CN112281880A - 一种复杂地层长螺旋引孔插打锁口钢管桩围堰的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复杂地层长螺旋引孔插打锁口钢管桩围堰的施工方法。本发明包括以下步骤：1)场地平整、钻机就位：长螺旋钻机操作场地位于湿软河床，就位前对场地进行换填压实，并铺设钢板，以便钻机就位，并根据钻孔深度配备相应数量的钻杆，保证钻孔施工；2)定位放线及钻机就位：采用全站仪对围堰四个角点进行放样，撒白灰确定锁口桩位置，钻机就位，完成钻杆垂直度校正及钻头中心对中，下方钻机前端桅杆下部单个及机身尾部的两个支撑油缸，其与双履带共同承担机身重量及施工过程的荷载，然后复测对中点，查看有无偏差；3)引孔施工：引孔采用长螺旋钻进，钻进过程中通过螺杆将渣土带出至河床，将渣土倒运至围堰外，引孔至设计深度后即可提升钻杆；4)钢管桩沉桩施工。本发明采用长螺旋引孔仅需钻机松土，无需成孔，无需泥浆，根据不同土层可灵活调整，环境污染小且经济高效。

Description

一种复杂地层长螺旋引孔插打锁口钢管桩围堰的施工方法

技术领域

本发明属于锁口钢管桩围堰深基坑施工领域，具体涉及一种复杂地层长螺旋引孔插打钢管桩围堰的施工方法。

背景技术

近年来，我国基础设施建设进入快速发展时期，桥梁施工技术也在不断创新，随着北方地区桥梁工程建设的发展，特别为适应北方地区密实砂卵石、硬质黏土层等特殊地层构造采用的复杂桥梁设计，对围堰技术要求也越来越高。为保证水中承台的施工质量安全，我国深水基础修建过程中采用的施工方法也各有所不同，其中主要采取的围堰结构形式有：钢板桩围堰、钢套箱围堰、锁口钢管桩围堰等。钢板桩围堰适应于砂性土、粘性土、碎石土及风化岩石等河床的深水基础，由于钢板桩具有施工速度快、防水性能好、可重复利用等诸多优点,被广泛应用于修建桥梁深水基础时的围堰工程。套箱围堰和双壁钢围堰主要适应于流速小于2m/s，埋置不深的水中基础及修建桩基承台，主要形式有圆形或椭圆形，要求套箱下沉至要求标高时，垂直度满足要求，以增加整体稳定性，同时，围堰本身自重较大，需要大型的起重设备辅助安装和其他措施已达到要求位置。

深水桥梁基础施工应根据各自桥梁基础不同的水文、地质、材料以及设备等条件，综合考虑各种因素进行比选。当前深水围堰技术中的钢板桩和双壁钢围堰技术是比较常用的施工方法，近年来公路、铁路大规模、高标准建设中，大型钢板桩围堰的技术创新体现了又好又快的建设理念，因而，未来的建设基础和水利工程将会在安全、环保、高效的理念下，保护土地资源条件的制约下，钢板桩围堰施工将会迎来长效的发展。

然而，钢板桩由于其自身长度一般最长为18m，对于深基坑钢板桩自身接长困难，针对卵石粒径大、强度高、硬质黏土层地区，钢板桩底口无法嵌入，常规的钢板桩施工方法，无法将钢板桩顺利、稳定的插打进水下河床中。

对于水下深基坑围堰往往采用锁口钢管桩围堰施工，锁口钢管桩加工制作简单、快速。钢管、型钢采用厂制成品钢管，能快速购置；钢管和锁扣之间的焊接工艺要求不高，工作量少。钢管桩相对于钢板桩围堰刚度大，所需要的围檩层数少，单次可开挖深度更大，围堰加撑、拆撑转换次数减少，方便开挖，施工效率更高。

锁口钢管桩围堰一般采用振动锤下沉，但是如果地层中有卵石层、硬质粉质黏土层等地质复杂地层，单靠振动锤是无法将钢管桩插打至设计标高位置。

现有技术存在以下不足之处：

1、钢管桩插打主要适用于松软淤泥土层，对于砂卵石地层及应质黏土层无有效的插打措施。

2、旋挖钻成孔采用泥浆护壁，泥浆外运综合成本较高，泥浆成孔不满足现场文明施工要求。

3、水刀射水辅助施工更适宜于钢板桩围堰，钢管桩直径较大，且需要穿过细砂层，水刀射水效率较低，不能满足工期要求。

发明内容

为解决上述不足，本发明的目的是提供一种钢围堰引孔施工方法，针对砂卵石、硬质黏土地层、常规振动沉桩无法插打至设计高程，尤其适用于北方地区施工工期紧张，地层参数相对南方地区复杂，振动锤无法通过振动液化卵石、黏土层，导致桩体无法下沉至设计高程的钢管桩围堰工程。

本发明的技术解决方案是：本发明为一种复杂地层长螺旋引孔插打锁口钢管桩围堰的施工方法，其特殊之处在于：该方法包括以下步骤：

1)场地平整、钻机就位：长螺旋钻机操作场地位于湿软河床，就位前对场地进行换填压实，并铺设钢板，以便钻机就位，并根据钻孔深度配备相应数量的钻杆，保证钻孔施工；

2)定位放线及钻机就位：采用全站仪对围堰四个角点进行放样，撒白灰确定锁口桩位置，钻机就位，完成钻杆垂直度校正及钻头中心对中，下方钻机前端桅杆下部单个及机身尾部的两个支撑油缸，其与双履带共同承担机身重量及施工过程的荷载，然后复测对中点，查看有无偏差；

3)引孔施工：引孔采用长螺旋钻进，钻进过程中通过螺杆将渣土带出至河床，将渣土倒运至围堰外，引孔至设计深度后即可提升钻杆；

4)钢管桩沉桩施工：

4.1)每个桩位引孔三个，每个桩位引孔完成后，采用振动锤震动下沉钢管桩；

4.2)振动前先施工上下两层导向架，震动沉桩时，先将钢管桩对准桩位，振动下沉；

4.3)振动下沉过程中在相互垂直的两个方向利用测锤随时观测钢管桩垂直度，直至插打至设计高程。

优选的，步骤4)之后还包括步骤5)引孔后仍然不能插打到位的钢管桩，拔出后继续引孔松土后，再行插打直至设计高程。

优选的，步骤5)中钢管桩仍不能插打至设计高程时，拔出后增加引孔个数，直至钢管桩可插打至设计高程。

优选的，步骤4)中如插打高程距离设计高程2-3m时无法继续灌入，此时拔出困难，可利用小型高压旋喷桩机在钢管桩四周进行洗孔，洗孔后继续插打。

优选的，步骤4)中，如插打高程距离设计高程2-3m时无法继续灌入，此时拔出困难，可搭设施工作业平台，利用小型高压旋喷机在钢管桩内进行洗孔，可利用小型高压旋喷桩机在钢管桩四周进行洗孔，洗孔后继续插打。

优选的，步骤4.2)中在钢管桩插打前，为保证钢管桩插打位置的准确性与垂直度，需设置双层双侧导向架进行限位：第一层限位从栈桥焊接挑梁后焊接横向工字钢，第二层导向在钢护筒上焊接挑梁后焊接导梁实现，挑梁利用22a工字钢焊接而成，导梁利用HN450型钢焊接而成；其中首根钢管桩的垂直度至关重要，关系到其他所有钢管桩的垂直度，第一根钢管桩每层导向需焊接4个方向限位，以保证垂直就位。

优选的，步骤4.2)中吊机的主钩吊住锁口钢管桩上口、副钩吊住下口同时提升使钢管桩悬空，然后主钩继续提升直至钢管桩垂直，最后松脱副钩，将钢管桩顺导向架***引孔内。

优选的，步骤4.3)中钢管桩沉入引孔内稳定后，利用履带吊吊装振动锤至桩顶夹紧钢管桩，复测钢管桩位及垂直度后开始锤击，锤击时时刻观测钢管桩垂直度。

优选的，步骤4.3)中第一根钢管桩沉入后的垂直度影响到整个围堰其它钢管桩的垂直度，其打入时要缓慢进行，打入到设计深度一半时暂停沉桩，检查身的垂直度是否在0.5％以内，如满足要求则继续开启振动锤沉桩，否则拔出重打，其它的钢管桩在定位架和锁口的共同作用下，不会产生较大偏差，只需每插打15—20根作一次检查，保证桩身的垂直度在1％L以内即可。

优选的，步骤4.3)中钢管桩围堰合龙前，在插打至最后4～5根桩时，测量缺口的宽度，准确计算出合龙桩的外径，加工大小合适的钢管桩运至施工现场插打。

优选的，长螺旋钻机采用履带式行走机构。

优选的，钢管桩插打利用履带吊配合电驱振动锤插打。

本发明相较现有技术具有以下优点：

1、本围堰锁口钢管桩采用大直径钢管，射水范围无法达到钢管直径、且射水施工对于细砂层等施工效率较低，而旋挖钻成孔需要泥浆护壁等，不满足现场文明施工要求，长螺旋引孔施工方法简单快速，环境污染小。

2、长螺旋引孔仅需钻机松土，无需成孔，无需泥浆，根据不同土层可灵活调整，钢管桩灌入难度较大土质可加密或在管桩周围继续松土，不会造成机械施工浪费的情况出现。

3、长螺旋引孔仅需机械设备投入，相比其他施工方式无其他任何投入，是一种经济高效的施工方式。

附图说明

图1为本发明的围堰引孔平面布置图。

具体实施方式

现结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步说明。

参见图1,本发明为一种复杂地层长螺旋引孔插打锁口钢管桩围堰的施工方法，主要包括如下步骤：

1)场地平整、钻机就位：长螺旋钻机操作场地位于湿软河床，就位前对场地进行换填压实，并铺设钢板，以便钻机就位，并根据钻孔深度配备相应数量的钻杆，保证钻孔施工；

2)定位放线及钻机就位：采用全站仪对围堰四个角点进行放样，撒白灰确定锁口桩位置，钻机就位，完成钻杆垂直度校正及钻头中心对中，下方钻机前端桅杆下部单个及机身尾部的两个支撑油缸，其与双履带共同承担机身重量及施工过程的荷载，然后复测对中点，查看有无偏差；

3)引孔施工：引孔采用长螺旋钻进，钻进过程中通过螺杆将渣土带出至河床，现场配备一台小型挖机将渣土倒运至围堰外，引孔至设计深度后即可提升钻杆；

4)钢管桩沉桩施工：每个桩位引孔三个，每个桩位引孔完成后，采用振动锤震动下沉钢管桩，振动前先施工上下两层导向架，震动沉桩时，先将钢管桩对准桩位，振动下沉，振动下沉过程中在相互垂直的两个方向利用测锤随时观测钢管垂直度，直至插打至设计高程。

在上述方案中，引孔后仍然不能插打到位的钢管桩，拔出后继续引孔松土后，再行插打直至设计高程。

在上述方案中，长螺旋钻机采用履带式行走机构。

在上述方案中，钢管桩插打利用履带吊配合电驱振动锤插打。

在上述方案中，钢管仍不能插打至设计高程时，拔出后增加引孔个数，直至钢管可插打至设计高程。

在上述方案中，如插打高程距离设计高程2-3m时无法继续灌入，此时拔出困难，可利用小型高压旋喷桩机在钢管四周进行洗孔，洗孔后继续插打。

在上述方案中，如果施工现场条件允许，可搭设施工作业平台，利用小型高压旋喷机在钢管内洗孔，可同样达到效果。

在上述方案中，在钢管桩插打前，为保证钢管桩插打位置的准确性与垂直度，需设置双层双侧导向架进行限位。第一层限位从栈桥焊接挑梁后焊接横向工字钢，第二层导向在钢护筒上焊接挑梁后焊接导梁实现，挑梁利用22a工字钢焊接而成，导梁利用HN450型钢焊接而成。首根钢管的垂直度至关重要，关系到其他所有钢管的垂直度，第一根钢管每层导向需焊接4个方向限位，以保证垂直就位。

在上述方案中，吊机的主钩吊住锁口钢管桩上口、副钩吊住下口同时提升使钢管桩悬空，然后主钩继续提升直至钢管桩垂直，最后松脱副钩，将钢管顺导向架***引孔内。

在上述方案中，钢管沉入引孔内稳定后，利用履带吊吊装振动锤至桩顶夹紧钢管，复测钢管桩位及垂直度后开始锤击，锤击时时刻观测钢管垂直度。

在上述方案中，第一根钢管桩沉入后的垂直度影响到整个围堰其它钢管桩的垂直度，其打入时要缓慢进行，打入到设计深度一半时暂停沉桩，检查身的垂直度是否在0.5％以内，如满足要求则继续开启振动锤沉桩，否则拔出重打。

在上述方案中，其它的钢管桩在定位架和锁口的共同作用下，一般不会产生较大偏差，只需每插打15—20根作一次检查，保证桩身的垂直度在1％L以内即可。

在上述方案中，钢管桩围堰合龙前，在插打至最后4～5根桩时，测量缺口的宽度，准确计算出合龙桩的外径，加工大小合适的钢管桩运至施工现场插打。在上述方案中，锁口钢管桩插打合龙后，边开挖边支护，直到设计标高，浇筑封底混凝土，为承台施工提供干环境。

以上，仅为本发明公开的具体实施方式，但本发明公开的保护范围并不局限于此，本发明公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种复杂地层长螺旋引孔插打锁口钢管桩围堰的施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)场地平整、钻机就位：长螺旋钻机操作场地位于湿软河床，就位前对场地进行换填压实，并铺设钢板，以便钻机就位，并根据钻孔深度配备相应数量的钻杆，保证钻孔施工；

2)定位放线及钻机就位：采用全站仪对围堰四个角点进行放样，撒白灰确定锁口桩位置，钻机就位，完成钻杆垂直度校正及钻头中心对中，下方钻机前端桅杆下部单个及机身尾部的两个支撑油缸，其与双履带共同承担机身重量及施工过程的荷载，然后复测对中点，查看有无偏差；

3)引孔施工：引孔采用长螺旋钻进，钻进过程中通过螺杆将渣土带出至河床，将渣土倒运至围堰外，引孔至设计深度后即可提升钻杆；

4)钢管桩沉桩施工：

4.1)每个桩位引孔三个，每个桩位引孔完成后，采用振动锤震动下沉钢管桩；

4.2)振动前先施工上下两层导向架，震动沉桩时，先将钢管桩对准桩位，振动下沉；

4.3)振动下沉过程中在相互垂直的两个方向利用测锤随时观测钢管垂直度，直至插打至设计高程。

2.根据权利要求1所述的复杂地层长螺旋引孔插打锁口钢管桩围堰的施工方法，其特征在于：所述步骤4)之后还包括步骤5)引孔后仍然不能插打到位的钢管桩，拔出后继续引孔松土后，再行插打直至设计高程。

3.根据权利要求2所述的复杂地层长螺旋引孔插打锁口钢管桩围堰的施工方法，其特征在于：所述步骤5)中钢管仍不能插打至设计高程时，拔出后增加引孔个数，直至钢管可插打至设计高程。

4.根据权利要求1所述的复杂地层长螺旋引孔插打锁口钢管桩围堰的施工方法，其特征在于：所述步骤4)中如插打高程距离设计高程2-3m时无法继续灌入，此时拔出困难，可利用小型高压旋喷桩机在钢管四周进行洗孔，洗孔后继续插打。

5.根据权利要求1所述的复杂地层长螺旋引孔插打锁口钢管桩围堰的施工方法，其特征在于：所述步骤4)中，如插打高程距离设计高程2-3m时无法继续灌入，此时拔出困难，可搭设施工作业平台，利用小型高压旋喷机在钢管内进行洗孔，可利用小型高压旋喷桩机在钢管四周进行洗孔，洗孔后继续插打。

6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的复杂地层长螺旋引孔插打锁口钢管桩围堰的施工方法，其特征在于：所述步骤4.2)中在钢管桩插打前，为保证钢管桩插打位置的准确性与垂直度，需设置双层双侧导向架进行限位：第一层限位从栈桥焊接挑梁后焊接横向工字钢，第二层导向在钢护筒上焊接挑梁后焊接导梁实现，挑梁利用22a工字钢焊接而成，导梁利用HN450型钢焊接而成；其中首根钢管的垂直度至关重要，关系到其他所有钢管的垂直度，第一根钢管每层导向需焊接4个方向限位，以保证垂直就位。

7.根据权利要求6所述的复杂地层长螺旋引孔插打锁口钢管桩围堰的施工方法，其特征在于：所述步骤4.2)中吊机的主钩吊住锁口钢管桩上口、副钩吊住下口同时提升使钢管桩悬空，然后主钩继续提升直至钢管桩垂直，最后松脱副钩，将钢管顺导向架***引孔内。

8.根据权利要求7所述的复杂地层长螺旋引孔插打锁口钢管桩围堰的施工方法，其特征在于：所述步骤4.3)中钢管沉入引孔内稳定后，利用履带吊吊装振动锤至桩顶夹紧钢管，复测钢管桩位及垂直度后开始锤击，锤击时时刻观测钢管垂直度。

9.根据权利要求8所述的复杂地层长螺旋引孔插打锁口钢管桩围堰的施工方法，其特征在于：所述步骤4.3)中第一根钢管桩沉入后的垂直度影响到整个围堰其它钢管桩的垂直度，其打入时要缓慢进行，打入到设计深度一半时暂停沉桩，检查身的垂直度是否在0.5％以内，如满足要求则继续开启振动锤沉桩，否则拔出重打，其它的钢管桩在定位架和锁口的共同作用下，不会产生较大偏差，只需每插打15—20根作一次检查，保证桩身的垂直度在1％L以内即可。

10.根据权利要求9所述的复杂地层长螺旋引孔插打锁口钢管桩围堰的施工方法，其特征在于：所述步骤4.3)中钢管桩围堰合龙前，在插打至最后4～5根桩时，测量缺口的宽度，准确计算出合龙桩的外径，加工大小合适的钢管桩运至施工现场插打。

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