CN112962585B - 帷幕法护壁灌注桩施工工法 - Google Patents

帷幕法护壁灌注桩施工工法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种帷幕法护壁灌注桩施工工法，其包括以下步骤：(1)地表处理及埋设护筒、(2)泥浆制备、(3)钻孔及注浆、(4)钢筋笼制作、(5)帷幕安装、(6)下放钢筋笼、(7)清孔、(8)灌注混凝土。本发明在传统的泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺的基础上进行改进，在钢筋笼***增设高强度的帷幕，在钢筋笼下放的过程中，将帷幕带入到桩孔内，可以防止在清孔过程中造成孔壁收缩，坍塌等现象，且可以有效避免桩孔内的混凝土灌入到淤泥层，减少混凝土超方。

Description

帷幕法护壁灌注桩施工工法
技术领域
本发明属于桩基施工领域，主要涉及帷幕法护壁灌注桩施工工法。
背景技术
在我国沿海地区及部分内陆古河道淤积地区分布着大量的淤泥地层，这些淤泥地层强度低，透水性小，天然含水率高，干密度小，压缩性高，常处于流动状态，且厚度不均匀，局部厚度在一米至数十米不等，主要分布在地表层及地表以下数米。随着我国城市化经济发展，大量的楼盘、道路桥梁、地铁车站等基础设施势必要建设在这些淤泥层上。在淤泥地质条件下施工，处理这些淤泥往往十分困难。设计大多采用大直径桩基础穿透淤泥地层，将建筑荷载传递到坚实的地层。
传统的泥浆护壁成孔钻孔灌注桩施工，由于淤泥地层强度低，含水率大，具有较强的流动性，并且淤泥的容重低，大约在1.2至1.5左右。在混凝土灌注过程中，淤泥层孔壁无法抵抗混凝土的灌注压力，导致混凝土直接注入淤泥地层内，使混凝土严重超方；并且二次清孔质量难以保证，清孔后泥浆稠度降低，护壁作用下降，淤泥孔壁溶解软化，孔壁缩颈、坍塌，淤泥中的粗颗粒下沉，导致桩底沉渣难清干净，灌入淤泥层内部的混凝土和桩形成整体，这部分多余的混凝土需要桩基的支撑才能稳定悬浮在淤泥层中，所以多余的混凝土增加了桩身的自重，对桩的受力产生不利影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种帷幕法护壁灌注桩施工工法，通过在钢筋笼***包裹高强度的帷幕，并放入桩孔内，保护淤泥层孔壁，防止混凝土灌入到淤泥层中，有效的减少混凝土超方。
为实现上述目的，本发明提供的帷幕法护壁灌注桩施工工法，包括以下步骤：
步骤一：地表处理及埋设护筒：对地表进行找平、加固处理，然后在地表埋设护筒；
步骤二：泥浆制备：在桩位一旁开挖泥浆池，配制PHP泥浆；
步骤三：钻孔及注浆：在步骤一埋设的护筒周围打设护桩，将钻机的钻头中心与护桩中心对正，在钻孔过程中，注入配制好的泥浆；
步骤四：钢筋笼制作：将各钢筋相互搭接，并焊接成钢筋笼；
步骤五：帷幕安装：在钢筋笼外周围包裹帷幕；
步骤六：下放钢筋笼：将制造完成的钢筋笼和帷幕下放到指定的桩孔深度；
步骤七：清孔：清理桩孔底部沉淀，并对桩孔内环境进行检测，当符合标准之后进行下一步骤；
步骤八：灌注混凝土：往桩孔中浇筑水下混凝土。
本发明所采用的帷幕法护壁灌注桩施工工法，在传统的泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺的基础上进行改进，在钢筋笼***增设高强度的帷幕，在钢筋笼下放的过程中，将帷幕带入到桩孔内，可以防止在清孔过程中造成孔壁收缩，坍塌等现象，且可以有效避免桩孔内的混凝土灌入到淤泥层，减少混凝土超方，节省施工成本。
进一步地，步骤四中，钢筋笼纵向长度每隔2m设置一组混凝土保护层垫块，每组保护层垫块包括6-8块，同组保护层垫块位于同一断面，沿钢筋笼环向对称布置。在钢筋笼周围布置若干垫块，固定钢筋笼的位置，有效防止钢筋笼陷入淤泥中，确保钢筋笼位于桩身中心，并减缓地下环境对钢筋笼的腐蚀渗透。
优选地，在步骤五中，帷幕与钢筋保护层垫块通过非金属材料固定连接。帷幕与垫块之间采用除金属物外的其他材质或方法连接固定，防止桩内钢筋与地层之间形成通路，导致钢筋电解腐蚀。
优选地，在步骤五中，帷幕的抗拉强度是根据混凝土灌注压强、桩孔直径和所选帷幕的有效厚度确定，其可由以下计算公式计算得到帷幕的抗拉强度：
Pw≥PL/2h
其中：Pw：帷幕的抗拉强度；
P：混凝土灌注压强；
L：桩孔直径；
h：帷幕有效厚度。
优选地，在步骤七中，对桩内环境进行检测包括检测孔深、孔底沉渣厚度、泥浆比重和泥浆含沙率，若仍不符合标准，则进行第二次清孔。
优选地，在步骤六中，在步骤四中，钢筋笼分为笼底、中间标准节和顶笼，各组件笼底-中间标准节-顶笼的顺序依次运到现场安装成钢筋笼，且确保钢筋笼垂直度，保证接头的顺利连接。
优选地，在步骤五中，帷幕包裹钢筋笼的范围是根据淤泥层的厚度确定，在淤泥层范围内的钢筋笼外周围包裹帷幕。在淤泥层范围内设置帷幕，支撑淤泥层孔壁，防止桩孔出现坍塌、缩颈等现象，同时在浇筑混凝土时防止混凝土灌入淤泥层内部，提高桩体质量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、有效的保证了灌注桩在淤泥层中的成桩质量，防止超灌混凝土对桩基受力不利；
2、有效的防止了混凝土超方，且帷幕价格低廉，制作容易，从而节约施工成本；
3、施工方便，只需要将帷幕套在钢筋笼上，和钢筋笼一起下沉到淤泥层中形成护壁作用；
4、提高了二次清孔的质量，有效的防止了淤泥层塌孔、缩颈等病害；
5、可减少护筒的埋设深度，无需将护筒埋设到淤泥层底部；
6、减少了对相邻桩位的影响，从而可以提高施工速度；
7、在灌注过程中如果发生断桩，可以抽干孔内水位进行处理，帷幕通过钢筋笼的支撑可以起到支撑孔壁的作用，保证人员进入孔内的安全；
8、本工法不局限于在淤泥层施工，也可以用来封堵溶洞、孔壁坍塌等在桩孔内形成的凹陷，防止混凝土超灌或流失。
附图说明
图1为本发明的帷幕法护壁灌注桩施工工法的流程图；
图2为本发明的帷幕法护壁灌注桩施工工法中钢筋笼与帷幕的安装示意图；
图3为图2中A-A区域的截面图。
其中：1-钢筋笼；2-帷幕；3-保护层垫块。
具体实施方式
以下对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供一种帷幕法护壁灌注桩施工工法，包括以下步骤：
步骤一：地表处理及埋设护筒：根据现场实际情况对地表进行找平、加固处理，如果地表强度不足以承受桩基施工荷载，则需对地表进行加固；本实施例中的护筒采用钢护筒，埋设深度不小于3m。
步骤二：泥浆制备：在桩孔旁边开挖泥浆池，配制不分散、低固相、高粘度的PHP泥浆，在配制过程中采用泥浆搅拌机进行搅拌，搅拌时先加入清水，后逐步加入膨润土和纯碱进行搅拌，直到泥浆稠度满足要求为止。
步骤三：钻孔及注浆：在护筒周围打设十字形护桩，采用旋挖钻挖孔，钻机的钻头中心与护桩中心对正，允许偏差不大于±20mm，在淤泥地轻压慢钻，一次不间断地完成钻孔，且及时清运钻渣，在钻进过程中及时注入满足要求的泥浆，保证桩孔内泥浆的高度，并按时对泥浆进行检测，根据检测结果对泥浆进行调整，当在淤泥地层钻进时，调高泥浆的比重，控制在1.2-1.3g/cm3；同时随时观察钻杆的垂直度，复测桩孔的平面位置，观测护筒周围的沉降及地面裂缝，防止偏孔或者塌孔的发生。
步骤四：制作钢筋笼1：按照设计要求搭接钢筋笼1的底笼、中间标准节和顶笼，控制钢筋搭接区段的尺寸，满足单面搭接焊10d，缝厚S≥0.3d，缝宽b≥0.7d的要求，并且在钢筋笼1各节纵向长度每隔2m设置一组混凝土保护层垫块3，每组保护层垫块3包括6-8块，同组保护层垫块3位于同一断面，沿钢筋笼1环向对称布置，如图3所示，保护层垫块3固定在钢筋笼1外周围；然后各焊接好的钢筋笼1组件按照底笼-中间标准节-顶笼的顺序依次运送到施工现场安装，现场的钢筋笼1要摆放在平整干燥坚实的地面上，确保垂直度，保证钢筋间距及接头位置符合要求。
步骤五：帷幕安装：在钢筋笼1外周围包裹高强度的帷幕2，帷幕2的纵向的搭接长度满足要求，包裹淤泥层内的钢筋笼1，其与混凝土保护层垫块3通过尼龙绳固定连接，从而包裹在钢筋笼1外周围，其搭接情况如图2，并且帷幕2下端与钢筋笼1紧密固定连接，防止在下笼过程中帷幕2下口上翻。本实施例中，帷幕2采用尼龙彩布条制作而成，其抗拉强度不小于1600N/4cm，其他实施例亦可采用其他的材料包裹钢筋笼1，例如钢丝网，但所选材料的抗拉强度需根据实际施工过程中的桩孔直径和混凝土灌装压强等因素计算得到，其计算公式为：
Pw≥PL/2h
其中：Pw：帷幕的抗拉强度，P：混凝土灌注压强，L：桩孔直径，h：帷幕有效厚度。
步骤六：下放钢筋笼1：将安装完成的钢筋笼1和帷幕2通过吊车下方到指定的桩孔深度处，下放过程中，钢筋笼1保持垂直状态，对准桩孔位徐徐轻放。
步骤七：清孔：清理桩孔底部沉淀，并对桩孔内环境进行检测，对孔深、孔底沉渣厚度、泥浆比重、泥浆含沙率等进行检测，泥浆比重控制在1.03～1.15，含砂率≤2％，桩孔内沉渣厚度不大于50mm(摩擦桩孔底沉渣厚度≤100mm、端承桩孔底沉渣厚度≤50mm)，当各项指标达到要求，经检验合格后，进行导管安装，选择外形规则光滑、密封性良好的导管进行安装，其灌斗容量满足混凝土初灌量的要求，隔水塞混凝土强度不低于桩身混凝土强度，将导管埋入桩孔内2-6m，在导管安装完毕后，重新检验泥浆各项指标，若不符合规范要求，进行二次清孔。
步骤八：灌注混凝土：在完成清孔，且桩孔内各项指标符合规范要求后，立即浇筑混凝土，在浇筑过程中，导管埋深控制在2-6m，最后成桩。
与传统的泥浆护壁灌注桩施工工法相比，若制备长度为40米，直径为2m的灌注桩，其淤泥层厚度为20m，采用传统的泥浆护壁法进行灌注混凝土，一般混凝土的超方系数在1.5以上，而采用本方案的帷幕法灌注混凝土，混凝土的超方系数控制在1.2以内，可以节约混凝土37.7m3，节约施工成本；并且本实施例中采用的帷幕为尼龙彩布条，彩条布的抗拉强度不小于1600N/4cm时，通过计算采用4-6层彩条布包裹钢筋笼，市面上直径2m，长度22米的帷幕费用大约为864元，而C30混凝土当前市场价约为300元/m3，节约混凝土37.7m3意味着节约了11310元，两者比较可得，本方案所采用的帷幕价格低廉，制作容易，很好地节约施工成本。
综上所述，本发明所提供的帷幕法护壁灌注桩施工工法，在钢筋笼1***包裹高强度帷幕2，钢筋笼下放过程中，将高强度帷幕2带入桩孔内，保护淤泥层孔壁，且支撑后续灌装的混凝土，避免在清孔过程中出现孔壁缩颈、坍塌的情况，减少混凝土超方，节省施工成本。
以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限定本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.帷幕法护壁灌注桩施工工法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：地表处理及埋设护筒：对地表进行找平、加固处理，然后在地表埋设护筒；
步骤二：泥浆制备：制备PHP泥浆；
步骤三：钻孔及注浆：在步骤一埋设的护筒周围打设护桩，将钻机的钻头中心与护桩中心对正，在钻孔过程中，注入配制好的泥浆；
步骤四：钢筋笼制作：将各钢筋相互搭接，并焊接成钢筋笼；
步骤五：帷幕安装：在钢筋笼外周围包裹帷幕：帷幕的抗拉强度Pw根据桩灌注压强P、桩孔直径L和帷幕的有效厚度h确定，其可由以下计算公式计算得到：
Pw≥PL/2h；
步骤六：下放钢筋笼：将制造完成的钢筋笼和帷幕下放到指定的桩孔深度；
步骤七：清孔：清理桩孔底部沉淀，并对桩孔内环境进行检测，当符合标准之后进行下一步骤，否则进行二次清孔；
步骤八：灌注混凝土：往桩孔中浇筑水下混凝土。
2.根据权利要求1所述的帷幕法护壁灌注桩施工工法，其特征在于，在步骤四中，钢筋笼纵向长度每隔2m设置一组保护层垫块，每组保护层垫块包括6-8块，同组的保护层垫块位于同一断面，沿钢筋笼环向对称布置。
3.根据权利要求2所述的帷幕法护壁灌注桩施工工法，其特征在于，在步骤五中，帷幕与钢筋保护层垫块通过非金属材料固定连接。
4.根据权利要求1所述的帷幕法护壁灌注桩施工工法，其特征在于，在步骤七中，对桩内环境进行检测包括检测孔深、孔底沉渣厚度、泥浆比重和泥浆含沙率，若仍不符合标准，则进行第二次清孔。
5.根据权利要求1所述的帷幕法护壁灌注桩施工工法 ，其特征在于，在步骤四中，钢筋笼分为笼底、中间标准节和顶笼，各组件笼底-中间标准节-顶笼的顺序依次运到现场安装成钢筋笼。
6.根据权利要求1所述的帷幕法护壁灌注桩施工工法 ，其特征在于，在步骤五中，帷幕包裹钢筋笼的范围根据淤泥层的厚度确定，在淤泥层范围内的钢筋笼外周围包裹帷幕。
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