一种大直径超长灌注桩施工方法

摘要

本发明涉及灌注桩施工技术领域，具体涉及一种大直径超长灌注桩施工方法，具体包括以下步骤：施工场地平整、桩位定位、埋设护筒、钻孔、清孔、吊装钢筋笼、安装导管、检查沉碴厚度、二次清孔、灌注混凝土以及护筒拔出。在灌注桩钻孔过程中根据灌注桩孔是否塌孔或者存在淤泥质土的情况，增加埋设的护筒的长度，以确保灌注桩孔的成型。解决了现有技术中的钻孔灌注桩施工过程中易出现塌孔的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及灌注桩施工技术领域，特别是涉及一种大直径超长灌注桩施工方法。

背景技术

灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩因其施工效率高、钻进速度快、成本费用低、占用场地小等优势被广泛应用，而对于地质松软、地下水体总体较丰富的地质，尤其素填土厚处在雨季时地下水丰富，在进行旋挖钻孔灌注桩施工的时候易出现塌孔的问题，无法成孔。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种大直径超长灌注桩施工方法，解决了现有技术中的钻孔灌注桩施工过程中易出现塌孔的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

提供一种大直径超长灌注桩施工方法，具体包括以下步骤：

S1、施工场地平整；

S2、桩位定位，根据设计图纸以及平整后的施工场地的实际情况，进行灌注桩桩基的位置放样，并挖掘护筒安装孔；

S3、埋设护筒，将护筒埋入护筒安装孔内，使护筒中心与灌注桩的钻孔中心重合，护筒的顶面与施工地面之间的距离为预设高度值，将护筒的四周夯实；

S4、灌注桩孔的挖孔施工，使用旋挖钻机对埋设有护筒的灌注桩桩位进行钻孔，以形成灌注桩孔；其中，当护筒下方的灌注桩孔塌孔或者灌注桩孔中存在淤泥质土的，对灌注桩孔进行清孔操作后在已埋设的护筒顶端连接护筒接筒；

护筒接筒的施工方法，具体包括：

S41、已埋设的护筒的顶端与护筒接筒的底端对齐，且已埋设的护筒的中心线与护筒接筒的中心线重合；

S42、使用焊接设备焊接已埋设的护筒和护筒接筒的接口处；

S43、已埋设的护筒和护筒接筒的接口处沿周向间隔设置有多根连连接杆，且连接杆分别与已埋设的护筒和护筒接筒焊接连接；

S5、清孔，使用测量绳测量出灌注桩孔底的沉碴厚度并判断沉碴厚度是否处于预定范围内，若是，则进入步骤S6，否则进行机械清孔，直至沉碴厚度处于预定范围后进入步骤S6；

S6、钢筋笼制作与安装，在钢筋笼加工平台上加工制作钢筋笼骨架，并在钢筋笼骨架内沿轴向方向设有多个三角支撑架，最后对钢筋笼骨架进行箍筋绑扎；钢筋笼整体制作完成后，将加工好的钢筋笼从钢筋笼加工区转运至灌注桩孔后将钢筋笼安装至灌注桩孔内；

S7、将预制好的导管安装至灌注桩孔内；

S8、检查沉碴厚度是否等于预定值，若是则进入步骤S9，否则，使用步骤S7中的导管进行清孔操作，直至沉碴厚度等于预定值后进入步骤S9；

S9、灌注混凝土，浇筑过程中实时测量混凝土面高度，使导管的埋置深度在2～4m；

S10、混凝土灌注完成后至预定时间内，提升装置的连接部与护筒的顶端连接，随后提升装置向上运动以将护筒拔出。

可选地，步骤S4中的钻孔顺序为：由一侧向单一方向进行，采用间隔跳打的方式。

可选地，所述护筒包括呈管状结构的钢筒以及套设在所述钢筒的顶端上的包边环，且所述包边环的环壁上沿周向方向间隔设置有多个与所述钢筒内部连通的护筒孔，所述包边环的厚度等于所述钢筒的厚度。

可选地，护筒的数量为多节，任意相邻两节护筒焊接连接。

可选地，旋挖钻机采用筒式钻头。

可选地，步骤S6中钢筋笼的吊装方法，包括以下步骤：

S61、吊机主钩以及吊机副钩分别与钢筋笼的第一吊点和第二吊点连接；

S62、吊机主钩以及吊机副钩同时起吊钢筋笼，当钢筋笼与地面之间的间距为离地预定值后悬停；

S63、判断钢筋笼是否符合设计要求，若是则进入步骤S64，否则，将钢筋笼放置到地面上进行校正操作，直至钢筋笼符合设计要求后进入步骤S64；

S64、吊机主钩以及吊机副钩同时起吊钢筋笼，当钢筋笼与地面之间的间距为翻转距离值后悬停；

S65、吊机主钩向上提升钢筋笼，当钢筋笼处于竖直状态时，吊机主钩停止上升；

S66、吊机副钩与钢筋笼解除连接后，吊机主钩将钢筋笼吊运至灌注桩孔上方；

S67、吊机主钩将钢筋笼下放至灌注桩孔内，完成钢筋笼的安装。

可选地，第一吊点为钢筋笼的顶端，第二吊点为钢筋笼的下部。

可选地，步骤S9中，当灌注桩孔内混凝土面与钢筋笼底端的间距为第一控制值时，混凝土灌注速度为αm/min；当混凝土面与钢筋笼底端的间距大于第二控制值时，提升导管，并使导管底端与钢筋笼底端之间的间距大于第三间距值，将混凝土灌注速度变为βm/min。

可选地，所述钢筋笼加工平台包括多根并排设置的支撑杆，所述支撑杆上沿轴向方向间隔设置有多个支撑座，所述支撑座为三角形框架，所述支撑杆用于实现钢筋笼的加工制作以及支撑钢筋笼滚动。

可选地，所述钢筋笼骨架包括沿周向方向间隔设置的多根主筋以及沿所述主筋的长度方向间隔设置的多个圆形定位筋，所述三角支撑架设在所述圆形定位筋内。

本发明的有益效果为：

本发明使用振动锤连续均匀敲击护筒，使护筒嵌入灌注桩孔内，并将护筒四周的土壤夯实，确保护筒中心与灌注桩中心重合，满足设计要求，进而避免混凝土向外渗漏，提升灌注桩的强度；并且可在护筒以下的灌注桩孔塌孔或者存在淤泥质土时，通过增加护筒嵌入地面的长度以确保灌注桩孔的成型；本发明通过采用跳桩施工的方式以及先铺设护筒再钻孔的施工顺序，有效避免了因施工地质松软而产生塌孔的情形，降低了施工难度。

附图说明

图1为一种大直径超长灌注桩施工方法的流程图；

图2为一种钢筋笼吊装方法的流程图；

图3为钢筋笼加工平台的俯视图；

图4为支撑杆与支撑座的正向配合示意图；

图5为护筒的剖视图。

图中：

1-支撑杆；2-支撑座；3-钢筒；4-包边环。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

实施例

如图1所示，本方案提供了一种大直径超长灌注桩施工方法，包括步骤S1-S10：

S1、施工场地平整，合理规划出施工机械的通行便道以及施工机械的作业区，清理掉施工场地上的碎石以及废弃物；保证桩位附近平整以及钻机工作平稳、安全可靠。

S2、桩位定位，根据设计图纸以及平整后的施工场地的实际情况，进行灌注桩桩基的位置放样，并挖掘护筒安装孔，护筒安装孔孔底应整平，然后通过定位的控制桩放样，把孔位中心位置标于坑底；

按“从整体到局部的原则”进行桩基的位置放样，采取同排桩位跳开施工这样可以进行统筹施工，不致于延误下一个施工工序；进行钻孔的标高放样时，应及时对放样的标高进行复核，采用全站仪准确放样给装点的位置，使其误差在规范要求内。

S3、埋设护筒，将护筒埋入护筒安装孔内，使护筒中心与灌注桩的钻孔中心重合，护筒的顶面与施工地面之间的距离为300mm，将护筒的四周夯实；在下埋护筒的施工过程中，振动锤必须平稳，并在护筒顶面的平面位置一定要居中，尽可能避免因偏心造成护筒产生偏斜；同时采用水平尺严格控制好护筒的垂直度，力求护筒垂直入土；若一旦发现有偏斜的趋势，马上进行纠正，将可能发生偏斜的不利因素消除在萌芽状态中；

如图5所示，护筒包括呈管状结构的钢筒3以及套设在钢筒3的顶端上的包边环4，且包边环4的环壁上沿周向方向间隔设置有多个与钢筒3内部连通的护筒孔，包边环4的厚度等于钢筒3的厚度。通过增加包边环4，能够提升拔出护筒时的提升效果。可选的，护筒孔的数量为四个，相邻的两个护筒孔之间的夹角为90°；

护筒的内径大于灌注桩的外径，且护筒的顶面与施工地面之间的距离为300mm；

由于桩较深，沉入护筒长度较长，护筒的数量为多节，任意相邻两节护筒采用满焊，护筒焊接连接时保证接头圆顺，同时满足刚度、强度及防漏的要求。

S4、灌注桩孔的挖孔施工，使用旋挖钻机对埋设有护筒的灌注桩桩位进行钻孔，以形成灌注桩孔；其中，当护筒下方的灌注桩孔塌孔或者灌注桩孔中存在淤泥质土的，对灌注桩孔进行清孔操作后在已埋设的护筒顶端连接护筒接筒；

护筒接筒的施工方法，具体包括：

S41、已埋设的护筒的顶端与护筒接筒的底端对齐，且已埋设的护筒的中心线与护筒接筒的中心线重合；

S42、使用焊接设备焊接已埋设的护筒和护筒接筒的接口处；

S43、已埋设的护筒和护筒接筒的接口处沿周向间隔设置有多根连连接杆，且连接杆分别与已埋设的护筒和护筒接筒焊接连接。

具体而言，护筒接筒的长度根据需求而定，采用护筒接筒增加已埋设的护筒的长度，能够避免灌注桩孔塌孔以及淤泥质土的影响。已埋设的护筒与护筒接筒焊接连接后，使已埋设的护筒向下移动，以确保灌注桩孔的成型。已埋设的护筒与护筒接筒的连接处沿周向间隔设置有多根连接钢筋，连接钢筋除增加已埋设的护筒与护筒接筒的焊接整体性外，还方便护筒取出后保证护筒完整性。

其中，旋挖钻机在护筒底处应低压慢速钻进，钻至护筒底下1.0m后开始正常钻进；旋挖钻机采用筒式钻头，施工时在孔内将钻头下降到预定深度后，转钻头并加压，旋起的土挤入钻筒内，泥土挤满钻筒后,反转钻头，钻头底部封闭并提出孔外，然后自动开启钻头底部开关，倒出弃土成孔；可选地，对于若干灌注桩孔的钻孔顺序为：由一侧向单一方向进行，采用间隔跳打的方式。例如采用隔两桩跳桩施工(桩与邻桩间距≥4倍桩径)，并在桩身混凝土强度达到70％的设计强度后进行邻桩成孔施工。

S5、清孔，使用测量绳测量出灌注桩孔底的沉碴厚度并判断沉碴厚度是否处于预定范围内，若是，则进入步骤S6，否则进行机械清孔，直至沉碴厚度处于预定范围后进入步骤S6；其中，可选地，清孔后孔底沉渣不大于50mm。

S6、钢筋笼制作与安装，在钢筋笼加工平台上加工制作钢筋笼骨架，并在钢筋笼骨架内沿轴向方向设有多个三角支撑架，最后对钢筋笼骨架进行箍筋绑扎；钢筋笼整体制作完成后，将加工好的钢筋笼从钢筋笼加工区转运至灌注桩孔后将钢筋笼安装至灌注桩孔内。

如图3和图4所示，可选地，钢筋笼加工平台包括多根并排设置的支撑杆1，支撑杆1上沿轴向方向间隔设置有多个支撑座2，支撑座2为三角形框架，支撑杆1用于实现钢筋笼的加工制作以及支撑钢筋笼滚动。可通过调整相邻的两根支撑杆1之间的间距和/或支撑杆1的数量，本实施例提供的钢筋笼加工平台可以进行超长钢筋笼的加工制作。因支撑杆1的长度可根据需求而定，故可进行大直径钢筋笼的加工制作，并且可在支撑杆1上滚动钢筋笼，以便于将大直径钢筋笼移动至箍筋加工区进行箍筋操作。

钢筋笼骨架包括沿周向方向间隔设置的多根主筋以及沿主筋的长度方向依次间隔设置的多个圆形定位筋，三角支撑架设在圆形定位筋内；三角支撑架为等边三角形结构，三角支撑架由三根钢筋组成，三角支撑架与圆形定位筋焊接连接。

其中，采用的钢筋笼现场制作并制作成整体，一次吊装就位；钢筋笼主筋接头采用直螺纹机械连接，主筋接头应间隔错开35d且间距500mm，同一截面上接头数量不超过50％，接头应错开50cm以上；加强箍筋与主筋连接全部焊接；钢筋骨架的保护层厚度可用焊接钢筋“耳朵”，设置密度按竖向每隔2m设一道，每一道沿圆周布置4个；

如图2所示，钢筋笼的吊装方法，包括以下步骤：

S61、吊机主钩以及吊机副钩分别与钢筋笼的第一吊点和第二吊点连接；可选地，第一吊点为钢筋笼的顶端，吊机主钩分四点固定钢筋笼的顶端，第二吊点为钢筋笼的下部，吊机副钩分两点吊装钢筋笼0.292L至0.104L部位；

S62、吊机主钩以及吊机副钩同时起吊钢筋笼，当钢筋笼与地面之间的间距为离地预定值后悬停；

S63、判断钢筋笼是否符合设计要求，若是则进入步骤S64，否则，将钢筋笼放置到地面上进行校正操作，直至钢筋笼符合设计要求后进入步骤S64；目的是判断钢筋笼骨架是否顺直，如有弯曲则进行校正；

S64、吊机主钩以及吊机副钩同时起吊钢筋笼，当钢筋笼与地面之间的间距为翻转距离值后悬停；

S65、吊机主钩向上提升钢筋笼，当钢筋笼处于竖直状态时，吊机主钩停止上升；

S66、吊机副钩与钢筋笼解除连接后，吊机主钩将钢筋笼吊运至灌注桩孔上方；

S67、吊机主钩将钢筋笼下放至灌注桩孔内，完成钢筋笼的安装。

其中，对于长骨架的钢筋笼，起吊前应在骨架内部临时绑扎两根杉木杆以加强其刚度；钢筋笼骨架顶端的顶吊环下面插入两根平行的工字钢或槽钢，在护筒两侧放两根平行的枕木(高出护筒5cm左右)，并将整个钢筋笼支托于枕木上。

S7、将预制好的导管安装至灌注桩孔内；

可选地，导管采用φ300mm钢管，每节2～3m,配2节1～1.5m的短管，钢导管内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密；导管安装接头一律采用丝扣连接，并采用橡胶垫圈增强密封。

S8、检查沉碴厚度是否等于预定值，若是则进入步骤S9，否则，使用步骤S7中的导管进行清孔操作，直至沉碴厚度等于预定值后进入步骤S9；

浇筑混凝土前应检查沉渣厚度，沉渣厚度应满足设计要求；当设计无要求时：端承桩不大于50mm；摩擦桩不大于150mm。如沉渣厚度超出规范要求，则利用导管进行二次清孔。

S9、灌注混凝土，浇筑过程中实时测量混凝土面高度，使导管的埋置深度在2～4m；

其中，桩基混凝土采用为水下C30商品混凝土，灌注后泥浆从导管中排出，要保证导管下口埋入混凝土不小于1m深，采用天泵进行浇筑；

其中，开始灌注时，砼面高度将至钢筋笼底部时要放慢灌注速度，当灌注桩孔内混凝土顶面距钢筋笼底部1m时，混凝土灌注速度应控制在0.2m/min左右，并仔细量测砼表面高度，以防钢筋笼上浮，当混凝土拌和物上升到钢筋笼底口4m以上时，提升、拆除导管，使混凝土灌注导管底口高于钢筋笼底部2m以上，恢复0.5m/min左右的正常灌注速度；

混凝土的浇筑过程中：应防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确；应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，正确指挥导管的提升和拆除；导管的埋置深度应控制在2～6m；同时应经常测探孔内混凝土面的位置，即时调整导管埋深。

S10、混凝土灌注完成后至预定时间内，提升装置的连接部与护筒的包边环4连接，随后提升装置向上运动以将护筒拔出。

护筒拆除应在灌注混凝土初凝前，灌注完成后至1小时内必须拔出。提升装置可以采用吊车以及振动锤，例如，采用200t吊车配合振动锤轻振动拔出护筒；由于旋挖桩较深，部分护筒无法拔起(考虑30％桩护筒不能拔起)，具体数量按施工实际情况进行计取。

除此之外，还可在混凝土浇筑完成后将桩头多余部分截去，以满足设计要求，并进行桩基质量检测。