CN102720186B - 变截面钻孔灌注桩水下一次成型浇筑法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了变截面钻孔灌注桩水下一次成型浇筑法，所述浇筑法包括准备阶段和浇注阶段；所述准备阶段包括测量控制点布置、护筒埋设、钻机布置、钻机钻孔、清孔以及钢筋笼安装6个步骤；所述浇注阶段包括灌注水下砼和水下桩头处理2个步骤，本发明解决了灌注桩上水下桩帽施工不便的问题，在适当投入下即可有效节省工期，并保证水下桩帽的施工质量和精度。

Description

变截面钻孔灌注桩水下一次成型浇筑法

技术领域

本发明涉及一种灌注桩施工方法，特别涉及变截面钻孔灌注桩水下一次成型浇筑法。

背景技术

灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。

钻孔灌注桩的施工，因其所选护壁形成的不同，有泥浆护壁方式法和全套管施工法两种。

冲击钻孔，冲抓钻孔和回转钻削成孔等均可采用泥浆护壁施工法。该施工法的过程是：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。

全套管施工法的施工顺序。其一般的施工过程是：平场地、铺设工作平台、安装钻机、压套管、钻进成孔、安放钢筋笼、放导管、浇注混凝土、拉拔套管、检查成桩质量。

全套管施工法的主要施工步骤除不需泥浆及清孔外，其它的与泥浆护壁法都类同。压入套管的垂直度，取决于挖掘开始阶段的5-6m深时的垂直度。因此应该随使用水准仪及铅垂校核其垂直度。

水运工程中常出现水下灌注桩桩帽埋于水位以下，施工起来极为不便。

现有水下灌注桩桩体和桩帽是分两次灌注的，其施工不方便、施工时间长、施工质量和施工精度低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能解决灌注桩上水下桩帽施工不便的问题，在适当投入下即可有效节省工期，并保证水下桩帽的施工质量和精度的变截面钻孔灌注桩水下一次成型浇筑法。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

变截面钻孔灌注桩水下一次成型浇筑法，该施工方法的步骤如下：

（1）测量放线及标高计算

在邻近码头及船台闸门墩台上设置多处测量控制点，根据工程部位的实际位置进行灵活测量和复核；

（2）护筒埋设

护筒沉放前，先用钻机进行试钻孔，如有障碍物，则使用冲抓机结合人工进行清孔，清孔完毕，确保无障碍后，即可进行护筒沉放；

（3）钻机就位

埋好护筒后，下一步就是钻机就位，利用吊机将其吊在排架上，再利用自身滚筒滚动，移动钻机用经纬仪指挥钻机就位，使钻杆移到桩中心位置上，检查钻机底部安装平稳情况及电源接线安全情况；

（4）钻孔

钻机就位后，用第一节钻杆接好钻头，另一端接到主动钻杆上，使钻头对准桩中心线，慢慢放下至土面，先空钻，然后慢慢钻人土中，至钻头基本钻人土中，观察检查是否正常后，才正式开始钻进，每钻进一节钻杆立即接上下一节，以便迅速钻进直至进，采取措施纠正；钻进时经常要检查成孔垂直情况，如发现偏斜应立即停止、降低转速、慢慢钻进的方法穿过，以保证孔形良好；

（5）清孔

钻孔达到设计要求深度后，进行两次清孔；清孔时采用循环换浆，让钻头继续在原位旋转继续注水，用清水换浆使原土造浆，泥浆密度控制在1.1左右；如遇孔壁土质较差时则用泥浆循环清孔，泥浆密度控制在1.15～1.25之间，清孔过程中，必须补充足够的浆，并保持浆面稳定；当第一次清孔完毕后立即放下钢筋笼及导管，在导管放好后，混凝土浇注前，还要进行第二次清孔，清孔的方法是用钢管从孔底注入清水，进行换浆，逐步将泥渣换出孔外，清孔达到要求后，立即进行水下混凝土浇注；

（6）钢筋笼安装

安装时，钢筋笼上下主筋位置应对正，保证钢筋笼上下轴线一致；做到对称施焊；最后将预制混凝土垫块固定在钢筋笼外侧，保证钢筋保护层达到设计规范要求；

（7）灌注水下砼

灌注桩混凝土采用商品混凝土，由固定泵输送至灌注桩的混凝土料斗内，砼灌注采用导管法施工，导管内径为250mm，采用丝扣连接；

开导管方法采用料斗阀门法，待料斗里混凝土料加满后，立即吊起料斗阀门开始混凝土浇筑，此时导管口距孔底高度控制在50cm；在整个浇筑过程中导管应埋砼中2～4m最小埋深不得小于2m，否则会把砼上面附近的浮浆卷入砼内，最大埋深不得大于6m，埋入太深将会影响砼充分流动，导管随浇筑随提升，避免提升过快造成砼脱空现象，或提升过晚而造成埋管拔不出的事故；混凝土面上升的高度并根据导管埋深决定是否拔管，探测次数不少于使用的导管节数，并在每次提升前探测一次管内外混凝土面高度；浇筑时利用不停浇筑及导管出口砼的压力差，使砼不断从导管内挤出，使砼面均匀上升，孔内泥浆逐渐被砼替换而排出孔外，流入泥浆池内；灌注过程中做好记录，严禁将混凝土导管拔离混凝土面；单桩混凝土灌注时间不超过8小时；

（8）水下桩头处理

待灌注桩混凝土浇筑完毕后，平台上将固定钢筋笼的主筋割断，准备就位的潜水员在打捞船的配合下潜入水下拆除大头护筒连接上节护筒的法兰，并由浮吊将护筒调至临近码头进行清洗以便循环使用；接着将高出大头护筒多余的砼及上部浮浆沿护筒顶面刮平，插入钢结构梁部分的预留钢筋，整个水下桩头处理过程潜水员在1.5小时内全部完成，避免时间较长混凝土丧失塑性后造成水下处理困难。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明解决了灌注桩上水下桩帽施工不便的问题，在适当投入下即可有效节省工期，并保证水下桩帽的施工质量和精度。

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为本发明一次成型浇筑法的工艺流程图。

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所示，本发明变截面钻孔灌注桩水下一次成型浇筑法的步骤如下：

（1）测量放线及标高计算

在邻近码头及船台闸门墩台上设置多处测量控制点，根据工程部位的实际位置进行灵活测量和复核；由于大头桩顶沉在水下，为精确定位我们将大头桩的桩位和标高测量全部引至水上排架上；通过设计标高加上上节护筒长度（长6m）将标高引至排架上；通过在排架下烧至方格定位架，将桩位控制也放在水上进行观测，在下护筒阶段即可通过控制点的观测控制和调整桩位。

（2）护筒埋设

护筒沉放前，先用钻机进行试钻孔，如有障碍物，则使用冲抓机结合人工进行清孔，清孔完毕，确保无障碍后，即可进行护筒沉放；在水上排架下方用槽钢烧制井字形定位架，用以固定桩位、减小桩位偏差；沉放时采用浮吊将组装好的三节护筒吊至定位架，利用自重沉入泥面，在沉放中注意护筒直立，通过多次测量护筒顶口几处标高以保证护筒沉放的垂直度；利用振动锤震动钢扁担，待护筒达到设计标高并稳定后，使用钢筋将其焊接到排架上，确保护筒的稳定性。

（3）钻机就位

待平台搭好后，埋好钢护筒，下一步就是钻机就位，利用吊机将其吊在排架上，再利用自身滚筒滚动，移动钻机用经纬仪指挥钻机就位，使钻杆移到桩中心位置上，检查钻机底部安装平稳情况及电源接线安全情况。

（4）钻孔

根据项目部在以往灌注桩施工中的施工经验和工程现场的地质状况，在施工时必须保证灌注桩开孔时的泥浆稠度及泥浆液面高度，以保证成孔时不塌孔；建立泥浆循环系统，在泥浆筒中造浆，泥浆比重根据钻进不同土层进行配制。当全部准备好后，用第一节钻杆接好钻头，另一端接到主动钻杆上，使钻头对准桩中心线，慢慢放下至土面，先空钻，然后慢慢钻人土中，至钻头基本钻人土中，观察检查是否正常后，才正式开始钻进，每钻进一节钻杆立即接上下一节，以便迅速钻进直至进，采取措施纠正；钻进时经常要检查成孔垂直情况，如发现偏斜应立即停止、降低转速、慢慢钻进的方法穿过，以保证孔形良好。

在钻进过程中，应随时补充泥浆，根据现场实际观察钻进土层配制不同比重的泥浆；表层有钢护筒支护，当钻进淤泥质粉质粘土、灰色粘土、灰色粉质粘土、灰色－暗绿色粉质粘土、草黄色粉质粘土时，泥浆比重应配制成1.2～1.3之间；当钻进最后一层草黄色－灰黄色粉质粘土时，泥浆比重应调整到1.3～1.4之间；护筒内泥浆面始终保持一定高度，以增加孔内侧压力。

（5）清孔

钻孔达到设计要求深度后，进行两次清孔。成孔后先用测绳下挂0.5KG重铁砣测量检查孔深，核对无误后进行清孔，清孔时采用循环换浆，让钻头继续在原位旋转继续注水，用清水换浆使原土造浆，泥浆密度控制在1.1左右；如遇孔壁土质较差时则用泥浆循环清孔，泥浆密度控制在1.15～1.25之间，清孔过程中，必须补充足够的浆，并保持浆面稳定。当第一次清孔完毕后立即放下钢筋笼及导管，在导管放好后，混凝土浇注前，还要进行第二次清孔，清孔的方法是用钢管从孔底注入清水，进行换浆，逐步将泥渣换出孔外，清孔达到要求后，立即进行水下混凝土浇注。

（6）钢筋笼安装

钢筋笼长度分为成三节，经验收合格后由浮吊从码头测将其逐节运至平台上，再由卷扬机将分段的钢筋笼吊至灌注桩孔口，经焊接并隐蔽验收后，依次放入灌注桩孔内；安装时，上下主筋位置应对正，保证钢筋笼上下轴线一致；做到对称施焊；最后将预制混凝土垫块固定在钢筋笼外侧，保证钢筋保护层达到设计规范要求。

钢筋笼全部入孔后，应按设计要求检查安放位置并做好记录，符合要求后，将主筋点焊于孔口护筒上以便使钢筋笼定位，防止钢筋笼浇筑过程中下沉或上浮；桩身混凝土灌注完毕，达到初凝后即可解除钢筋笼的固定装置，并由潜水员拆卸上节护筒后割除定位钢筋，保证钢筋笼随混凝土一起收缩。

（7）灌注水下砼

灌注桩混凝土采用商品混凝土，由固定泵输送至灌注桩的混凝土料斗内，砼灌注采用导管法施工，导管内径为250mm，采用丝扣连接。

开导管方法采用料斗阀门法，待料斗里混凝土料加满后，立即吊起料斗阀门开始混凝土浇筑，此时导管口距孔底高度控制在50cm；在整个浇筑过程中导管应埋砼中2～4m最小埋深不得小于2m，否则会把砼上面附近的浮浆卷入砼内，最大埋深不得大于6m，埋入太深将会影响砼充分流动，导管随浇筑随提升，避免提升过快造成砼脱空现象，或提升过晚而造成埋管拔不出的事故；混凝土面上升的高度并根据导管埋深决定是否拔管，探测次数不少于使用的导管节数，并在每次提升前探测一次管内外混凝土面高度。浇筑时利用不停浇筑及导管出口砼的压力差，使砼不断从导管内挤出，使砼面均匀上升，孔内泥浆逐渐被砼替换而排出孔外，流入泥浆池内；灌注过程中做好记录，严禁将混凝土导管拔离混凝土面。单桩混凝土灌注时间不超过8小时。

在配制灌注桩混凝土时，除了满足混凝土的设计强度要求外，还要考虑水下混凝土施工的特点（要求混凝土和易性好、流动性大、缓凝）和对混凝土强度的影响，混凝土强度应比设计强度提高5Mpa，碎石粒径为5～25mm，混凝土应具有良好的和易性，塌落度配制成16～22cm，并有一定的流动度保持率。

（8）水下桩头处理

待灌注桩混凝土浇筑完毕后，平台上将固定钢筋笼的主筋割断，准备就位的潜水员在打捞船的配合下潜入水下拆除大头护筒连接上节护筒的法兰，并由浮吊将护筒调至临近码头进行清洗以便循环使用；接着将高出大头护筒多余的砼及上部浮浆沿护筒顶面刮平，插入钢结构梁部分的预留钢筋，整个水下桩头处理过程潜水员在1.5小时内全部完成，避免时间较长混凝土丧失塑性后造成水下处理困难。

本发明大头钻孔灌注桩适合桩顶标高在水位以下的情况施工，例如潮间带、滩涂地都可以采用该工艺进行施工，投入少，并且质量和进度都可以有效的控制。

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。

Claims (1)

1.变截面钻孔灌注桩水下一次成型浇筑法，所述浇筑法包括准备阶段和浇注阶段；所述准备阶段包括：

测量控制点布置

在邻近码头及船台闸门墩台上设置多处测量控制点，根据工程部位的实际位置进行灵活测量和复核；

护筒埋设

护筒由三节护筒组装而成，包含大头护筒、上节护筒，护筒沉放前，先用钻机进行试钻孔，如有障碍物，则使用冲抓机结合人工进行清孔，清孔完毕确保无障碍后即可进行护筒沉放；

钻机布置

埋好护筒后，下一步就是钻机就位，利用吊机将其吊在排架上，再利用自身滚筒滚动，移动钻机用经纬仪指挥钻机就位，使钻杆移到桩中心位置上，检查钻机底部安装平稳情况及电源接线安全情况；

钻机钻孔

钻机就位后，用第一节钻杆接好钻头，另一端接到主动钻杆上，使钻头对准桩中心线，慢慢放下至土面，先空钻，然后慢慢钻入土中，至钻头基本钻入土中，观察检查是否正常后，才正式开始钻进，每钻进一节钻杆立即接上下一节，以便迅速钻进，采取措施纠正；钻进时经常要检查成孔垂直情况，如发现偏斜应立即停止、降低转速、慢慢钻进的方法穿过，以保证孔形良好；

清孔

钻孔达到设计要求深度后，进行两次清孔；清孔时采用循环换浆，让钻头继续在原位旋转继续注水，用清水换浆使原土造浆，泥浆密度控制在1.1左右；如遇孔壁土质较差时则用泥浆循环清孔，泥浆密度控制在1.15～1.25之间，清孔过程中，必须补充足够的浆，并保持浆面稳定；当第一次清孔完毕后立即放下钢筋笼及导管，在导管放好后，混凝土浇注前，还要进行第二次清孔，清孔的方法是用钢管从孔底注入清水，进行换浆，逐步将泥渣换出孔外，清孔达到要求后，立即进行水下混凝土浇注；

钢筋笼安装

安装时钢筋笼时，钢筋笼上下主筋位置应对正，保证钢筋笼上下轴线一致；做到对称施焊；最后将预制混凝土垫块固定在钢筋笼外侧，保证钢筋保护层达到设计规范要求；

其特征在于，所述浇注阶段包括灌注水下砼以及水下桩头处理两个步骤：

灌注水下砼

灌注桩混凝土由固定泵输送至灌注桩的混凝土料斗内，待料斗里混凝土料加满后，立即吊起料斗阀门开始混凝土浇筑，此时导管口距孔底高度控制在50cm；在整个浇筑过程中导管应埋砼中2～4m，最小埋深不得小于2m，否则会把砼上面附近的浮浆卷入砼内，最大埋深不得大于6m，埋入太深将会影响砼充分流动，导管随浇筑随提升，避免提升过快造成砼脱空现象，或提升过晚而造成埋管拔不出的事故；混凝土面上升的高度并根据导管埋深决定是否拔管，探测次数不少于使用的导管节数，并在每次提升前探测一次管内外混凝土面高度；浇筑时利用不停浇筑及导管出口砼的压力差，使砼不断从导管内挤出，使砼面均匀上升，孔内泥浆逐渐被砼替换而排出孔外，流入泥浆池内；灌注过程中做好记录，严禁将混凝土导管拔离混凝土面；单桩混凝土灌注时间不超过8小时；

水下桩头处理

待灌注桩混凝土浇筑完毕后，平台上将固定钢筋笼的主筋割断，准备就位的潜水员在打捞船的配合下潜入水下拆除大头护筒连接上节护筒的法兰，并由浮吊将护筒调至临近码头进行清洗以便循环使用；接着将高出大头护筒多余的砼及上部浮浆沿护筒顶面刮平，插入钢结构梁部分的预留钢筋，整个水下桩头处理过程潜水员在1.5小时内全部完成，避免时间较长混凝土丧失塑性后造成水下处理困难。