CN104947664A - 一种厚密石块填海层预应力高强混凝土方桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种厚密石块填海层预应力高强混凝土方桩施工方法，包括位测量、定位、引孔、方桩选型、沉桩施工步骤；引孔采用潜孔锤钻进工艺，引孔孔径小于方桩边长，沉桩采用柴油导杆锤，使用带钢桩尖的预制预应力高强混凝土实心方桩。优点是，成孔速度快，施工周期短，节约施工成本10%以上。通过预引孔，减小回填层沉桩阻力，提高入岩深度，使用带钢桩尖的预制预应力高强混凝土实心方桩，对桩孔孔壁挤压，提高桩身侧阻力和承载力。

Description

一种厚密石块填海层预应力高强混凝土方桩施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，适用于填海土地上高层建筑及大型工业厂房的基础建设，是一种解决厚密石块填海层预引孔沉桩施工方法，确切地说是一种采用潜孔锤引孔后打入预制预应力高强混凝土实心方桩的组合工法。

技术背景

伴随沿海经济带的高速发展，填海造地成为土地匮乏的有效解决方式，受地域条件限制，填海用土差别很大，一般有条件的大都使用劈山碎石填充，大型厂房根据特殊要求，选择山石的粒径较大，并且采用超级强夯，形成厚密的碎石层，一般可达到十几米甚至几十米。

这些土地的地下水位较高，并且与海水连通,水位受潮汐的影响而变化，海水对基础的冲击、腐蚀较大，对桩的选择和施工要求较高。

上述地质条件下，采用挖孔灌注桩、管桩和普通预应力方桩很难保证桩身质量和耐久性要求，直接采用常规的沉桩方法很难穿透厚密碎石填海层。

发明内容

为解决以上施工技术难题，本发明提供一种厚密石块填海层预引孔沉桩施工工艺，确切地说是一种采用潜孔锤引孔后打入预制预应力高强混凝土实心方桩的组合工法。

本发明是通过如下技术方案实现的:

一种厚密石块填海层预应力高强混凝土方桩施工方法，包括桩位测量、定位、引孔、沉桩施工步骤，其中：

1、引孔施工：采用潜孔锤钻进工艺,选择滦州重工的120型潜孔钻机，配套2台XHP1170空压机，潜孔锤直径小于方桩边长，优选地，方桩边长为600mm时，潜孔锤直径500mm，根据填海层地质情况，潜孔锤直径可按方桩边长的40%-90%选择，潜孔锤潜孔锤钻机就位后,调整好桩架垂直度,使钻具、动力头及孔位三点成一线,确保开孔垂直度准确，潜孔锤钻进过程中,钻头连续地对孔底碎石实行冲击凿进,石块在钻头冲击作用下破碎,破碎的石粉由通过钻杆中心的管路输送到潜孔锤底部的高压空气吹离孔底并通过潜孔锤钻杆与护筒之间的空隙排出孔口,直至引孔穿透填石层，将潜孔锤和护筒拔出，检测桩孔，确定合格后钻机移位让出引孔位置。

2、方桩选择：根据厚密石块填海层的特殊地质条件，设计制作带钢桩尖的预制预应力高强混凝土实心方桩，方桩边长按设计要求选择，混凝土强度为C60～C80，保护层厚度为50mm，桩长根据地勘报告和施工要求确定。

3、沉桩施工：打桩机移至桩位，将桩锤提起，同时吊桩，使桩头进入到锤帽内，调整桩架，将桩尖对准桩孔并进入孔内，调整桩的垂直度,确保桩垂直度准确，不点火提锤靠自重锤击桩头，使桩尖入孔一定深度，稳定桩身后开始正常沉桩，沉桩过程中要使用重锤低打，控制供油量以减少锤击能量，逐渐加大冲击能量，最大落锤高度控制在3米以下，锤击频率控制在35—50/min以内，锤击沉桩至桩的入土深度和贯人度都符合设计要求时为止，将打桩机移至下一桩位。

采用本发明的上述技术方案，与现有技术相比具有以下效果：

1、围海造地形成的建设用地，大都使用劈山碎石填充，大型厂房根据特殊要求，选择山石的粒径较大，并且采用超级强夯，形成厚密的碎石层，一般可达到十几米甚至几十米，直接沉桩施工无法进行，旋挖引孔实施困难，采用挖孔方式由于降水困难不安全，成本很高，采用本发明的潜孔锤引孔沉桩施工工艺，较好地解决施工问题，具有成孔、沉桩速度快，安全可靠的特点，与挖孔灌注桩施工对比，可降低施工成本15%以上。

2、本发明选择带钢桩尖的预制预应力高强混凝土实心方桩，混凝土强度为C60～C80，桩身抗击打能力和穿透能力是普通预应力方桩的1.5倍，引孔深度穿透填石层即可，降低引孔成本50%左右，所选桩型保护层厚度在50mm，与普通预应力方桩相比具有抗腐蚀性强，承载力大的显著特点，单桩承载能力达到5000KN。                   

3、本发明采用带钢桩尖的预制预应力高强混凝土实心方桩，由于混凝土强度为C60～C80，配合钢制桩尖，可在桩身不破损的情况下对小于方桩边长的桩孔挤扩沉桩，增加了侧向阻力，提高桩身的抗拔力，与预应力管桩比较，省略护壁灌注施工环节，节省灌注材料，缩短施工时间。

附图说明

图1是本发明工艺流程图；

图2是本发明引孔孔径与桩边长示意图；

图3是图2的剖面图；

图3中，1为钢桩尖的预制预应力高强混凝土实心方桩，2为引孔，3为厚密石块填海层，4为钢制桩尖，5为海底原土。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明,目的仅在于更好地理解本发明内容。因此,所举之例并不限制本发明的保护范围。

如图所示，本发明实施例所述的厚密石块填海层预应力高强混凝土方桩施工方法,按下述步骤进行：

   1、桩位测量及定位

依据业主在场区设置的坐标测量控制点为基准,利用测距仪,通过坐标换算,转角、测距、定点,逐个放出每组桩的中心桩及与中心桩同轴线的任一桩的桩位,每组桩的其他桩位则依据施工图,利用已放出的中心桩及与中心桩同轴线的参照桩,用钢卷尺逐个放出,每组桩位用木桩钉入土层中,并用红蓝铅笔画十字标识。

2、潜孔锤就位

潜孔锤钻机在移位前,必须事先对准备施工区域场地进行检查,察看场地的压实度、平整度。潜孔桩机设备组件、配件重量大、形体长,组装时需要一台50吨履带式起重机配合。潜孔锤钻机就位,调整好桩架垂直度在0.03范围内,钻具、动力头及孔位必须三点成一线,确保开孔垂直度准确。钻机在施钻过程中,必须派专人对钻机的垂直度进行观察,保证垂直度在0.03范围内，当出现异常情况时,必须立即停止施工。

3、潜孔锤钻进

在潜孔锤钻进过程中,由型号为XHP1170空压机产生的2.5MPa的高压空气通过管路和钻杆中心孔输送到潜孔锤，驱动潜孔锤缸体内的活塞做高频往复运动。并将该运动产生的动能源源不断地传递到钻头上,使钻头获得冲击功，钻头在冲击功的作用下,连续地对孔底岩石实行冲击凿进，石块在该钻头冲击功的作用下,破碎，破碎的石粉由通过钻杆中心的管路输送到潜孔锤底部的高压空气吹离孔底并通过潜孔锤钻杆与护筒之间的空隙排出孔口,直到完成引孔深度。在凿进的过程中,潜孔锤设备自带控制垂直度功能,能保证成孔的垂直度。

为了防止孔斜,冲击钻进中若发现反渣量少或冲击钻进效率低或孔壁不稳定时,应若干次短程提动钻具,以防坍塌掉块以至发生埋钻夹钻事故。冲击钻进至设计孔深后即打穿填石层,钻具可能垂直往下速度突然变化加快,此时应考虑停止冲击钻进,并将钻具往复上下提动至钻具能顺畅提出护筒孔口。为防止潜孔锤内进水,上下提动钻具时切莫停止供气。当冲击钻进中遇到卵砾石、漂石,回填石块大小不一地层时,卵砾石或回填石受钻具冲击挤压后,很可能滚动变位,甚至挤压、导向钻具钻头,极容易造成钻孔偏位,从而导致方桩难以打入或发生倾斜甚至断桩，在此区段地层中冲击钻孔施工中,开孔时要采取“一慢二低三轻压”的保守作法。要保持间接上下提动钻具,其目的是为防止坍塌掉块将钻杆抱死,另一方面是清除孔壁中不稳定的“探头石”以防夹钻。成孔注意事项遇孤石,停钻保

持供气,并短程轻压吊打、原位往复上下提动钻具此过程不少于三次。

  4、潜孔锤和护筒拔出

边旋转边向上提拉钻杆，利用外扩锤头底部的 4 个均布牙轮钻啮同时将护筒拔出。

5、成孔及桩孔检测

     成孔位置偏差50mm以内，并且不超过桩位设计值的5%；

     孔深偏差±100mm（保证穿过填石层）；

     成孔垂直度偏差在孔深的1%以内。

  6、潜孔锤钻机移位

确定成孔合格后将潜孔锤钻机移位让出引孔位置。

  7、方桩设计制作

根据厚密石块填海层的特殊地质条件，设计制作带钢桩尖的预制预应力高强混凝土实心方桩，方桩边长按设计要求选择，混凝土强度为C60，根据需要可将混凝土强度提高到C80，保护层厚度为50mm，桩长根据地勘报告和施工要求确定。

8、桩吊运

根据施工进度要求，将带钢桩尖的预制预应力高强混凝土实心方桩运至桩位，桩头在桩锤侧，桩尖向外，方便打桩机起吊，桩长身过长时，使用履带式起重机配合吊桩。

9、桩位复核

  打桩机就位前，需对桩孔位置进行复核，桩孔在允许偏差范围内的可以进入沉桩施工，否则应重新引孔。

10、打桩机就位

  移动打桩机，使打桩机桩锤对准桩孔位置。

11、沉桩

将桩锤提起，同时吊桩，使桩头进入到锤帽内，调整桩架，将桩尖对准桩孔并进入孔内，调整桩的垂直度,确保桩垂直度准确，不点火提锤靠自重锤击桩头，使桩尖入孔一定深度，稳定桩身后开始正常沉桩，沉桩过程中要使用重锤低打，控制供油量以减少锤击能量，逐渐加大冲击能量，最大落锤高度控制在3米以下，锤击频率控制在35—50/min以内，锤击沉桩至桩的入土深度和贯人度都符合设计要求时为止，

12、接桩

沉桩过程中如需要接桩，接桩应要求迅速，尽量缩短停打时间，如停打时间过长，则周围土壤恢复使桩不易打入。本实例采用焊接式桩头构造，用钢量较少，制造较方便。

13、送桩

桩头仍须继续沉入时，则需送桩。送桩器应具有足够的强度和刚度，其长度为桩锤可能达到的最低标高与预计桩顶沉入的标高之差，再加上适当的余量。送桩器刚度宜尽量接近桩身刚度，且应考虑能尽量减小上拔时的阻力；送桩器应与桩型相适应，桩帽宜套人桩顶30～40cm。送桩时，送桩过程中，应确保桩锤、送桩器和桩身在同一中心轴线上。

14、打桩机移位

移动打桩机，将打桩机移至下一桩位。

Claims (1)

1.一种厚密石块填海层预应力高强混凝土方桩施工方法，其特征在于，包括桩位测量、定位、引孔、沉桩施工步骤，其中：

(1)、引孔施工：采用潜孔锤钻进工艺,选择滦州重工的120型潜孔钻机，配套2台XHP1170空压机，潜孔锤直径小于方桩边长，优选地，方桩边长为600mm时，潜孔锤直径500mm，根据填海层地质情况，潜孔锤直径可按方桩边长的40%-90%选择，潜孔锤钻机就位后,调整好桩架垂直度,使钻具、动力头及孔位三点成一线,确保开孔垂直度准确，潜孔锤钻进过程中,钻头连续地对孔底碎石实行冲击凿进,石块在钻头冲击作用下破碎,破碎的石粉由通过钻杆中心的管路输送到潜孔锤底部的高压空气吹离孔底并通过潜孔锤钻杆与护筒之间的空隙排出孔口,直至引孔穿透填石层，将潜孔锤和护筒拔出，检测桩孔，确定合格后钻机移位让出引孔位置；

(2)、方桩选择：根据厚密石块填海层的特殊地质条件，设计制作带钢桩尖的预制预应力高强混凝土实心方桩，方桩边长按设计要求选择，混凝土强度为C60～C80，保护层厚度为50mm，桩长根据地勘报告和施工要求确定；

(3)、沉桩施工：打桩机移至桩位，将桩锤提起，同时吊桩，使桩头进入到锤帽内，调整桩架，将桩尖对准桩孔并进入孔内，调整桩的垂直度,确保桩垂直度准确，不点火提锤靠自重锤击桩头，使桩尖入孔一定深度，稳定桩身后开始正常沉桩，沉桩过程中要使用重锤低打，控制供油量以减少锤击能量，逐渐加大冲击能量，最大落锤高度控制在3米以下，锤击频率控制在35—50/min以内，锤击沉桩至桩的入土深度和贯人度都符合设计要求时为止，将打桩机移至下一桩位。