混凝土護壁；在巖石結構中，形成實際巖石井筒側壁；所述的混凝土護壁其口徑等于井筒的直徑；所述的實際巖石井筒側壁用平面旋轉切削鉆切削而成；整個巖石開挖部位的輪廓為一個圓柱體，其厚度等于井筒直徑的2.0-2.5倍，其直徑等于井筒的直徑，其側面與設定巖石井筒側壁相吻合，其底面與設定巖石井筒底面相吻合；所述的巖石開挖部位自上而下分為若個巖石開挖層，順次進行開挖；本發明的特征在于:在所述的井筒底部，用電動切割片對巖石結構的表層進行水平切割，在其表面的正中部位為頂層巖石開挖層形成一個操作平臺；在這個操作平臺上，架設一臺平面旋轉切削鉆；該平面旋轉切削鉆可繞其自身的中心主軸作360度的平面轉動，其鉆頭與所述的設定巖石井筒側壁相切，并分別垂直向下鉆制小原生孔和大原生孔；所述的小原生孔以185-190mm的相等環向間距排列，小原生孔從里向外依次為小原生巖心、小原生切口和小原生孔壁；取出小原生巖心，小原生孔變成小切削孔；小切削孔由小切削孔壁和小切削孔腔構成，小切削孔壁與小原生孔壁相同，小切削孔腔的口徑為120mm;在每相鄰的兩個小切削孔之間的正中部位，都鉆制一個大原生孔，大原生孔從里向外依次為大原生巖心、大原生切口和大原生孔壁；取出大原生巖心，大原生孔變成大切削孔；大切削孔由大切削孔壁和大切削孔腔構成，大切削孔壁與大原生孔壁相同，大切削孔腔的口徑為159_ ;整個一圈小切削孔腔和大切削孔腔沿著圓周貫通起來，形成一道頂層環狀巖石間距；在頂層環狀巖石間距之外，是頂層實際巖石井筒側壁；在頂層環狀巖石間距之內，是頂層殘存體；對于頂層殘存體，其頂部和邊部的巖石用風鎬破碎，其中部的巖石用巖石劈裂器破碎，其底部的殘留巖石用電動切割片進行水平切割，為下一個巖石開挖層形成一個操作平臺；在所述的井筒的開口處，安裝一臺卷揚機，利用吊桶吊裝，及時將破碎的巖石運出井筒；所述的巖石開挖部位，除了底層巖石開挖層以外，其余各巖石開挖層的厚度都是600_，在每一個巖石開挖層所鉆制的小原生孔和大原生孔的深度均為600mm ;底層巖石開挖層的厚度不大于500mm,所鉆制的小原生孔和大原生孔的深度皆大于該巖石開挖層的厚度IOOmm ;每上下兩個巖石開挖層的交界面都是下一個巖石開挖層的頂面；所有的巖石開挖層都按同一個方法進行開挖；將鉆孔樁的鋼筋籠放入所述的井筒中，在該井筒中注滿C25混凝土，底層巖石開挖層的殘留巖石構成了鉆孔樁的根部。所述的平面旋轉切削鉆，其主機為一個3.0千瓦的三相電動機；在每個巖石開挖層的操作平臺上，其固定基座都通過垂直向下打入的四根膨脹螺栓與巖石相固定；其小口徑鉆頭和大口徑鉆頭皆與所述的設定巖石井筒側壁相切；在鉆制小原生孔時，其變速箱與井筒豎向中軸線的最大之距小于井筒的半徑10.0mm ;在鉆制大原生孔時，其變速箱與井筒豎向中軸線的最大之距小于井筒的半徑29.5mm。所述的小原生孔，其小原生巖心是一個直徑為IlOmm的圓柱體，其根部與巖石結構相連接；小原生切口為一個圓環柱體，其沿徑向的寬度為5mm ;將鋼扁鏟的鏟韌插入小原生切口中，用大錘打擊鋼扁鏟的尾端，使小原生巖心齊根折斷，用鋼鉗將折斷的小原生巖心夾出，小切削孔腔形成。所述的大原生孔，其大原生巖心是一個直徑為149mm的圓柱體，其根部與巖石結構相連接；大原生切口為一個圓環柱體，其沿徑向的寬度為5mm ;將鋼扁鏟的鏟韌插入大原生切口中，用大錘打擊鋼扁鏟的尾端，使大原生巖心齊根折斷；用鋼鉗將折斷的大原生巖心夾出，大切削孔腔形成。每一個所述的大原生孔都與其兩側的小切削孔部分重疊，故其大原生孔壁、大原生切口和大原生巖心都是殘缺的；當殘缺的大原生巖心被取出后，所形成的大切削孔腔將其兩側的小切削孔腔溝通；每向下開挖一個所述的巖石開挖層，都會形成一層環狀巖石間距、一層實際巖石井筒側壁和一層殘存體。
所述的環狀巖石間距，其最寬處為159mm，最窄處不小于IOOmm ;每一層環狀巖石間距的深度都等于同一層小切削孔和大切削孔的深度；每一層實際巖石井筒側壁和殘存體的高度都等于同一層環狀巖石間距的深度；每一層實際巖石井筒側壁和殘存體的側面都是由多個垂直的圓弧曲面銜接而成，其每一個圓弧曲面都是同一層的一個小切削孔壁或一個大切削孔壁的一部分；整個巖石開挖部位的實際巖石井筒側壁由各層實際巖石井筒側壁上下銜接而成。所述的殘存體呈一個孤島狀，其根部仍與巖石結構相連接；所述的環狀巖石間距解除了同一層殘存體周圍的約束，撤消了其周圍的側壓力，并為其創造了一個可擴張的空間；在該殘存體內部，原有的裂紋和裂縫有所擴大；利用這些裂紋和裂縫，以及環狀巖石間距，使用風鎬就能將該殘存體頂部和邊部的巖石破碎。在所述的殘存體的中部，先從其頂面以250-300mm為間距呈方陣向下鉆制脹裂孔，然后將巖石劈裂器順次插入這些脹裂孔中，逐塊對巖石進行劈落；所述的脹裂孔用風鉆鉆制，其口徑為36-38mm，其孔底低于殘存體的根部IOOmm ;經過巖石劈裂器的破碎后，在殘存體的根部，仍會有一些殘留巖石固定在原處；該殘留巖石呈中間高、周圍低的態勢；該殘留巖石越堅硬，其中的裂紋和裂縫越少，其各部位的厚度就越大。除了底層巖石開挖層以外，其余各巖石開挖層的殘留巖石都位于下一個巖石開挖層的頂面之上；用電動切割片對這些殘留巖石的上半部分進行水平切割，所形成的切割面即為下一個巖石開挖層的操作平臺；該操作平臺可高于下一個巖石開挖層的頂面，但其面積不小于所述的平面旋轉切削鉆其固定基座面積的四分之三。在所述的設定巖石井筒底面的所在處，分布著底層巖石開挖層的殘留巖石；沿著該殘留巖石的周邊，用電動切割片進行豎向切割，以為其形成新邊界面；該殘留巖石各部位的新邊界面與井筒的豎向中軸線之距都不大于井筒的半徑減140_ ;用鋼鑿剔除該殘留巖石新邊界面以外的部分，使剔除部位的底面與底層環狀巖石間距的底面相持平；所述的鋼筋籠其豎向主筋都位于新邊界面的外側，它們的根部皆不高于設定巖石井筒底面的標高。本發明的優點是:平面旋轉切削鉆的構造簡單，造價低廉，便于安裝和拆卸，易于操作，機動性強，有水有電即可施工。在操作時沒有粉塵，沒有噪音，它可以連續作業，不受外界各種因素干擾。所形成的巖石井筒側壁規則，且井壁巖石完好無損。與爆破開挖方法相比，其施工速度大體相當，但其施工費用可減少一半。
圖1是井筒底部沿其豎向中軸線的剖面圖。圖2是在巖石開挖部位表層形成操作平臺后沿井筒豎向中軸線的剖面圖。圖3是平面旋轉切削鉆在鉆制頂層巖石開挖層左側小原生孔時沿其對稱面的剖面圖。圖4是平面旋轉切削鉆在鉆制頂層巖石開挖層右側小原生孔時沿其對稱面的剖面圖。圖5是平面旋轉切削鉆在鉆制頂層巖石開挖層左側大原生孔時沿其對稱面的剖面圖。圖6是平面旋轉切削鉆在鉆制頂層巖石開挖層右側大原生孔時沿其對稱面的剖面圖。圖7是頂層環狀巖石間距其最窄處的豎向剖面圖。圖8是頂層環狀巖石間距其最寬處的豎向剖面圖。圖9是在頂層殘存體中部設制脹裂孔后沿井筒豎向中軸線的剖面圖。圖10是頂層殘留巖石沿井筒豎向中軸線的剖面圖。圖11是第二個巖石開挖層其操作平臺形成后沿井筒豎向中軸線的剖面圖。圖12是平面旋轉切削鉆鉆制第二個巖石開挖層右側小原生孔時沿其對稱面的剖面圖。圖13是底層殘留巖石沿井筒豎向中軸線的剖面圖。圖14是鋼筋籠的側面圖。圖15是鋼筋籠在井筒中就位后沿其豎向中軸線的剖面圖。圖16是鉆孔樁沿其豎向中軸線的剖面圖。圖17是設定巖石井筒側壁的水平橫斷面圖。圖18是設定巖石井筒側壁內小原生孔分布的水平橫斷面圖。圖19是設定巖石井筒側壁內小切削孔分布的水平橫斷面圖。圖20是設定巖石井筒側壁內小切削孔及大原生孔分布的水平橫斷面圖。圖21是設定巖石井筒側壁內小切削孔及大切削孔分布的水平橫斷面圖。圖22是巖石開挖部位環狀巖石間距的水平橫斷面圖。圖23是鋼筋籠在井筒內就位后位于巖石開挖部位的水平橫斷面圖。圖24是鋼筋籠的豎向鋼筋在底層殘留巖石其新邊界面外側的分布25是鉆孔樁位于巖石開挖部位的水平橫斷面圖。圖26是小原生孔的水平橫斷面圖。圖27是小原生孔沿其豎向中軸線的剖面圖。圖28是大原生孔的水平橫斷面圖。圖29是大原生孔沿其豎向中軸線的剖面圖。圖30是小切削孔的水平橫斷面圖。圖31是小切削孔沿其豎向中軸線的剖面圖。圖32是大切削孔的水平橫斷面圖。圖33是大切削孔沿其豎向中軸線的剖面圖。圖34是平面旋轉切削鉆安裝小口徑鉆頭時的側面圖。圖35是平面旋轉切削鉆安裝大口徑鉆頭時的側面圖。附圖標記I井筒，2混凝土護壁，3巖石結構，4設定巖石井筒側壁，5設定巖石井筒底面，6實際巖石井筒側壁，7巖石開挖層，8平面旋轉切削鉆，9膨脹螺栓，10小原生孔，11小切削孔，12大原生孔，13大切削孔，14脹裂孔，15鋼筋籠，16 C25混凝土，7_1操作平臺，
7-2殘存體，7-3殘留巖石，7-4環狀巖石間距，7-5新邊界面，8-1固定基座，8_2小口徑鉆頭，8-3大口徑鉆頭，8-4變速箱，8-5三相電動機，10-1小原生孔壁，10_2小原生切口，10-3小原生巖心，11-1小切削孔壁，11-2小切削孔腔，12-1大原生孔壁，12_2大原生切口，12-3大原生巖心，13-1大切削孔壁，13-2大切削孔腔。
下面結合圖1至圖35詳細說明根據本發明所提出的在鉆孔樁井筒底部開挖巖石的環式切削法。
具體實施例方式在山區或淺山區，大地表層通常為7-30m厚的土層，在土層之下是大范圍的巖石結構3。鉆孔樁的井筒I其直徑大多為1.2m、1.5m和1.8m,它向下首先穿過土層,然后進入巖石結構3中。在穿過土層部位，設有混凝土護壁2，其口徑等于井筒I的直徑；在巖石結構3中，形成實際巖石井筒側壁6。整個巖石開挖部位的輪廓為一個圓柱體，其厚度等于井筒I直徑的2.0-2.5倍，其直徑等于井筒I的直徑，其側面與設定巖石井筒側壁4相吻合，其底面與設定巖石井筒底面5相吻合。在井筒I底部，用電動切割片對巖石結構3的表層進行水平切割，在其表面的正中部位為頂層巖石開挖層7形成一個操作平臺7-1。在這個操作平臺7-1上，架設一臺平面旋轉切削鉆8。該平面旋轉切削鉆8的主機為一個3.0千瓦的三相電動機8-5，其固定基座
8-1通過垂直向下打入的四根膨脹螺栓9與巖石相固定。平面旋轉切削鉆8可繞其自身的中心主軸作360度的平面轉動，其小口徑鉆頭8-2和大口徑鉆頭8-3皆與設定巖石井筒側壁4相切，并分別垂直向下鉆制小原生孔10和大原生孔12。在鉆制小原生孔10時，其變速箱8-4與井筒I豎向中軸線的最大之距小于井筒I的半徑10.0mm。在鉆制大原生孔12時,其變速箱8_4與井筒I豎向中軸線的最大之距小于井筒I的半徑29.5_。小原生孔10從里向外依次為小原生巖心10-3、小原生切口 10-2和小原生孔壁10-1。小原生巖心10-3是一個直徑為IlOmm的圓柱體,其根部與巖石結構3相連。小原生切口 10-2為一個圓環柱體，其沿徑向的寬度為5mm。將鋼扁鏟的鏟韌插入小原生切口 10_2中，用大錘打擊鋼扁鏟的尾端，使小原生巖心10-3齊根折斷，用鋼鉗將折斷的小原生巖心10-3夾出孔口。小原生孔10變成小切削孔11，小切削孔11由小切削孔壁11-1和小切削孔腔11-2構成。小切削孔壁11-1與小原生孔壁10-1相同，小切削孔腔11-2的口徑為120mm。大原生孔12從里向外依次為大原生巖心12-3、大原生切口 12_2和大原生孔壁12-1。大原生巖心12-3是一個直徑為149_的圓柱體，其根部與巖石結構3相連。大原生切口 12-2為一個圓環柱體，其沿徑向的寬度為5_。將鋼扁鏟的鏟韌插入大原生切口 12-2中，用大錘打擊鋼扁鏟的尾端，使大原生巖心12-3齊根折斷，用鋼鉗將折斷的大原生巖心12-3夾出孔口。大原生孔12變成大切削孔13，該大切削孔13由大切削孔壁13_1和大切削孔腔13-2構成。大切削孔壁13-1與大原生孔壁12-1相同，大切削孔腔13-2的口徑為159mm0小切削孔11以185_190mm的相等環向間距排列，在每相鄰的兩個小切削孔11之間的正中部位，都鉆制一個大原生孔12，故其大原生孔壁12-1、大原生切口 12-2和大原生巖心12-3都是殘缺的。當殘缺的大原生巖心12-3被取出后，所形成的大切削孔腔13-2將其兩側的小切削孔腔11-2溝通。整個一圈小切削孔腔11-2和大切削孔腔13-2沿著圓周貫通起來，形成一道頂層環狀巖石間距7-4。在頂層環狀巖石間距7-4之外，是頂層實際巖石井筒側壁6 ;在頂層環狀巖石間距7-4之內，是頂層殘存體7-2。對于頂層殘存體7-2，其頂部和邊部的巖石用風鎬破碎，其中部的巖石用巖石劈裂器破碎，其底部的殘留巖石7-3用電動切割片進行水平切割，為下一個巖石開挖層7形成一個操作平臺7-1。在井筒I的開口處，安裝一臺卷揚機，利用吊桶吊裝，及時將破碎的巖石運出井筒I。整個巖石開挖部位，除了底層巖石開挖層7以外，其余各巖石開挖層7的厚度都是600mm,在每一個巖石開挖層7所鉆制的小原生孔10和大原生孔12的深度均為600_。底層巖石開挖層7的厚度不大于500mm，所鉆制的小原生孔10和大原生孔12的深度皆大于該巖石開挖層7的厚度100mm。每上下兩個巖石開挖層7的交界面都是下一個巖石開挖層7的頂面。所有的巖石開挖層7都按同一個方法進行開挖。環狀巖石間距7-4的最寬處為159mm，最窄處不小于100mm。每一層環狀巖石間距7-4的深度都等于同一層小切削孔11和大切削孔13的深度。每一層實際巖石井筒側壁6和殘存體7-2的高度都等于同一層環狀巖石間距7-4的深度。每一層實際巖石井筒側壁6和殘存體7-2的側面都是由多個垂直的圓弧曲面銜接而成，其每一個圓弧曲面都是同一層的一個小切削孔壁11-1或一個大切削孔壁13-1的一部分。整個巖石開挖部位的實際巖石井筒側壁6由各層實際巖石井筒側壁6上下銜接而成。殘存體7-2呈一個孤島狀，其根部仍與巖石結構3相連接。環狀巖石間距7-4解除了同一層殘存體7-2周圍的約束，撤消了其周圍的側壓力，并為其創造了一個可擴張的空間。在該殘存體7-2內部，原有的裂紋和裂縫有所擴大。利用這些裂紋和裂縫，以及環狀巖石間距7-4，使用風鎬就能將該殘存體7-2頂部和邊部的巖石破碎。在殘存體7-2的中部，先從其頂面以250-300mm為間距呈方陣向下鉆制脹裂孔14，然后將巖石劈裂器順次插入這些脹裂孔14中，逐塊對巖石進行劈落。脹裂孔14用風鉆鉆制，其口徑為36-38_，其孔底低于殘存體7-2的根部100mm。經過巖石劈裂器的破碎后,在殘存體7_2的根部,仍會有一些殘留巖石7-3固定在原處。殘留巖石7-3呈中間高、周圍低的態勢。殘留巖石7-3越堅硬，其中的裂紋和裂縫越少，其各部位的厚度就越大。除了底層巖石開挖層7以外，其余各巖石開挖層7的殘留巖石7-3都位于下一個巖石開挖層7的頂面之上。用電動切割片對這些殘留巖石7-3的上半部分進行水平切割，所形成的切割面即為下一個巖石開挖層7的操作平臺7-1。該操作平臺7-1可高于下一個巖石開挖層7的頂面，但其面積不小于平面旋轉切削鉆8其固定基座8-1面積的四分之三。在設定巖石井筒底面5的所在處，分布著底層巖石開挖層7的殘留巖石7-3。沿著該殘留巖石7-3的周邊，用電動切割片進行豎向切割，以為其形成新邊界面7-5。該殘留巖石7-3各部位的新邊界面7-5與井筒I的豎向中軸線之距都不大于井筒I的半徑減140_。用鋼鑿剔除該殘留巖石7-3新邊界面7-5以外的部分，使剔除部位的底面與底層環狀巖石間距7-4的底面相持平。將鉆孔樁的鋼筋籠15放入井筒I中，它的豎向主筋都位于底層巖石開挖層7的殘留巖石7-3其新邊界面7-5的外側，該豎向主筋的根部皆不高于設定巖石井筒底面5的標高。在該井筒I中注滿C25混凝土 16，底層巖石開挖層7的殘留巖石7-3構成了鉆孔樁的根部。
權利要求
1.一種在鉆孔樁井筒底部開挖巖石的環式切削法，在橋梁工程中，被用于開挖鉆孔樁井筒〔I〕底部的巖石部位；在山區或淺山區，大地表層通常為7-30m厚的土層，在土層之下是大范圍的巖石結構〔3〕;所述的井筒〔I〕其直徑大多為1.2m、l.5m和1.8m，它向下首先穿過土層，然后進入巖石結構〔3〕中；在穿過土層部位，設有混凝土護壁〔2〕；在巖石結構〔3〕中，形成實際巖石井筒側壁〔6〕；所述的混凝土護壁〔2〕其口徑等于井筒〔I〕的直徑；所述的實際巖石井筒側壁〔6〕用平面旋轉切削鉆〔8〕切削而成；整個巖石開挖部位的輪廓為一個圓柱體，其厚度等于井筒〔I〕直徑的2.0-2.5倍，其直徑等于井筒〔I〕的直徑，其側面與設定巖石井筒側壁〔4〕相吻合，其底面與設定巖石井筒底面〔5〕相吻合；所述的巖石開挖部位自上而下分為若個巖石開挖層〔7〕，順次進行開挖；本發明的特征在于: 在所述的井筒〔I〕底部，用電動切割片對巖石結構〔3〕的表層進行水平切割，在其表面的正中部位為頂層巖石開挖層〔7〕形成一個操作平臺〔7-1〕；在這個操作平臺〔7-1〕上，架設一臺平面旋轉切削鉆〔8〕；該平面旋轉切削鉆〔8〕可繞其自身的中心主軸作360度的平面轉動，其鉆頭與所述的設定巖石井筒側壁〔4〕相切，并分別垂直向下鉆制小原生孔〔10〕和大原生孔〔12〕；所述的小原生孔〔10〕以185-190mm的相等環向間距排列，小原生孔〔10〕從里向外依次為小原生巖心〔10-3〕、小原生切口〔10-2〕和小原生孔壁〔10-1〕；取出小原生巖心〔10-3〕，小原生孔〔10〕變成小切削孔〔11〕；小切削孔〔11〕由小切削孔壁〔11-1〕和小切削孔腔〔11-2〕構成，小切削孔壁〔11-1〕與小原生孔壁〔10-1〕相同，小切削孔腔〔11-2〕的口徑為120mm ;在每相鄰的兩個小切削孔〔11〕之間的正中部位，都鉆制一個大原生孔〔12〕，大原生孔〔12〕從里向外依次為大原生巖心〔12-3〕、大原生切口〔12-2〕和大原生孔壁〔12-1〕；取出大原生巖心〔12-3〕，大原生孔〔12〕變成大切削孔〔13〕；大切削孔〔13〕由大切削孔壁〔13-1〕和大切削孔腔〔13-2〕構成，大切削孔壁〔13-1〕與大原生孔壁〔12-1〕相同，大切削孔腔〔13-2〕的口徑為159mm ;整個一圈小切削孔腔〔11_2〕和大切削孔腔〔13_2〕沿著圓周貫通起來，形成一道頂層環狀巖石間距〔7-4〕；在頂層環狀巖石間距〔7-4〕之外，是頂層實際巖石井筒側壁〔6〕；在頂層環狀巖石間距〔7-4〕之內，是頂層殘存體〔7-2〕；對于頂層殘存體〔7-2〕，其頂部和邊部的巖石用風鎬破碎，其中部的巖石用巖石劈裂器破碎，其底部的殘留巖石〔7-3〕用電動切割片進行水平切割，為下一個巖石開挖層〔7〕形成一個操作平臺〔7-1〕；在所述的井筒〔I〕的開口處，安裝一臺卷揚機，利用吊桶吊裝，及時將破碎的巖石運出井筒〔I〕；所 述的巖石開挖部位，除了底層巖石開挖層〔7〕以外，其余各巖石開挖層〔7〕的厚度都是600mm，在每一個巖石開挖層〔7〕所鉆制的小原生孔〔10〕和大原生孔〔12〕的深度均為600mm ;底層巖石開挖層〔7〕的厚度不大于500mm,所鉆制的小原生孔〔10〕和大原生孔〔12〕的深度皆大于該巖石開挖層〔7〕的厚度100mm;每上下兩個巖石開挖層〔7)的交界面都是下一個巖石開挖層〔7〕的頂面；所有的巖石開挖層〔7〕都按同一個方法進行開挖；將鉆孔樁的鋼筋籠〔15〕放入所述的井筒〔I〕中，在該井筒〔I〕中注滿C25混凝土〔16〕，底層巖石開挖層〔7〕的殘留巖石〔7-3〕構成了鉆孔樁的根部。
2.根據權利要求1所述的在鉆孔樁井筒底部開挖巖石的環式切削法，其特征在于:所述的平面旋轉切削鉆〔8〕，其主機為一個3.0千瓦的三相電動機〔8-5〕；在每個巖石開挖層〔7〕的操作平臺〔7-1〕上，其固定基座〔8-1〕都通過垂直向下打入的四根膨脹螺栓〔9〕與巖石相固定；其小口徑鉆頭〔8-2〕和大口徑鉆頭〔8-3〕皆與所述的設定巖石井筒側壁〔4〕相切；在鉆制小原生孔〔10〕時，其變速箱〔8-4〕與井筒〔I〕豎向中軸線的最大之距小于井筒〔I〕的半徑10.0mm;在鉆制大原生孔〔12〕時，其變速箱〔8_4〕與井筒〔I〕豎向中軸線的最大之距小于井筒〔I〕的半徑29.5mm。
3.根據權利要求1所述的在鉆孔樁井筒底部開挖巖石的環式切削法，其特征在于:所述的小原生孔〔10〕，其小原生巖心〔10-3〕是一個直徑為IlOmm的圓柱體,其根部與巖石結構〔3〕相連接；小原生切口〔10-2〕為一個圓環柱體，其沿徑向的寬度為5mm ;將鋼扁鏟的鏟韌插入小原生切口〔10-2〕中，用大錘打擊鋼扁鏟的尾端，使小原生巖心〔10-3〕齊根折斷，用鋼鉗將折斷的小原生巖心〔10-3〕夾出，小切削孔腔〔11-2〕形成。
4.根據權利要求1所述的在鉆孔樁井筒底部開挖巖石的環式切削法，其特征在于:所述的大原生孔〔12〕，其大原生巖心〔12-3〕是一個直徑為149mm的圓柱體，其根部與巖石結構〔3〕相連接；大原生切口〔12-2〕為一個圓環柱體，其沿徑向的寬度為5mm ;將鋼扁鏟的鏟韌插入大原生切口〔12-2〕中，用大錘打擊鋼扁鏟的尾端，使大原生巖心〔12-3〕齊根折斷；用鋼鉗將折斷的大原生巖心〔12-3〕夾出，大切削孔腔〔13-2〕形成。
5.根據權利要求1所述的在鉆孔樁井筒底部開挖巖石的環式切削法，其特征在于:每一個所述的大原生孔〔12)都與其兩側的小切削孔〔11〕部分重疊，故其大原生孔壁〔12-1〕、大原生切口〔12-2〕和大原生巖心〔12-3〕都是殘缺的；當殘缺的大原生巖心〔12-3〕被取出后，所形成的大切削孔腔〔13-2〕將其兩側的小切削孔腔〔11-2〕溝通；每向下開挖一個所述的巖石開挖層〔7〕，都會形成一層環狀巖石間距〔7-4〕、一層實際巖石井筒側壁〔6〕和一層殘存體〔7-2〕。
6.根據權利要求1所述的在鉆孔樁井筒底部開挖巖石的環式切削法，其特征在于:所述的環狀巖石間距〔7-4〕，其最寬處為159mm，最窄處不小于IOOmm ;每一層環狀巖石間距〔7-4〕的深度都等于同一層小切削孔〔11〕和大切削孔〔13〕的深度；每一層實際巖石井筒側壁〔6〕和殘存體〔7-2〕的高度都等于同一層環狀巖石間距〔7-4〕的深度；每一層實際巖石井筒側壁〔6〕和殘存體〔7-2〕的側面都是由多個垂直的圓弧曲面銜接而成，其每一個圓弧曲面都是同一層的一個小切 削孔壁〔11-1〕或一個大切削孔壁〔13-1〕的一部分；整個巖石開挖部位的實際巖石井筒側壁〔6〕由各層實際巖石井筒側壁〔6〕上下銜接而成。
7.根據權利要求1所述的在鉆孔樁井筒底部開挖巖石的環式切削法，其特征在于:所述的殘存體〔7-2〕呈一個孤島狀，其根部仍與巖石結構〔3〕相連接；所述的環狀巖石間距〔7-4〕解除了同一層殘存體〔7-2〕周圍的約束，撤消了其周圍的側壓力，并為其創造了一個可擴張的空間；在該殘存體〔7-2〕內部，原有的裂紋和裂縫有所擴大；利用這些裂紋和裂縫，以及環狀巖石間距〔7-4〕，使用風鎬就能將該殘存體〔7-2〕頂部和邊部的巖石破碎。
8.根據權利要求1所述的在鉆孔樁井筒底部開挖巖石的環式切削法，其特征在于:在所述的殘存體〔7-2〕的中部，先從其頂面以250-300mm為間距呈方陣向下鉆制脹裂孔〔14〕，然后將巖石劈裂器順次插入這些脹裂孔〔14〕中，逐塊對巖石進行劈落；所述的脹裂孔〔14〕用風鉆鉆制，其口徑為36-38mm，其孔底低于殘存體〔7-2〕的根部IOOmm ;經過巖石劈裂器的破碎后，在殘存體〔7-2〕的根部,仍會有一些殘留巖石〔7-3〕固定在原處；該殘留巖石〔7-3〕呈中間高、周圍低的態勢；該殘留巖石〔7-3〕越堅硬，其中的裂紋和裂縫越少，其各部位的厚度就越大。
9.根據權利要求1所述的在鉆孔樁井筒底部開挖巖石的環式切削法，其特征在于:除了底層巖石開挖層〔7〕以外，其余各巖石開挖層〔7〕的殘留巖石〔7-3〕都位于下一個巖石開挖層〔7〕的頂面之上；用電動切割片對這些殘留巖石〔7-3〕的上半部分進行水平切割，所形成的切割面即為下一個巖石開挖層〔7〕的操作平臺〔7-1〕；該操作平臺〔7-1〕可高于下一個巖石開挖層〔7〕的頂面，但其面積不小于所述的平面旋轉切削鉆〔8〕其固定基座〔8-1〕面積的四分之三。
10.根據權利要求1所述的在鉆孔樁井筒底部開挖巖石的環式切削法，其特征在于:在所述的設定巖石井筒底面〔5〕的所在處，分布著底層巖石開挖層〔7〕的殘留巖石〔7-3〕；沿著該殘留巖石〔7-3〕的周邊，用電動切割片進行豎向切割，以為其形成新邊界面〔7-5〕；該殘留巖石〔7-3〕各部位的新邊界面〔7-5〕與井筒〔I〕的豎向中軸線之距都不大于井筒〔I〕的半徑減140_ ;用鋼鑿剔除該殘留巖石〔7-3〕新邊界面〔7-5〕以外的部分，使剔除部位的底面與底層環狀巖石間距〔7-4〕的底面相持平；所述的鋼筋籠〔15〕其豎向主筋都位于新邊界面〔7-5〕 的外側，它們的根部皆不高于設定巖石井筒底面〔5〕的標高。
全文摘要
本發明涉及一種在鉆孔樁井筒底部開挖巖石的環式切削法。在井筒底部，整個巖石開挖部位的輪廓為一個圓柱體，其厚度等于井筒直徑的2.0-2.5倍，其直徑等于井筒的直徑。在每一個巖石開挖層的操作平臺上，都架設一臺平面旋轉切削鉆，其鉆頭與設定巖石井筒側壁相切，并以相等的環向間距，順次鉆制切削孔，首先形成一層實際巖石井筒側壁，并使所開挖的巖體開挖層僅存一個孤島狀的殘存體。該殘存體周圍的約束被解除，周圍的側壓力被撤消，故可用機械方式將其破碎。本發明所使用的機械簡單，造價低廉，易于操作，機動性強。在施工時沒有粉塵，沒有噪音，它可連續作業，不受外界各種因素干擾。所形成的巖石井筒側壁規則，且井壁巖石完好無損。
文檔編號E21B7/00GK103147687SQ20131005551
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月21日 優先權日2013年2月21日
發明者楊宏量 申請人:北京鑫實路橋建設有限公司