CN112663600A - 一种富水砂质地层钻孔灌注桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种富水砂质地层钻孔灌注桩施工方法，步骤如下：清理现场，钻机移动到施工地点就位准备；钻机引孔，使用钻机下钻第一阶段引孔，清理孔底及孔壁；护筒下沉，将护筒放置在引孔中，至引孔底部；钻机成孔，钻机更换钻头后重新就位，施钻至设计桩底标高；钢筋笼安装，将制作好的钢筋笼下放至孔内，钢筋笼分节安装；混凝土灌注，通过导管向孔内灌注混凝土；拔出护筒，通过机械设备拔出护筒，拔出护筒过程中，应匀速操作，护筒拔出应保持垂直，在施工人员指挥下完成，保证护筒垂直度。本申请采用全长钢护筒进行护壁，钻孔过程中不采用膨润土或化学泥浆护壁，可以有效避免塌孔、缩孔，提高成桩质量的同时，不会对地下水造成污染。

Description

一种富水砂质地层钻孔灌注桩施工方法

技术领域

本申请涉及灌注桩施工的领域，尤其是涉及一种富水砂质地层钻孔灌注桩施工方法。

背景技术

富水砂质地层具有高含水量、高压缩性、低强度、低渗透性等特性，成孔过程中容易造成塌孔、扩孔现象，其成孔的质量很难保证，且成孔效率低。

因为地质情况较差，为了保证桥梁稳定，避免承台、墩身不均匀沉降的问题，对于钻孔灌注桩的成桩质量有着较高的要求，需要在恶劣的地址环境中避免塌孔、缩颈、扩颈以及孔底涌土等问题。

现有施工中，常采用反循环回旋钻机在软土地层上进行钻孔灌注桩的成孔施工，很难解决成孔塌孔、扩孔的问题，造成钻孔灌注中成桩质量差。

发明内容

为了提高钻孔灌注中成桩的质量，本申请提供富水砂质地层钻孔灌注桩施工方法。

本申请提供的一种富水砂质地层钻孔灌注桩施工方法，采用如下的技术方案：

一种富水砂质地层钻孔灌注桩施工方法，包括以下步骤：

清理现场，钻机移动到施工地点就位准备；

钻机引孔，使用钻机下钻第一阶段引孔，清理孔底及孔壁；

护筒下沉，将护筒放置在引孔中，至引孔底部，扶正护筒，借助机械设备将护筒向下锤击至设计深度，靠自重护筒无法下沉时，开启振动锤加压下沉，如遇阻力无法下沉，应查明原因后继续操作，不能强行加压；

钻机成孔，钻机更换钻头后重新就位，施钻至设计桩底标高；

钢筋笼安装，将制作好的钢筋笼下放至孔内，钢筋笼分节安装，当最后一节钢筋笼安装前，将筒口卡箍安装在护筒内，确保钢筋笼居中；

混凝土灌注，通过导管向孔内灌注混凝土，当孔内混凝土面进入钢筋笼1-2m后，提升导管减小导管埋置深度，增大钢筋笼在下层混凝土中的埋置深度，每灌注一段混凝土，提升一段导管；

拔出护筒，通过机械设备拔出护筒，拔出护筒过程中，应匀速操作，护筒拔出应保持垂直，在施工人员指挥下完成，保证护筒垂直度。

可选的，施工前用施工机械对施工点进行场地平整，清除地表杂物，并根据需要碾压或换填；按桩位设计图纸要求，测设桩位并做好标记，以桩位为中心用白灰画圆，对桩位复核无误后方可开孔；钻机安装过程中使用全站仪测量定位，要求钻头中心对准圆圈中心，圆圈中心要求与桩基设计中心一致。

通过采用上述技术方案，平整场地、测设桩位和钻头定位，均为钻孔提供了良好的环境，从而减少了钻孔过程中的意外情况发生，提高了钻孔的位置精度和垂直度。

可选的，钻机引孔选用钻头为800mm及以上钻头，引孔深度至3-5m，无法钻穿的障碍物应采用挖掘设备挖出。

通过采用上述技术方案，引孔的深度适宜，便于调整钻孔方向，方便护筒的***和方向的调整，也便于清除石块等障碍物。

可选的，采用10-12mm壁厚钢管作为护筒，最下面一节护筒开口设置刃脚，减小护筒下放的阻力，保证护筒顺利下放到位。

通过采用上述技术方案，护筒采用较厚的钢板，结构强度高，耐磨性好，在向地层内锤击时，不容易发生变形，最下端的护筒端部设置的刃脚，能够减小护筒下移时受到的阻力，方便护筒快速下沉，提高工程的施工效率。

可选的，钻机成孔采用800mm以下的钻头，与护筒内壁之间留有足够的间隙，避免钻伤护筒。

通过采用上述技术方案，钻成孔钻头直径小于钻引孔钻头，便于在护筒内下钻，避免钻头与护筒接触，同时保护钻头和护筒。

可选的，钻孔完成后，需要向钻孔内注水，根据地下水位高度和桩体直径计算出注水量，选取合适功率的水泵，确保在钻机提升过程中能完成注水工作；钻机提离孔底的同时，向孔内注水，当孔内液面与地下水位平齐后停止注水，并将钻头完全提离桩孔。

通过采用上述技术方案，在钻头提离孔底的同时对孔内进行注水，直至孔内水位与地下水位面平齐，通过孔内水压力与土体中地下水压力相互平衡，从而避免地下水压力过大导致护筒底部土体上涌。

可选的，钢筋笼统一在钢筋预制场分节制作，各节间的主筋采用机械连接，在同截面内接头数不得大于50％，接头错开距离大于35d；两根需连接的主筋端部经滚轧工艺加工成直螺纹，然后通过相应的连接套筒用管钳或扳手把两根主筋相互连接形成钢筋接头。

通过采用上述技术方案，能够保证上下两节钢筋笼之间的连接强度，由于接头数量减少，在钢筋笼下放过程中，降低相邻两个钢筋笼之间的连接难度，提高钢筋笼安装效率。

可选的，钢筋笼安装及导管安装完成后，进行孔深测量，确定桩底沉渣厚度及泥浆指标，采用气举反循环方法进行二次清孔，确保孔内泥浆被更换3 次。

通过采用上述技术方案，能够更好的清除孔底的泥浆和漂浮沙粒，提高灌注桩的灌注质量。

可选的，导管上端接上集料漏斗，漏斗口放置一球塞，从储料斗内放下混凝土至集料漏斗内装满，此时即可拨球，拨球的同时应保证储料斗内的混凝土连续不断地流下充满导管内实施封底；拨球后，拌和站持续不断地供给混凝土，混凝土的坍落度控制在18～22cm，初疑时间15-18h左右；浇筑过程中控制导管埋深在2～6m之间。

通过采用上述技术方案，能够保证导管上端有足够的混凝土供给，避免因导管内出现断料的情况而导致的灌注桩中含有气泡，从而提高灌注桩的浇筑质量。

可选的，为保证桩头质量，混凝土应超灌1000-1500mm，护筒拔至最后一节时，检查护筒内混凝土标高，如果混凝土桩顶标高不够，应将护筒泥浆清理干净，进行二次灌注。

通过采用上述技术方案，提高灌注桩的浇筑高度，便于与桥梁结构进行连接。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请采用全长钢护筒进行护壁，钻孔过程中不采用膨润土或化学泥浆护壁，可以有效避免塌孔、缩孔，提高成桩质量的同时不会对地下水造成污染。

2.本申请在钢护筒内部安装了限位卡箍，通过卡箍上的方钢限制钢筋笼的位置，确保钢筋笼居中，同时保证桩身保护层的厚度。

3.本申请通过对钻孔灌注桩所采用的钻头进行改进，在传统单环钻头的基础上加装了注水喷头，在钻孔完成提升钻头的同时向孔内喷水，让水压平衡孔底的土压力，有效避免孔底涌土的情况发生。

4.本申请的方法适用于地质松软，易出现缩孔、塌孔、孔底涌土的地区钻孔灌注桩施工，尤其适用于恶劣地质条件钻孔灌注桩施工，大大的提高了施工的安全和质量。

附图说明

图1是本申请实施例的施工流程图。

图2是本申请实施例中护筒下沉的状态示意图。

图3是本申请实施例中护筒的结构示意图。

图4是本申请实施例中孔内注水的状态示意图。

图5是本申请实施例中钢筋笼安装状态示意图。

图6是本申请实施例中相邻钢筋笼的连接结构图。

图7是本申请实施例中导管的使用结构示意图。

附图标记说明：1、护筒；11、刃脚；2、筒口卡箍；21、安装环，22、方管；3、钢筋笼；31、主筋；32、连接套筒；4、导管；41、集料漏斗；5、成孔钻头；6、球塞。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。

参照图1，本申请实施例公开一种富水砂质地层钻孔灌注桩施工方法，包括以下步骤：

步骤1：清理现场，钻机移动到施工地点就位准备；

施工前，用施工机械对施工点进行场地平整，清除地表杂物，并根据需要碾压或换填，局部换填石粉渣以确保钻机安装平稳；按桩位设计图纸要求，测设桩位并做好标记，以桩位为中心用白灰画圆，对桩位复核无误后方可开孔；钻机安装过程中使用全站仪测量定位，要求钻头中心对准圆圈中心，圆圈中心要求与桩基设计中心一致。

步骤2：钻机引孔，使用钻机下钻第一阶段引孔，清理孔底及孔壁，钻机引孔选用钻头为800mm及以上钻头，引孔深度至3-5m；

本实施例中引孔阶段选用钻头为800mm，引孔至5m深度，工程钻机可以有效克服障碍物的影响，无法钻穿的障碍物应采用挖掘机挖出，防止对护筒1的卷边损坏。引孔段可以使护筒1顺利入孔，减少了护筒1下放的摩擦力，保证护筒1入孔的稳定性，减少护筒1***时间，保证护筒1顺利***。

步骤3：参照图2，护筒1下沉，将护筒1放置在引孔中，至引孔底部，扶正护筒1，借助振动锤将护筒向下锤击至设计深度，靠自重护筒1无法下沉时，开启振动锤加压下沉，如遇阻力无法下沉，应查明原因后排除故障，继续操作，不能强行加压；

参照图3，采用10-12mm壁厚钢管作为护筒1，护筒1外壁直径为800mm，最下面一节护筒1下开口设置若干刃脚11，刃脚11下端设置为尖端，尖端两侧设置成两个倾斜的刃口，刃口打磨出刀刃，通过刃脚下插，减小护筒1下放的阻力，保证护筒1顺利下放到位。

步骤4：参照图4，钻机成孔，钻机成孔采用800mm以下的成孔钻头5，成孔钻头5在下钻时与护筒1内壁之间留有足够的间隙，避免钻伤护筒1，本实施例步骤4中成孔钻头5采用780mm的钻头，更换完成孔钻头5后，钻机重新就位到钻孔位置，钻机施钻至设计桩底标高；

钻孔完成后，需要向钻孔内注水，根据地下水位高度和桩体直径计算出注水量，选取水泵，确保在钻机提升过程中能完成注水工作；钻机提离孔底的同时，向孔内注水，当孔内液面与地下水位平齐后停止注水，并将钻头完全提离桩孔；可以外接注水管进行注水，也可以在钻头下端连接注水喷头，钻头中部设置导水管，向钻头内注水，通过孔内水压力与土体中地下水压力相互平衡，从而避免地下水压力过大导致护筒1底部土体上涌。

步骤5：钢筋笼2安装，将制作好的钢筋笼3下放至孔内，钢筋笼3采用分节安装的形式，下放一节，连接一节，当最后一节钢筋笼3安装前，将筒口卡箍2安装在护筒1上端开口内，确保钢筋笼3居中；

参照图3和5，钢筋笼3在安装时，随着下放的深度增加，钢筋笼3逐渐接长，安装最后一节前，安装筒口卡箍2，筒口卡箍2包括固定在护筒1内壁上的安装环21 和固定在安装环21内壁上的若干个方管22，方管22的轴向方向与护筒1的轴向方向平行，通过方管22将钢筋笼3的纵筋支撑起来，使钢筋笼3保持与护筒1各个方向的间距相同。

参照图6，钢筋笼3设置成3m的长度标准，统一在钢筋预制场分节制作，各节间的主筋31采用机械连接，在同截面内接头数不得大于50％，接头错开距离大于35d；两根需连接的主筋31端部经滚轧工艺加工成直螺纹，然后通过相应的连接套筒32用扳手把两根主筋31相互连接形成钢筋接头。

参照图7，钢筋笼3安装完成后，向钻孔内引入导管4，导管4采用多根φ265×5的无缝单管制成，其顶端设置一喇叭形集料漏斗41，单管之间采用快速螺纹接头，使用前必须进行水密和接头抗拉试验，在进行水密试验及接头抗拉试验前必须通知监理工程师到场进行旁站，要求水密承压试验的水压不小于孔内水深1.3倍的压力，符合要求的才能投入使用。

导管4安装完成后，进行孔深测量，确定桩底沉渣厚度及泥浆指标，采用气举反循环方法进行二次清孔，确保孔内泥浆被更换3 次。

步骤6：混凝土灌注，通过导管4向孔内灌注混凝土，当孔内混凝土面进入钢筋笼2m后，提升导管4减小导管4埋置深度，增大钢筋笼3在下层混凝土中的埋置深度，每灌注一段混凝土，提升一段导管4。

参照图7，在导管4上接上集料漏斗41，集料漏斗41的漏斗口放置一球塞6，从储料斗内放下混凝土集料漏斗41内装满，此时即可拨球，拨球的同时应保证储料斗内的混凝土连续不断地流下充满导管4内实施封底；开球后拌和站持续不断地供给混凝土。混凝土的坍落度始终控制在20cm，初疑时间16h，浇筑过程中控制导管4在混凝土中埋深在2m。

在浇筑将近结束时，导管4内混凝土柱高度减小，超压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土的稠度和比重增大，如出现混凝土上升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，也可掏出部分沉淀物，使浇筑快速进行，在最后一次拔管时，要缓慢提拔导管，以免孔内上部泥浆压入桩中。

步骤7：拔出护筒，通过振动锤拔出护筒1，拔出护筒1过程中，应匀速操作，护筒1拔出时应保持与工作面垂直，在施工人员指挥下完成，保证护筒1的垂直度。

为保证灌注好的灌注桩桩头质量，混凝土应超灌1500mm，护筒1拔至最后一节时，检查护筒1内混凝土标高，如果混凝土桩顶标高不够，应将护筒1泥浆清理干净，进行二次灌注，达到标高为止。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种富水砂质地层钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

清理现场，钻机移动到施工地点就位准备；

钻机引孔，使用钻机下钻第一阶段引孔，清理孔底及孔壁；

护筒下沉，将护筒放置在引孔中，至引孔底部，扶正护筒，借助机械设备将护筒向下锤击至设计深度，靠自重护筒无法下沉时，开启振动锤加压下沉，如遇阻力无法下沉，应查明原因后继续操作，不能强行加压；

钻机成孔，钻机更换钻头后重新就位，施钻至设计桩底标高；

钢筋笼安装，将制作好的钢筋笼下放至孔内，钢筋笼分节安装，当最后一节钢筋笼安装前，将筒口卡箍安装在护筒内，确保钢筋笼居中；

混凝土灌注，通过导管向孔内灌注混凝土，当孔内混凝土面进入钢筋笼1-2m后，提升导管减小导管埋置深度，增大钢筋笼在下层混凝土中的埋置深度，每灌注一段混凝土，提升一段导管；

拔出护筒，通过机械设备拔出护筒，拔出护筒过程中，应匀速操作，护筒拔出应保持垂直，在施工人员指挥下完成，保证护筒垂直度。

2.根据权利要求1所述的一种富水砂质地层钻孔灌注桩施工方法，其特征在于：施工前，用施工机械对施工点进行场地平整，清除地表杂物，并根据需要碾压或换填；按桩位设计图纸要求，测设桩位并做好标记，以桩位为中心用白灰画圆，对桩位复核无误后方可开孔；钻机安装过程中使用全站仪测量定位，要求钻头中心对准圆圈中心，圆圈中心要求与桩基设计中心一致。

3.根据权利要求1所述的一种富水砂质地层钻孔灌注桩施工方法，其特征在于：钻机引孔选用钻头为800mm及以上钻头，引孔深度至3-5m，无法钻穿的障碍物应采用挖掘设备挖出。

4.根据权利要求1所述的一种富水砂质地层钻孔灌注桩施工方法，其特征在于：采用10-12mm壁厚钢管作为护筒，最下面一节护筒开口设置刃脚，减小护筒下放的阻力，保证护筒顺利下放到位。

5.根据权利要求1所述的一种富水砂质地层钻孔灌注桩施工方法，其特征在于：钻机成孔采用800mm以下的钻头，与护筒内壁之间留有足够的间隙，避免钻伤护筒。

6.根据权利要求1所述的一种富水砂质地层钻孔灌注桩施工方法，其特征在于：钻孔完成后，需要向钻孔内注水，根据地下水位高度和桩体直径计算出注水量，选取合适功率的水泵，确保在钻机提升过程中能完成注水工作；钻机提离孔底的同时，向孔内注水，当孔内液面与地下水位平齐后停止注水，并将钻头完全提离桩孔。

7.根据权利要求1所述的一种富水砂质地层钻孔灌注桩施工方法，其特征在于：钢筋笼统一在钢筋预制场分节制作，各节间的主筋采用机械连接，在同截面内接头数不得大于50％，接头错开距离大于35d；两根需连接的主筋端部经滚轧工艺加工成直螺纹，然后通过相应的连接套筒用管钳或扳手把两根主筋相互连接形成钢筋接头。

8.根据权利要求1所述的一种富水砂质地层钻孔灌注桩施工方法，其特征在于：钢筋笼安装及导管安装完成后，进行孔深测量，确定桩底沉渣厚度及泥浆指标，采用气举反循环方法进行二次清孔，确保孔内泥浆被更换3 次。

9.根据权利要求8所述的一种富水砂质地层钻孔灌注桩施工方法，其特征在于：导管上端接上集料漏斗，漏斗口放置一球塞，从储料斗内放下混凝土至集料漏斗内装满，此时即可拨球，拨球的同时应保证储料斗内的混凝土连续不断地流下充满导管内实施封底；拨球后，拌和站持续不断地供给混凝土，混凝土的坍落度控制在18～22cm，初疑时间15-18h左右；浇筑过程中控制导管埋深在2～6m之间。

10.根据权利要求1所述的一种富水砂质地层钻孔灌注桩施工方法，其特征在于：为保证桩头质量，混凝土应超灌1000-1500mm，护筒拔至最后一节时，检查护筒内混凝土标高，如果混凝土桩顶标高不够，应将护筒泥浆清理干净，进行二次灌注。

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