CN115341533A - 一种易塌地层灌注桩钻孔施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种易塌地层灌注桩钻孔施工方法，涉及桩基施工技术领域，包括将护筒放入桩孔内并使筒底***孔底以下第一距离；在护筒与桩孔的内壁之间灌注混凝土至预设高度；向护筒内回填渣土至预设高度，并将护筒从桩孔中拔出；待混凝土终凝后，钻孔至预设深度；重复步骤一至步骤四。本发明不仅可以减少混凝土的用料，降低成本，并且由于混凝土中间采用渣土回填，在后续钻孔作业时，混凝土护壁的中间部分硬度更低，钻孔效率更高，同时工序简单，操作容易，并且护筒无需埋入桩孔中，可重复进行利用，施工成本更低，能够高效低成本解决桩基施工过程中塌孔或漏浆等问题。

Description

一种易塌地层灌注桩钻孔施工方法

技术领域

本发明涉及桩基施工技术领域，具体而言，涉及一种易塌地层灌注桩钻孔施工方法。

背景技术

在桩基施工过程中，特别是富水松散填充型岩溶地区和渗水性大的地质层，桩基塌孔或漏浆等现象时有发生。

现有技术中，处理桩基塌孔或漏浆通常会采用混凝土、袋装黏土或片石以及袋装水泥等回填的方式，这些方式大多存在回填数量大，成本高，护壁中间部分掏出难度大等问题，并且孔内有积水时，还需要先抽水再回灌，存在施工周期长，工程造价高等问题；还有一些防止桩基塌孔或漏浆的方法采用将钢护筒随着孔的钻进深度同步下沉的方式进行全护筒跟进成孔施工，这种方式不仅护筒跟进工序较为繁琐，工期慢，而且对于较长的桩基，钢护筒不能有效取出进行重复利用，还会导致成本增加。

发明内容

本发明解决的问题是如何高效率低成本的解决桩基施工过程中塌孔或漏浆等问题。

为解决上述问题，本发明提供一种易塌地层灌注桩钻孔施工方法，包括：

步骤一：将护筒放入桩孔内并使筒底***孔底以下第一距离；

步骤二：在所述护筒与所述桩孔的内壁之间灌注混凝土至预设高度；

步骤三：向所述护筒内回填渣土至所述预设高度，并将所述护筒从所述桩孔中拔出；

步骤四：待所述混凝土终凝后，钻孔至预设深度；

步骤五：重复所述步骤一至所述步骤四。

进一步地，在所述步骤二中，所述混凝土通过灌注导管进行灌注，所述护筒、所述桩孔以及所述灌注导管满足d1≤D-2d，其中，d1为所述护筒的直径，D为所述桩孔的直径，d为所述灌注导管的直径。

进一步地，在所述步骤三中，在灌注所述混凝土至所述预设高度完成后的预设时间内，向所述护筒内回填所述渣土。

进一步地，在所述步骤三中，所述渣土分段回填，所述护筒分段拔出，每回填第一高度的所述渣土后，将所述护筒拔出所述第一高度。

进一步地，所述第一高度的取值范围在1m至3m。

进一步地，所述护筒的筒顶位于所述桩孔内的泥浆面以上至少第二距离。

进一步地，所述预设高度位于稳定坍塌面以上至少第三距离。

进一步地，在距离第一次钻进位置第四距离之前，至少重复一次所述步骤一至所述步骤四。

进一步地，所述渣土为黏土、碎石土以及砂土中的一种或多种。

进一步地，所述混凝土为C15、C20以及C25水下混凝土中的一种。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

通过将护筒的筒底***桩孔的孔底以下第一距离，再在护筒与桩孔的内壁之间灌注混凝土至预设高度，混凝土在桩孔的内壁与护筒的外壁之间形成环形护壁，然后向护筒内回填渣土至预设高度，此时将护筒从桩孔中拔出可通过回填的渣土对尚未凝固的混凝土进行支撑，使其保持原有的形状并向外侧的易塌地层渗透且与易塌地层粘接成一体，待混凝土终凝后，再对混凝土以及回填渣土进行钻孔作业至预设深度，此时由于混凝土的渗透钻孔后形成的桩孔内壁附着有一层混凝土泥皮，可防止桩孔内壁坍塌，如此重复上述操作即可完成穿过易塌地层的钻孔施工，相较于现有技术中全部采用混凝土回填的方式，不仅可以减少混凝土的用料，降低成本，并且由于混凝土中间采用渣土回填，在后续钻孔作业时，混凝土护壁的中间部分硬度更低，钻孔效率更高，同时，相较于全护筒跟进成孔的施工方式，不仅工序简单，操作容易，并且护筒无需埋入桩孔中，可重复进行利用，施工成本更低，能够高效低成本解决桩基施工过程中塌孔或漏浆等问题。

附图说明

图1为本发明实施例中易塌地层灌注桩钻孔施工方法的流程图；

图2为本发明实施例中易塌地层灌注桩钻孔施工的示意图；

图3为本发明实施例中易塌地层灌注桩钻孔施工另一状态时的示意图；

图4为本发明实施例中易塌地层灌注桩钻孔施工又一状态时的示意图；

图5为本发明实施例中易塌地层灌注桩钻孔施工又一状态时的示意图；

图6为本发明实施例中护筒与灌注导管相对位置的示意图。

附图标记说明：

1、护筒；2、桩孔；3、混凝土；4、渣土；5、灌注导管。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

为解决上述问题，本发明的实施例提供一种易塌地层灌注桩钻孔施工方法，包括：

步骤一：将护筒1放入桩孔2内并使筒底***孔底以下第一距离。

具体地，如图1所示，S1至S5分别对应步骤一至步骤五，本实施例中，如图2所示，虚线L1至虚线L1L2之间表示的是易塌地层，虚线L3表示桩孔2钻进至虚线L6的位置时，塌孔发生后的稳定坍塌面，虚线L4表示的是护筒1的筒底***孔底的位置，虚线L3与虚线L4之间的距离即为第一距离，通常情况下，在向护筒1与桩孔2的内壁之间灌注混凝土3时，为了防止混凝土3从护筒1的底部上返进入护筒1内，根据孔底地质条件的不同，筒底至少要***孔底以下5cm至10cm。

步骤二：在护筒1与桩孔2的内壁之间灌注混凝土3至预设高度。

具体地，如图1和图2所示，本实施例中，虚线L3表示桩孔2钻进至虚线L6的位置时，塌孔发生后的稳定坍塌面上缘，虚线L5表示的是每次灌注混凝土3的上缘位置，即预设高度。

步骤三：向护筒1内回填渣土4至预设高度并将护筒1从桩孔2中拔出。

具体地，如图1和图3所示，本实施例中，护筒1内回填渣土4的高度需与灌注的混凝土3的高度保持一致，这样可以防止将护筒1从桩孔2中拔出后混凝土3在终凝之前发生垮塌。

需要说明的是，回填的渣土4无需高过预设高度，以免后续再次钻进时增加土方量。

步骤四：待混凝土3终凝后，钻孔至预设深度。

具体地，如图1和图4所示，本实施例中，护筒1从桩孔2中拔出，混凝土3终凝后，混凝土护壁以及回填的渣土4与外侧的易塌土层粘接在一起，此时进行钻孔作业后形成的桩孔2内壁会附着一层不少于2cm厚的混凝土泥皮，可防止该位置处的易塌地层再次发生坍塌。

步骤五：重复步骤一至步骤四，直至完成易塌地层的钻孔施工。

这样，通过将护筒1的筒底***桩孔2的孔底以下第一距离，再在护筒1与桩孔2的内壁之间灌注混凝土3至预设高度，混凝土3在桩孔2的内壁与护筒1的外壁之间形成环形护壁，然后向护筒1内回填渣土4至预设高度，此时将护筒1从桩孔2中拔出可通过回填的渣土4对尚未凝固的混凝土3进行支撑，使其保持原有的形状并向外侧的易塌地层渗透且与易塌地层粘接成一体，待混凝土3终凝后，再对混凝土3以及回填的渣土4进行钻孔作业至预设深度，此时由于混凝土3的渗透，钻孔后形成的桩孔2内壁附着有一层混凝土泥皮，可防止桩孔2的内壁坍塌，如此重复上述操作即可完成穿过易塌地层的钻孔施工，相较于现有技术中全部采用混凝土3回填的方式，不仅可以减少混凝土3的用料，降低成本，并且由于混凝土3的中间采用渣土4回填，在后续钻孔作业时，混凝土护壁的中间部分硬度更低，钻孔效率更高，同时，相较于全护筒跟进成孔的施工方式，不仅工序简单，操作容易，并且护筒1无需埋入桩孔2中，可重复进行利用，施工成本更低，能够高效低成本解决桩基施工过程中塌孔或漏浆等问题。

进一步地，在步骤二中，混凝土3通过灌注导管5进行灌注，护筒1、桩孔2以及灌注导管5满足d1≤D-2d，其中，d1为护筒1的直径，D为桩孔2的直径，d为灌注导管5的直径。

具体地，如图6所示，由于在钻孔施工的过程中需要穿过地下水层，并且在钻孔过程中为了方便出渣和降低土层硬度，需要往桩孔2内补充泥浆，本实施例中，在护筒1与桩孔2的内壁之间插设有两根灌注导管5，灌注导管5直***桩孔2的底部，灌注导管5通过内外的压力差而将混凝土3灌入桩孔2中。

其中，可将两根灌注导管5沿护筒1的外壁等间距布置，为了充分利用现有施工设备，节约施工成本，灌注导管5可直接采用钻孔桩灌注时所用的灌注导管5，因此，护筒1的直径应小于桩孔2直径减去两个灌注导管5的直径，即d1≤D-2d。

进一步地，在步骤三中，在灌注混凝土3至预设高度完成后的预设时间内，向护筒1内回填渣土4。

具体地，为了防止混凝土3初凝后与护筒1的外壁粘结在一起，抽拔护筒1时摩擦力增大，本实施例中，应当在混凝土3灌注完成后立即向护筒1内回填渣土4，并在混凝土3初凝前完成渣土4的回填并将护筒1拔出，其中，预设时间即为混凝土3的初凝时间。

进一步地，在步骤三中，渣土4分段回填，护筒1分段拔出，每回填第一高度的渣土4后，将护筒1拔出第一高度，第一高度的取值范围在1m至3m。

具体地，为了防止渣土4一次回填的方量太大，增大护筒1拔出的难度，本实施例中，采用分段的方式回填渣土4，每回填一段渣土4立即将护筒1拔出相应的高度，在实际施工过程中，由于渣土车的运量以及桩孔2直径的不同，每一车渣土4可回填的高度在1m至3m，因此，为了节省等待时间，每回填一车渣土4即将护筒1拔出相应的高度。

进一步地，护筒1的筒顶位于桩孔2内的泥浆面以上至少第二距离。

具体地，为了防止桩孔2内的泥浆以及水分进入护筒1内，护筒1***孔底之后筒顶应高出泥浆面以上至少第二距离，第二距离通常为0.5m。

需要说明的是，随着钻孔的深入，护筒1伸入桩孔2内的长度越来越长，为了使护筒1的长度始终能够满足筒顶高出泥浆面以上至少第二距离，在制作护筒1时需要先根据易塌地层的底标高h1和桩孔2内泥浆面的标高h2确定护筒1的长度H，护筒1的长度H应满足H≥(h2-h1)+2m，通常情况下，桩孔2内泥浆面与地下水位线的标高相同，如图2至图5所示，虚线L8表示的即是桩孔2内泥浆面的位置。

进一步地，预设高度位于稳定坍塌面以上至少第三距离。

具体地，在实际施工过程中，拔出护筒1后再次进行钻孔时，钻进至下层再次发生塌孔后少部分桩孔2的上层混凝土泥皮会出现下沉，因此，本实施例中，每次向桩孔2内灌注混凝土3的预设高度应高于稳定坍塌面以上至少第三距离。

通常情况下，上层混凝土泥皮会出现0.5m至1m的下沉，因此，第三距离为0.5m至1m,从而可确保每次灌注的混凝土护壁能够与上层的混凝土护壁进行良好的对接，防止后续钻孔后发生塌孔。

进一步地，在距离第一次钻进位置第四距离之前，至少重复一次步骤一至步骤四。

具体地，如图4和图5所示，由于在第一次钻进位置处发生了塌孔，为了防止再次发生塌孔，同时验证混凝土泥皮的防塌效果，本实施例中，在重新钻进至距离第一次钻进位置第四距离之前，需要停止钻进并进行观察和测量，确认正常后再次重复步骤一至步骤四。

其中，如图4和图5所示，虚线L6表示的是第一次钻进位置，虚线L7表示的是第二次钻进位置，第四距离即为虚线L6与虚线L7之间的距离，第四距离的范围通常在0.3m至0.6m，例如0.5m。

需要说明的是，第一次钻进位置是指每次出现塌孔时的钻进位置，而不是指开始进行钻孔作业时的钻进位置。

进一步地，渣土4为黏土、碎石土以及砂土中的一种或多种，混凝土3为C15、C20以及C25水下混凝土中的一种。

示例性地，为了方便进一步理解本技术方案，以云南澄江至江川高速公路玉带河大桥右幅P2-8号拱座桩基易塌地层钻孔施工为例进行示例性说明。

具体地，P2-8号拱座桩基为直径2.2m的端承桩，桩长47m，桩基所处的工程地质从上至下依次为含沙状的白云岩、粉砂、中风化岩层，局部存在岩溶情况，桥位处隐藏小溶洞及岩溶裂隙等不良地质，因靠近居民区，施工噪音大，且环保要求高，无法使用冲击钻钻孔施工，故桩基只能采用旋挖钻钻孔施工，钻孔至桩基孔位以下10m位置处，因地下渗水较大，施工中采取了泥浆护壁和化学造浆剂可利尔护壁，但孔壁仍然发生塌孔，孔壁塌孔的深度为6m，塌孔后采取了回填黏土和片石土，并在钻孔过程再次发生了塌孔，且比第一次塌孔得更严重，为了阻止塌孔的加剧，施工中采取了以下处理措施。

制作塌孔用钢护筒，根据桩基直径D和水下混凝土灌注导管的直径d，确定了插打钢护筒的直径d1，钢护筒的直径应满足d1≤D-2d的要求，根据桩位处富水松散填充型岩溶区的土层的底标高h1和钻孔灌注桩孔内泥浆面标高h2，确定插打钢护筒的长度H，钢护筒的长度H应满足H≥(h2-h1)+2m，钢护筒的壁厚为10mm至14mm，玉带河大桥右幅拱座桩基的直径为2.2m，其钢护筒的壁厚为12mm，钢护筒的直径为1.6m，灌注导管的直径为0.26m，钻孔桩孔内泥浆面标高为+1720m，富水松散填充型岩溶区的土层底标高在+1714m至+1717m之间，为保证拱座所有桩基施工过程中钢护筒的重复利用，钢护筒的长度取为8m。

钢护筒***前，在钢护筒的上端开吊装孔，吊装孔内穿钢丝绳，***钢护筒，使钢护筒底位于坍塌面以下，钢护筒的筒顶应高出钻孔灌注桩孔内泥浆面0.5m以上，在钢护筒外用导管法浇筑C15水下混凝土至坍塌面以上0.5m至1m，混凝土灌注完成后，在钢护筒内逐步根据每车渣土的数量，依次回填渣土1m至3m，并逐步拔出钢护筒1m至3m，重复进行，完成钢护筒中间渣土的回填，待混凝土终凝后，采用旋挖钻进行正常的钻孔施工，由于混凝土护壁的作用，当再次发生塌孔时，塌孔面位于混凝土护壁以下，待坍塌面稳定后，重复上述操作依次进行施工，逐节段形成混凝土护壁，逐节段降低孔壁坍塌面的标高，直至钻孔的护壁穿过易塌地层，经过多次的塌孔处理最终可完成玉带河拱座桩基的钻孔施工。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种易塌地层灌注桩钻孔施工方法，其特征在于，包括：

步骤一：将护筒(1)放入桩孔(2)内并使筒底***孔底以下第一距离；

步骤二：在所述护筒(1)与所述桩孔(2)的内壁之间灌注混凝土(3)至预设高度；

步骤三：向所述护筒(1)内回填渣土(4)至所述预设高度，并将所述护筒(1)从所述桩孔(2)中拔出；

步骤四：待所述混凝土(3)终凝后，钻孔至预设深度；

步骤五：重复所述步骤一至所述步骤四。

2.根据权利要求1所述的易塌地层灌注桩钻孔施工方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述混凝土(3)通过灌注导管(5)进行灌注，所述护筒(1)、所述桩孔(2)以及所述灌注导管(5)满足d1≤D-2d，其中，d1为所述护筒(1)的直径，D为所述桩孔(2)的直径，d为所述灌注导管(5)的直径。

3.根据权利要求1所述的易塌地层灌注桩钻孔施工方法，其特征在于，在所述步骤三中，在灌注所述混凝土(3)至所述预设高度完成后的预设时间内，向所述护筒(1)内回填所述渣土(4)。

4.根据权利要求1所述的易塌地层灌注桩钻孔施工方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述渣土(4)分段回填，所述护筒(1)分段拔出，每回填第一高度的所述渣土(4)后，将所述护筒(1)拔出所述第一高度。

5.根据权利要求4所述的易塌地层灌注桩钻孔施工方法，其特征在于，所述第一高度的取值范围在1m至3m。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的易塌地层灌注桩钻孔施工方法，其特征在于，所述护筒(1)的筒顶位于所述桩孔(2)内的泥浆面以上至少第二距离。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的易塌地层灌注桩钻孔施工方法，其特征在于，所述预设高度位于稳定坍塌面以上至少第三距离。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的易塌地层灌注桩钻孔施工方法，其特征在于，在距离第一次钻进位置第四距离之前，至少重复一次所述步骤一至所述步骤四。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的易塌地层灌注桩钻孔施工方法，其特征在于，所述渣土(4)为黏土、碎石土以及砂土中的一种或多种。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的易塌地层灌注桩钻孔施工方法，其特征在于，所述混凝土(3)为C15、C20以及C25水下混凝土中的一种。

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