CN102628267A

CN102628267A - 无套管长螺旋混凝土咬合桩施工方法

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Publication number: CN102628267A
Application number: CN2012101174660A
Authority: CN
Inventors: 吴传清; 申华容; 申华兵; 王林; 莫明君; 胡晓霜; 陶琨; 刘凤; 桂正华
Original assignee: SHENZHEN WUWEI CONSTRUCTION ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN WUWEI CONSTRUCTION ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2012-08-08

Abstract

一种无套管长螺旋混凝土咬合桩施工方法，涉及建设工程领域混凝土咬合桩结构的施工。该施工方法包括以下步骤：A、测放桩位，相邻的桩身为咬合搭接；B、长螺旋钻桩机就位、对中；当桩机行进至桩位附近时，通过调整使长螺旋钻机底盘平整、塔架垂直且钻尖对准桩的中心点；C、钻孔，直至设计深度；D、钻至设计深度后先将钻头上提0.2m～1m，然后用混凝土输送泵将混凝土通过砼软管和空心钻杆输送至孔底；E、砼灌至操作面孔口后移机；F、移机至下一桩位，重复步骤B～E。本发明不仅使施工质量和止水效果得以更好地保证，而且施工工效得以大幅提高，成本更低，更利于现场文明施工管理和环境保护。

Description

无套管长螺旋混凝土咬合桩施工方法

技术领域

本发明涉及建设工程领域混凝土咬合桩结构的施工技术。

背景技术

由于咬合桩这一新型支挡结构或止水防渗结构同时具备止水挡土的功能，止水效果比其它止水结构更可靠，挡土能力接近地下连续墙结构而高于其它支护结构，造价介于地下连续墙与其它支护结构之间，因而在超深基坑支护工程及防渗止水工程中竞争力非常突出，越来越受业界所重视。

目前以“咬合桩”为题材的专利申请已达十多项，如：“一种适用于软土及带障碍物土层中的咬合桩施工方法”(下称专利1)、“深基坑和护坡工程中可旋转多轴钻孔咬合桩墙围护方法”(下称专利2)、“多轴长螺旋钻杆咬合桩地下连续墙施工技术”(下称专利3)、“长螺旋搅拌止水帷幕咬合桩及其施工工艺”(下称专利3)、“混凝土模板止水咬合桩施工工艺”(下称专利4)、“咬合桩支护体系”(下称专项5)、“钻孔咬合桩”(下称专利6)等，其中专利1是采用全回转清障机或带全套管的旋挖钻机按“硬切割”工艺施工咬合桩，可以不采用超缓凝混凝土等软性材料、可以在砼初凝后且有一定强度的情况下施工，可以在地下障碍物较多、地质条件复杂的情况下施工；专利2是采用可旋转的多轴钻孔桩施工咬合桩围护结构；专项3是一序桩为水泥土搅拌桩，并采用长螺旋钻机施工，二序桩为钢筋混凝土桩，采用长螺旋钻机施工；专利4是一序桩和二序桩之间并不需要相互搭接，一序桩中设置专用咬合模板形成弧形凹槽，施工二序桩后混凝土自动流入一序桩的弧形凹槽内达到相互咬合的目的；专利5是一序桩采用了由土体和固化剂混合搅拌而成的廉价材料，二序桩仍为钢筋混凝土桩；专利6是A桩(即一序桩)与B桩(即二序桩)间隔布置成一列式挡土墙，在每两相邻的A桩之间均设置有B桩，每个B桩均与相邻的A桩咬合在一起，A桩的水平横截面与B桩的水平横截面相同。该专利采用的是全套管钻机，按跟管钻进、两序桩间隔施工、后序桩切割咬合前序桩的工法进行施工，与已公开的资料中介绍的基本方法是一致的。

当前业界咬合桩技术存在的问题是：1、咬合桩桩身材料主要是普通水下混凝土、超缓凝混凝土、水泥土或土体-固化剂混合料三种；2、施工设备用得最多的是(一体式或分离式)套管钻机，个别专利技术采用多轴钻机施工；3、除个别专利技术外，施工工艺基本上是采用两序桩分序、间隔施工的；4、施工成本较高；5、施工工效不高；6、用套管钻机施工的咬合桩，当桩深较大时易偏叉而使搭接效果不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种施工功效高、成本低的无套管长螺旋混凝土咬合桩施工方法。

本发明的目的可以这样实现，设计一种无套管长螺旋混凝土咬合桩施工方法，包括以下步骤：

A、测放桩位，相邻的桩身咬合搭接；

B、长螺旋钻桩机就位、对中；当桩机行进至桩位附近时，通过调整使长螺旋钻机底盘平整、塔架垂直且钻尖对准桩的中心点；

C、钻孔，直至设计深度；

D、钻至设计深度后先将钻头上提0.2m～1m，然后用混凝土输送泵将混凝土通过砼软管和内空钻杆输送至孔底；

E、砼灌至操作面孔口后移机；

F、移机至下一桩位，重复步骤B～E。

本发明不仅使施工质量和止水效果得以更好地保证，而且施工工效得以大幅提高，成本更低，更利于现场文明施工管理和环境保护。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的桩位布置示意图；

图2是本发明较佳实施例的导墙平面示意图；

图3是图2的剖面示意图；

图4是本发明较佳实施例的施工前序桩示意图；

图5是本发明较佳实施例的施工前序桩布置示意图；

图6是本发明较佳实施例的施工后序桩布置示意图；

图7是本发明较佳实施例的震动笼尖法植入钢筋笼示意图；

图8是图7的桩位示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的描述。

一种无套管长螺旋混凝土咬合桩施工方法，包括以下施工步骤：

A、测放桩位，相邻的桩身咬合搭接；

C、钻孔，直至设计深度；

D、钻至设计深度后先将钻头上提0.2m～1m，然后用混凝土输送泵将混凝土通过砼软管和空心钻杆输送至孔底；

E、砼灌至操作面孔口后移机；

F、移机至下一桩位，重复步骤B～E；直至本工段应施工的桩身全部完成为止。

桩身的钻孔灌砼施工包括前序桩和后续桩的施工，本施工段全部前序桩完成后，再进行前序桩之间的后序桩的施工，后序桩对前序桩切割咬合搭接。

桩身配置钢筋笼。钢筋笼可增强桩身的强度，钢筋笼可采用圆形、多边形如矩形、正方形等形状。

所述前序桩采用超缓凝高流态混凝土或塑性混凝土。前序桩采用超缓凝混凝土或塑性混凝土可确保后序桩施工时能对其有效切割咬合，保证止水效果。当桩身无钢筋笼或桩身配矩形或方形钢筋笼时，前序桩可采用常规混凝土或常规水下混凝土。

桩身之间设置止水钢板。在桩间设置止水钢板的做法进一步保证了桩间止水效果，能有效预防当咬合桩较深导致桩身偏斜量过大而出现的底部咬合搭接不上、止水效果很差的常见问题。

当全部桩无桩身配筋或桩身配置矩形或方形钢筋笼时，施工不分序，邻桩连续施工。也可以分序施工，按前序桩后续桩的方式施工。

桩身钢筋笼或止水钢板的植入采用直接压入或配重压入或震动器震动植入。

震动钢筋笼植入的震动植筋机构包括震动锤、传动杆，传动杆的一端与震动锤连接，传动杆的另一端置入钢筋笼底部。

震动底部笼尖的方法植入钢筋笼的步聚包括：

(1)将钢筋笼底端制成锥形；

(2)制作传动钢杆并置入钢筋笼内、直抵笼尖，其笼口一端连接小型震动锤；

(3)用钻机机架或配备吊车将钢筋笼、传动杆和震动锤整体吊起，然后移向桩中心位置；

(4)清除桩头四周的泥土，并重新测放桩中心位置；

(5)调整钢筋笼的垂直度，再使笼尖对准桩孔混凝土中心位置；

(6)先靠桩笼自重徐徐沉入，然后开启震动锤震动底部笼尖震入至设计深度位置；

(7)边震边拔出震动传动杆，关闭震动锤，最后平稳放落地面。

桩身钢筋笼底部为尖锥形，尖锥形便于钢筋笼的植入。桩身钢筋笼底部为非尖锥形，非尖锥形可减少植入阻力，桩身钢筋笼底部设有加强筋板，加强筋板增强钢筋笼底部强度，使钢筋笼能较好地植入。

传动杆的底部为分叉状，各分叉与钢筋笼非尖锥形底部的加强筋板连接。加强筋板为加强钢筋或加强钢板。分叉可平衡传递震动力并利于保证植笼垂直度。

施工时，(1)测放桩位，区分命名桩序号。当桩的钢筋笼采用圆形笼时，最好分前序桩(或叫I序桩、A桩等)和后续桩(或叫II序桩、B桩等)，两序桩间隔布置、分序间隔施工，如图1所示，1是前序桩桩位点，2是后序桩桩位点；当邻桩均无钢筋笼、但桩的钢筋笼采用矩形笼时，可以不分前序桩和后序桩，邻桩可连续施工、连续搭接。(2)施工前宜先施工导墙，导墙采用混凝土、钢筋混凝土或弧形钢模板等材料，起到定位和导向的作用，如图2、图3所示，图中3是已完成浇筑的导墙。但对桩较短、地质条件较简单的情况也可仅对前序桩设置钢护筒或砼护筒等，也可不设导墙或护筒；但无论设与不设，均应通过控制桩位测放误差和桩机定位误差来保证搭接尺寸。(3)预拌前序桩桩身材料并运送到现场。如图4所示，图中：4为长螺旋钻机、5是混凝土泵车(地泵)、6是混凝土输送软管、7是已完成灌注的前序桩立面大样、8是混凝土(或钢筋混凝土)导墙；如图5所示，9是已完成灌注的前序桩平面大样。前序桩桩身材料首选超缓凝高流态细石混凝土(其塌落度介于16cm～25cm，细石粒径介于5mm～25mm，混凝土凝结时间介于50h～72h甚至更长)，当对该序桩没有特别的挡土能力要求时，也可设计采用掺加20％～40％粘土粉(或膨润土等外加剂)的塑性混凝土或水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土水泥砂浆等。当施工时间较短时还可采用普通水下混凝土；后序桩采用普通水下混凝土。(4)长螺旋钻机就位，对素混凝土咬合桩或设计矩形钢筋笼的咬合桩，可连续施工；否则分两序桩施工，先施工前序桩(也常叫I序桩、一序桩、A桩，无配筋时还叫素桩等)。施工时自上而下用长螺旋钻机钻孔，到达设计深度后开始提起钻具，边提升边用混凝土输送泵将桩身预拌材料(如超缓凝高流态细石混凝土)压灌到桩孔内，直至砼面高于桩机操作面孔口为止，当该序桩有矩形钢筋笼时接着植入钢筋笼。(5)施工后序桩(也常叫II序桩、二序桩、B桩，有配筋时还叫荤桩等)。两序桩之间的施工间隔时间一般在数小时至72小时不等，施工流程和施工方法与前序桩基本相同，不同的是本序桩一般略长于前序桩，并以超过0.5m～1m为宜，且常配钢筋笼，如图6所示，10是已完成灌注的后序桩平面大样。(6)当桩身有配筋时，按震动笼尖法植入钢筋笼。植入钢筋笼的方法可用直接压入、配重压入、用震动器震动桩笼顶部压入等办法，本实施例采用震动锤震动底部笼尖的办法植入，施工时先清除桩顶四周的土体，定好桩中心位置，并预先将震动器、传动杆连接好，套入钢筋笼内并使传动杆与底部笼尖相接，然后用钻机塔架本身、或配备专用吊机、吊车等起吊套入震动器和传动杆的钢筋笼，调整好垂直度后，然后徐徐边震边植入；如图7所示，图中：11是传动杆***、12是传动杆、13是震动锤、14是钢筋笼、15是吊车、16是已完成灌注的前序桩、17是正在植筋的的后序桩；如图8所示，18是已完成植筋的后序桩。(7)移机至下一施工段，按上述施工顺序和工艺进行下一区段桩的施工。(8)对于深度较深的咬合桩，如超过25m，如需进一步增强桩间搭接和止水效果，本发明设置有一种桩间止水薄钢板，在桩身混凝土初凝前植入。该止水钢板可以固定于钢筋笼表面并随钢筋笼一起植入桩间，也可以在钢筋笼表面预设滑动钢杆，止水钢板的一侧设置多个滑扣，先植入钢筋笼，然后再将止水钢板的滑扣套入滑动钢杆，同样用震动植入法植入。

本发明可用于建设工程领域基坑支护工程的混凝土咬合桩支护结构以及起止水(也叫防渗)效果的混凝土咬合桩防渗墙(也叫止水墙、连续墙等)、边坡咬合桩挡土墙等的施工。

本发明的优点和有益效果如下：

1、采用长螺旋钻机施工不需要象全套管钻机那样使用钢套管，不需要泥浆护壁，钻孔、灌注混凝土、植入钢筋笼一气呵成，施工速度更快。以施工25米的非咬合的独立钢筋混凝土灌注桩为例，采用传统泥浆护壁钻孔灌注柱施工，每12小时可施工0.5～1根桩；采用旋挖机，每12小时可施工3～5根桩；采用全套管钻机施工，每12小时可施工2～4根桩；而采用长螺旋钻机施工，每12小时可施工8～15根桩，施工工效提高数倍。

2、采用长螺旋钻机施工配套施工机具少，混凝土损耗量小，施工成本更低。以施工非咬合的独立钢筋混凝土灌注桩为例，经统计当前市场价格，采用传统泥浆护壁钻孔灌注柱施工的人工机械成本约为280～350元/m³；采用全套管钻机施工的人工机械成本约为400～500元/m³；而采用长螺旋钻机施工的人工机械成本则为280～350元/m³，仅相当于套管桩机的2/3左右，与应用了一百多年的泥浆护壁钻孔灌注柱传统工艺相平。

3、采用长螺旋钻机施工系按干法工艺钻孔，不需要泥浆护壁，桩周不会产生影响单桩承载力的“泥皮”；采用泵压混凝土工艺灌注高流态细石混凝土，不仅使混凝土施工连续性好，而且极少出现“蜂窝”、“麻面”等常见于传统钻孔灌注桩的通病；配置钢筋笼时采用震动笼尖植入的方法，桩身混凝土均受到高频振动力全长振捣，桩身混凝土更密实、成桩质量更好，桩土界面结合得更好、桩的承载力更高。

4、采用长螺旋钻机施工在钻孔过程中不产生泥浆，无泥浆污染问题，有利于工地文明施工和外部环境保护。

5、前序桩采用超缓凝混凝土或塑性混凝土可确保后序桩施工时能对其有效切割咬合，保证止水效果；在混凝土初凝前及时在桩间设置止水钢板的做法进一步保证了桩间止水效果，能有效预防当咬合桩较深导致桩身偏斜量过大而出现的底部咬合搭接不上、止水效果很差的常见问题，这对减少施工后因堵漏而产生的意外经济损失、加快施工进度都是有重要意义的。

Claims

1.一种无套管长螺旋混凝土咬合桩施工方法，其特征在于包括以下施工步骤：

A、测放桩位，相邻的桩身为咬合搭接；

C、钻孔，直至设计深度；

E、砼灌至操作面孔口后移机；

F、移机至下一桩位，重复步骤B～E。

2.根据权利要求1所述的无套管长螺旋混凝土咬合桩施工方法，其特征在于：桩身的钻孔灌砼施工包括前序桩和后续桩的施工，本施工段全部前序桩完成后，再进行前序桩之间的后序桩的施工，后序桩对前序桩切割咬合搭接。

3.根据权利要求1所述的无套管长螺旋混凝土咬合桩施工方法，其特征在于：在实施步骤B前，桩顶预设导墙，导墙为砼导墙或钢筋砼导墙或弧形钢模导墙。

4.根据权利要求1所述的无套管长螺旋混凝土咬合桩施工方法，其特征在于：桩身配置钢筋笼。

5.根据权利要求2所述的无套管长螺旋混凝土咬合桩施工方法，其特征在于：所述前序桩采用超缓凝高流态混凝土或塑性混凝土。

6.根据权利要求2所述的无套管长螺旋混凝土咬合桩施工方法，其特征在于：当桩身无钢筋笼或桩身配矩形或方形钢筋笼时，前序桩采用常规混凝土或常规水下混凝土。

7.根据权利要求1所述的无套管长螺旋混凝土咬合桩施工方法，其特征在于：桩身之间设置止水钢板。

8.根据权利要求1所述的无套管长螺旋混凝土咬合桩施工方法，其特征在于：当全部桩无桩身配筋或桩身配置矩形或方形钢筋笼时，施工不分序，邻桩连续施工。

9.根据权利要求4或7所述的无套管长螺旋混凝土咬合桩施工方法，其特征在于：桩身钢筋笼或止水钢板的植入采用直接压入或配重压入或震动器震动植入。

10.根据权利要求9所述的无套管长螺旋混凝土咬合桩施工方法，其特征在于：震动植入钢筋笼的震动植筋机构包括震动锤、传动杆，传动杆的一端与震动锤连接，传动杆的另一端置入钢筋笼底部。

11.根据权利要求9所述的无套管长螺旋混凝土咬合桩施工方法，其特征在于，按震动底部笼尖的方法植入钢筋笼的步骤包括：

(1)将钢筋笼底端制成锥形；

(2)制作传动钢杆并置入钢筋笼内、直抵笼尖，其上端连接小型震动锤；

(4)清除桩头四周的泥土，并重新测放桩中心位置；

12.根据权利要求4所述的无套管长螺旋混凝土咬合桩施工方法，其特征在于：桩身钢筋笼底部为尖锥形。

13.根据权利要求4所述的无套管长螺旋混凝土咬合桩施工方法，其特征在于：桩身钢筋笼底部为非尖锥形，桩身钢筋笼底部设有加强筋板。

14.根据权利要求10所述的无套管长螺旋混凝土咬合桩施工方法，其特征在于：传动杆的底部为分叉状，各分叉与钢筋笼非尖锥形底部的加强筋板连接。