CN109235426A - 一种钻孔灌注桩施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻孔灌注桩施工工艺，所述施工工艺包括如下步骤：（1）围堰搭设：采用若干根锁口钢管桩进行围堰搭设；（2）地基处理：围堰下部回填黏土，上部回填砖渣，江侧围堰内进行水泥搅拌桩加固；（3）护筒沉放：采用振动锤将外护筒振沉至原泥面，然后采用旋挖钻钻孔至稳定黏土层再下放内护筒；（4）钻孔成孔：内护筒下放完毕，采用冲击钻正常钻进，根据地勘资料，当钻进至溶洞顶板以上2m时改用小冲程继续钻进，若溶洞漏浆则及时补浆回填；（5）下方钢筋笼及混凝土浇筑成桩；上述成孔后，进行一次清孔并下放钢筋笼，二次清孔并浇注混凝土，直至成桩。本发明施工工艺简单、施工成本低、效率高。
Description
技术领域
本发明涉及灌注桩施工技术领域，具体涉及一种钻孔灌注桩施工工艺。
背景技术
岩溶是指可溶性岩石中因喀斯特作用所形成的地下空间，溶洞在我国分布广泛，特别是云南、广西、贵州、湖南等地。在这些地区建造桥梁不可避免地会遇到岩溶发育条件下桥梁桩基如何有效施工的难题。
王海怀以肇庆大桥为例强调前期地质勘察掌握溶洞参数的重要性，并采取钻埋多层护筒变级振沉工艺保证成桩质量[1]；夏林等人针对桩基施工时基岩裂隙发育且溶洞形式多样的问题，提出防渗灌浆、扩孔钻头等解决方法[2]；方小睿等人对轻微溶洞、一般溶洞、复杂溶洞分别提出钻孔成桩的技术要点，特别是复杂溶洞其处理重点是全护筒跟进至岩层，防止露浆导致覆盖层塌孔[3]；戴祖生等人针对特殊溶洞地段采用桩周覆盖层旋喷帷幕压浆处理工艺防止覆盖层塌孔事故[4]；李武军等人根据溶洞特征和填充情况将溶洞分为四类，并针对不同类型的溶洞提出黏土回填、灌砂压浆、护筒跟进等解决措施[5]；汪小东等人分析了岩溶地质钻孔成桩的施工难点，其解决方案以控制泥浆比重和回填土方片石为主[6]；张烨等人针对海域岩溶地质分析漏浆塌孔的主要原因，并采取逐孔超前钻探、控制泥浆指标、保持水头高差、设置长护筒等措施[7]；由瑞凯等人以沌口长江公路大桥为例提出了导向平台的安装方法，并且详细论述溶洞条件冲击成孔发生埋钻的处理方法[8]。
上述文献对岩溶地质钻孔成桩技术进行了有益探索，但是对于桥梁基础临水作业如何搭设施工平台涉及较少，并且在溶洞发育条件下施工钻孔灌注桩不仅要保证安全也需要更高效、更经济的优化方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种施工工艺简单、施工成本低、效率高的钻孔灌注桩施工工艺。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种钻孔灌注桩施工工艺，所述施工工艺包括如下步骤：
（1）围堰搭设：采用若干根锁口钢管桩进行围堰搭设；
（2）地基处理：围堰下部回填黏土，上部回填砖渣，江侧围堰内进行水泥搅拌桩加固；
（3）护筒沉放：采用振动锤将外护筒振沉至原泥面，然后采用旋挖钻钻孔至稳定黏土层再下放内护筒；
（4）钻孔成孔：内护筒下放完毕，采用冲击钻正常钻进，当钻进至溶洞顶板以上2m时改用小冲程继续钻进，若溶洞漏浆则及时补浆回填；
（5）下方钢筋笼及混凝土浇筑成桩；上述成孔后，进行一次清孔并下放钢筋笼，二次清孔并浇注混凝土，直至成桩。
在本发明的一个实施例中，步骤（1）中的围堰的直径为40m，围堰内部设有支撑装置。在本发明的一个实施例中，步骤（2）中需在围堰内局部施作直径500mm水泥搅拌桩，桩底深入原泥面不少于0.5m。
在本发明的一个实施例中，步骤（3）中采用振动锤将外护筒下沉至原泥面1m，采用旋挖钻先期钻孔至稳定粉质粘土层2m在下放内护筒，外护筒直径3.4m，内护筒直径3.2m。
在本发明的一个实施例中，步骤（4）中，钻孔过程中若冲击钻的钢丝绳出现左右摇摆，表明遇到斜面岩或垂直半面岩，应及时回填黄土、片石，并用钻头反复打密，一边挤石造壁，一边削除岩面，直到全部钻进基岩层。
在本发明的一个实施例中，溶洞回填时抛填黄土、片石充塞溶洞空隙，并迅速补灌泥浆，待泥浆液面稳定且不再下降后，继续短冲程挤密钻进。
在本发明的一个实施例中，黄土、片石按照1:1至3:1比例回填，抛填时先填片石、再填黄土、最后再填片石。
在本发明的一个实施例中，溶洞发生漏浆时还需采用下设内护筒支护桩周土体以保持稳定，内护筒下放至粉质粘土层2m。
在本发明的一个实施例中，步骤（5）中在一次清孔之前还需进行检孔，采用探笼进行进行检孔，将探笼放入孔内以探笼能上下顺利通过为准，若孔斜严重应抛填黄土、片石重新钻进。
在本发明的一个实施例中，一次清孔、二次清孔均采用泥浆分离器，需确保含砂率≤2%，泥浆比重1.15。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
地基处理时采用分步钻孔替代冲击钻同步施工，可降低冲击钻同步施工对围堰结构的冲击以及显著加快施工进度、缩短工期；在溶洞漏浆时采用单层钢护筒下放至稳定粉质粘土层2m，并回填黄土、片石，进一步预防了粉砂层漏浆塌孔，且提高了粉砂层漏浆塌孔的处理效率；采用单层钢护筒而非多层钢护筒，此方案在保证安全的前提下显著减少施工措施费。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明围堰安装示意图；
图2为本发明围堰内水泥搅拌桩加固平面布置图；
图中数字和字母所表示的相应部件名称：
10、围堰 11、锁口钢管桩 20、支撑组件 21、支撑桩 22、水平支撑杆 23、撑杆24、围杆 25、斜杆。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1和图2所示，本发明公开了一种钻孔灌注桩施工工艺，施工工艺包括如下步骤：（1）围堰搭设；（2）地基处理；（3）护筒沉放；（4）钻孔成孔以及（5）下方钢筋笼及混凝土浇筑成桩。
（1）围堰搭设：采用锁口钢管桩进行围堰搭设，根据实际需要设定围堰的顶标高、底标高、直径；本发明中围堰的直径为40m，围堰顶标高+36.0m，底标高+10.0m，围堰的直径需保证相邻桩基施工净距为5m以上，使得施工时各桩基之间不相互干涉，提高施工效率；再者，为了提高围堰的稳定性，在围堰10内部设有支撑装置，支撑装置由4个支撑组件20构成，每相邻支撑组件之间呈垂直设置；支撑组件若干根支撑桩21、设置在支撑桩上水平支撑杆22、若干撑杆23、若干围杆24以及若干斜杆25组成，若干根支撑桩21的下端设置在地基上，且呈一条直线设置，水平支撑杆22设置在支撑桩上，其两端分别与围堰10的锁口钢管桩11连接，围杆24设置在围堰内壁上且沿围堰圆周方向设置，撑杆23的一端设置在围杆24上，另一端设置在水平支撑杆22上；斜杆25的一端设置在围杆24上，另一端设置在水平支撑杆22上，斜杆25位于两相邻的撑杆23之间；4个水平支撑杆21连接在一起形成正方形结构；水平支撑杆21、撑杆23、斜杆25之间组成三角支撑结构，撑杆23、斜杆25、围杆24之间组成三角支撑结构；上述三角支撑结构提高了支撑装置的稳定性，进一步牢牢固定了围堰，提高了围堰的稳定性。围堰分为陆地区域和水上区域，根据现场水陆区位将钢管桩分为水上打桩区和陆上打桩区两个区域；水上采用100t起重船配合APE200-6振动锤顺圆弧单向打设，陆上采用120t履带吊配合APE200-6振动锤沿圆弧对向打设，最后十根桩根据桩位偏差及时纠偏，保证钢管桩顺利闭合。同时为保证闭合质量，在合拢桩位置施作两排直径800mm高压旋喷桩，桩中心间距600mm，桩顶标高+33.0m，桩底标高+10.0m，共计19根。然后安装围堰内第一道双拼H400围檩并抽水回填。围堰内侧下部回填粘土，上部2m范围内回填砖渣或砂砾石；围堰外侧填筑砖渣或砂砾石至+27.0m，不填筑粘土防止浸水下沉。至此，完成施工平台锁口钢管桩围堰搭设。
（2）地基处理：围堰下部回填黏土，上部回填砖渣，江侧围堰内进行水泥搅拌桩加固；围堰内局部施作直径500mm水泥搅拌桩，桩底深入原泥面不少于0.5m。
（3）护筒沉放：先下放若干个外护筒，外护筒直径3.4m，采用免共振DZP150振动锤下沉至原泥面1m，以减少护筒振沉对围堰结构的影响，原泥面为原始地面；然后在外护筒内侧下放内护筒，内护筒直径3.2m，采用XR60D旋挖钻先期钻孔至稳定粉质粘土层2m，泥浆护壁（泥浆池选用临近外护筒），再辅以80t履带吊或100t起重船完成内护筒下放。
（4）钻孔成孔：内护筒下放完毕，采用冲击钻正常钻进，当钻进至溶洞顶板以上2m时改用小冲程继续钻进，若溶洞漏浆则及时补浆回填，由于围堰内基岩面起伏大，钻孔过程中当冲击钻的钢丝绳出现明显的左右摇摆，表明遇到斜面岩或垂直半面岩，应及时回填黄土、片石（以片石为主，直径15-30cm），并用钻头反复打密，一边挤石造壁，一边削除岩面，直到全部钻进基岩层；当冲击钻正常钻进至溶洞顶板以上2m时，此时冲击钻应轻锤慢打严格控制冲程与进尺，一般要求冲程在50cm左右，以达到孔壁圆滑坚固的效果；当冲击钻小冲程钻进至溶洞发生严重漏浆时，应即刻抛填黄土、片石，黄土、片石按照3:1或2：1比例回填，抛填时先填片石、再填黄土、最后再填片石，并迅速补灌优质泥浆（1.3-1.5）；待泥浆液面稳定且不再下降后，继续短冲程挤密钻进，直至钻进至设计标高；如果溶洞呈串珠式发育，则需要重复上述操作直至设计标高。
串珠式溶洞的传统处理方式为多层护筒跟进，即在钻进过程中下放多层不同直径的钢护筒，防止溶洞漏浆引发的塌孔事故。而本工程采用内护筒下放至稳定粉质粘土层2m，主要预防粉砂层漏浆塌孔；考虑溶洞埋深和桩基孔径较大，孔内泥浆充足且溶洞孔壁挤密良好，所以只要及时补浆下层土质发生塌孔的可能性很小。因此，施工中采用单层钢护筒而非多层护筒，此方案在保证安全的前提下显著减少施工措施费。
（5）下方钢筋笼及混凝土浇筑成桩；上述成孔后，用外径大于钢筋笼直径5cm，长度为孔径5倍的探笼（检孔器）进行检孔，以探笼能上下顺利通过钻孔为准，若孔斜严重应抛填黄土、片石重新钻进；清孔采用泥浆分离器，确保含砂率≤2%，泥浆比重1.15（防止溶洞新造壁塌孔）；用测锤法检查沉渣厚度，符合要求后安装钢筋笼，进行第二次清孔；桩基水下混凝土浇筑应满足首灌量要求，本发明中采用3m3料斗连续不间断浇筑，导管埋深控制在2-6m，末批混凝土浇筑面应高于桩顶标高1m；至此，完成岩溶地质的钻孔灌注桩施工。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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[8] 由瑞凯, 李芳武, 张延河,等. 岩溶区大直径钻孔灌注桩施工技术[J]. 施工技术, 2017(20)。
Claims (10)
1.一种钻孔灌注桩施工工艺，其特征在于，所述施工工艺包括如下步骤：
（1）围堰搭设：采用若干根锁口钢管桩进行围堰搭设；
（2）地基处理：围堰下部回填黏土，上部回填砖渣，江侧围堰内进行水泥搅拌桩加固；
（3）护筒沉放：采用振动锤将外护筒振沉至原泥面，然后采用旋挖钻钻孔至稳定黏土层再下放内护筒；
（4）钻孔成孔：内护筒下放完毕，采用冲击钻正常钻进，当钻进至溶洞顶板以上2m时改用小冲程继续钻进，若溶洞漏浆则及时补浆回填；
（5）下方钢筋笼及混凝土浇筑成桩；上述成孔后，进行一次清孔并下放钢筋笼，二次清孔并浇注混凝土，直至成桩。
2.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩施工工艺，其特征在于，步骤（1）中的围堰的直径为40m，围堰内部设有支撑装置。
3.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩施工工艺，其特征在于，步骤（2）中需在围堰内局部施作直径500mm水泥搅拌桩，桩底深入原泥面不少于0.5m。
4.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩施工工艺，其特征在于，步骤（3）中采用振动锤将外护筒下沉至原泥面1m原始地面，采用旋挖钻先期钻孔至稳定粉质粘土层2m在下放内护筒，外护筒直径3.4m，内护筒直径3.2m。
5.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩施工工艺，其特征在于，步骤（4）中，钻孔过程中若冲击钻的钢丝绳出现左右摇摆，表明遇到斜面岩或垂直半面岩，应及时回填黄土、片石，并用钻头反复打密，一边挤石造壁，一边削除岩面，直到全部钻进基岩层 。
6.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩施工工艺，其特征在于，溶洞回填时抛填黄土、片石充塞溶洞空隙，并迅速补灌泥浆，待泥浆液面稳定且不再下降后，继续短冲程挤密钻进。
7.根据权利要求6所述的一种钻孔灌注桩施工工艺，其特征在于，黄土、片石按照1:1至3:1比例回填，抛填时先填片石、再填黄土、最后再填片石。
8.根据权利要求6所述的一种钻孔灌注桩施工工艺，其特征在于，溶洞发生漏浆时还需采用下设内护筒支护桩周土体以保持稳定，内护筒下放至粉质粘土层2m。
9.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩施工工艺，其特征在于，步骤（5）中在一次清孔之前还需进行检孔，采用探笼进行进行检孔，将探笼放入孔内以探笼能上下顺利通过为准，若孔斜严重应抛填黄土、片石重新钻进。
10.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩施工工艺，其特征在于，一次清孔、二次清孔均采用泥浆分离器，需确保含砂率≤2%，泥浆比重1.15。
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