CN103590395A - 一种碎石注浆桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碎石注浆桩施工方法，包括如下步骤：（1）施工准备，（2）测量放线及定桩位，（3）护筒埋设，（4）钻机就位，（5）钻进成孔，（6）一次清孔，（7）放置注浆管，（8）放置锚筋，（9）碎石投放，（10）安装桩帽连接钢管，（11）洗孔，（12）压力注浆，（13）拔注浆管，（14）桩帽施工，（15）桩成品检测、验收。本发明施工速度快，缩短了施工周期；与预应力管桩、Y型桩等软基处理相比，节约工程投资；劳动强度低，施工安全，可广泛推广使用；水泥和碎石形成的碎石桩的整体性和稳定性好。在软基中采用工程钻机旋转循环钻孔成桩，对地基及周围建筑物扰动小，地表下沉得到控制，施工中振动小、噪音低，具有良好的社会效益。

Description

一种碎石注浆桩施工方法

技术领域

本发明涉及一种碎石注浆桩施工方法。

背景技术

随着铁路和公路事业的发展，对桥梁灌注桩的荷载能力和沉降控制提出了更高的要求。但是钻孔灌注桩施工质量现状存在许多缺陷：

（1）成孔时不可避免地对桩周土造成卸载、松动、局部坍塌等扰动破坏，且桩越长、桩径越大，钻孔时间越长，其破坏程度就越严重；

（2）泥浆的使用在桩和桩周土间形成承载力低的“泥皮层”，孔底残留的沉渣和泥浆沉淀物又在桩底形成一个“软弱层”；

（3）卸载、松动、局部坍塌等扰动破坏大大减低了桩周土的强度和刚度，而“泥皮层”和“软弱层”更加加重了这种后果；

（4）灌注混凝土在固化期间一般会产生凝固收缩现象，这将导致桩土间出现不可控制的细小缝隙。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的诸多不足，提供一种碎石注浆桩施工方法，以达到质量好、节约工程投资、施工速度快的效果。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种碎石注浆桩施工方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）施工准备

施工前，先清除流塑状淤泥，铺设0.8m厚的碎石临时垫层，再平整场地，然后进行泥浆处理系统的布置，内部技术交底；施工机具进场时进行调试和检查，仪器、仪表进行检验和标定；

（2）测量放线及定桩位

根据设计资料，先确定桩位中心，以中心为圆心，以桩身半径加护壁厚度为半径画出钻孔的圆周，再撒石灰线，并在桩位中心插上钢筋；

（3）护筒埋设

用拉十字线定位法在桩中心四周定出四点，拉线交点为桩中心，然后挖除地表填平，并深入地表以下40cm，后将长75cm的钢护筒埋入，护筒下端插入土层25cm，护正护筒，并使桩心与筒壁的距离不小于桩半径，后用粘土将护筒四周填实，并在护筒中心插上钢筋；

（4）钻机就位

经测量放样后，先将钻机移至桩位，用方木整平钻机，就位对中，用铅垂线法使钻机钻杆中心、钻盘中心与桩位中心重合，然后再调整钻机使机杆垂直；

（5）钻进成孔

采用CFG-30型螺旋钻机，先用套在钻杆上的螺旋套筒的刃片旋转切入土层，并把土层切入套筒内，待钻入设计深度后，提出套筒，清除筒内泥土，再放下套筒，反复进行操作；

（6）一次清孔

钻进至设计深度后，钻具原位回转、正循环冲孔排渣，清孔至沉渣为5cm，再换稀泥浆，提钻并移开钻机后，用检孔器检测孔径和垂直度；

（7）放置注浆管

先用方木放置在孔口两侧支撑孔口板，使孔口板水平稳定，且孔口板的圆孔与护筒中心一致，然后采用直径3.5cm、长2.5m的镀锌注浆铁管，节头采用丝扣连接，当注浆管下至距孔底50cm处时，对称布置安装两根一寸注浆管，安装就位完毕后，对管口进行临时保护；

（8）放置锚筋

锚筋事先制作成型，然后放置到孔口并固定；

（9）碎石投放

先把碎石清洗干净，然后通过串筒投放至孔内，并填灌至孔口标高；

（10）安装桩帽连接钢管

在投放碎石至设计桩帽连接钢筋底标高时，先安放桩帽连接钢筋，然后再继续投放碎石；

（11）洗孔

碎石填满后，利用注浆泵清水通过注浆管注入孔内，孔内注入清水10分钟后，检测泥浆比重；

（12）压力注浆

将拌合好的水泥砂浆通过注浆管从孔底逐渐上升并渗入碎石孔隙中，在压浆过程中及时向桩顶补入碎石。注浆至砂浆从孔口冒出后，用插入式振捣器插入桩体1.5m进行振捣，使桩顶砂浆充填密实，然后拔出注浆管；

（13）拔注浆管

在拔管过程中对桩顶填充碎石，在1.5m处补充注浆，直至孔口标高断面上浆液外溢充盈后停止，然后将注浆管拔出；

（14）桩帽施工

桩体养护达到规定强度并检测合格后清理桩顶及附近的杂物，并根据设计桩顶标高，凿除多余部分桩顶混凝土，将桩顶土层整平务实、立模、绑扎桩帽钢筋并浇筑桩帽混凝土；

（15）桩成品检测、验收

对施工完成的碎石注浆桩进行无破损检查，合格后进行路基填筑施工。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

施工速度快、节约工程投资、操作简便、质量好：施工速度快，缩短了施工周期；与预应力管桩、Y型桩等软基处理相比，注浆桩单价低，节约工程投资；劳动强度低，施工安全，操作简单，可以广泛推广使用；质量好，水泥和碎石形成的碎石桩的整体性和稳定性好。在软基中采用工程钻机旋转循环钻孔成桩，对地基及周围建筑物扰动小，地表下沉得到控制，施工中振动小、噪音低，具有良好的社会效益。本发明无下沉坍落，作业安全可靠，施工作业简便，以较小的投入即可达到理想的加固效果。本发明具有避免桩侧泥皮、桩底沉渣的优点，适用于深厚软地基、老路加宽工程、周围有建筑物的结构物、地下管线周围、高压电线附近等场合的软基处理工程。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种碎石注浆桩施工方法的注浆成桩示意图；

图2为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

本发明一种碎石注浆桩施工方法，其工作原理是根据设计的桩径，用工程钻机成孔至预定深度位置，然后插入钢质注浆管，随后向桩孔内投放一定的碎石至标高，通过注浆管向孔内压注水泥浆。水泥浆一部分与碎石结合成有一定强度的无砂混凝土小桩，一部分渗入土体，使得土体得以加固。

本施工方法需要准备如下材料：

1、总灰量：砂：水=1:0.6:0.8，42.5级普通硅酸盐水泥，细度模数为2.2～2.6的细砂，粒径为20～30mm的碎石粗骨料，F类Ⅱ级粉煤灰。

2、机具设备：CFG-30型螺旋钻机，JDC350灰浆搅拌机，电焊机，切割机，振捣棒，清水泵，QB152注浆机，泥浆泵，手推车，串筒，水管，压浆泵，皮管，水泥罐。

本施工方法包括如下步骤：

（1）施工准备

施工前，先清除流塑状淤泥，铺设0.8m厚的碎石临时垫层，再平整场地，以便施工机械进场。垫层应严格控制粒径，以免无法进行成孔。然后进行泥浆处理系统的布置，内部技术交底；施工机具进场时进行调试和检查，仪器、仪表进行检验和标定。

A、参数设计：

设施工最高填方为5.25m，最低填方为2.76m，填方面积为156578m²,填料主要计算参数取值：γ_±=18.9kN/m³。地基主要计算参数取值：γ_地=15.5kN/m³。固结系数C_v=1.43×10^-7m²/s。

B、地基承载力计算：

根据堆载高度（取平均填土高度3.5m）、填土容量、土层深度和压缩系数，得出各层土体中的附加应力，并根据地质资料，得到如表1计算参数：

表1分层总和法计算参数表

则运用分层总和法计算的结果为：

$S={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n\frac{1}{E_{\mathrm{si}}}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{xi}}\mathrm{\Δ}{h}_i={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{S}_i=1.098m$

式中：S——最终固结沉降量cm；

σ_xi——地基中各分层中点处的附加应力；

E_si——地基中各分层的压缩模量；

Δh_i——地基中各分层的原始厚度m。

加固后地基总沉降减少量：

S_减={1/[1+（n-1）×η]}×S_前

式中：n——桩土应力比，取n=1.8；

η——面积置换率，

d——桩直径；

de——等效圆直径，d_e=1.13倍桩间距。

η=0.350²/(1.13×3.5)²=0.007

S_减={1/[1+（1.8-1）×0.007]}×S_前=1.092(m)

通过计算可知，地基采用碎石注浆桩处理后，总沉降量减少1.092m，剩余0.6cm，满足沉降量控制要求。

单桩承载力：

[σ]_桩=25.2×C_地/K

式中：C_地——凝聚力，C_地=15.8kPa;

K——安全系数，K=1.23。

[σ]_桩=25.2×15.8/1.23=323.71（kPa）

复合地基承载力：

[σ]_复=β[σ]_±×[1+η(n/β)-η]

式中：η——面积置换率，η=0.007；

[σ]_±——桩间天然地基土的承载力；

n——桩土应力比，据有关资料，其值取4.5；

β——桩间土承载力折减系数，取值为1.5.

[σ]_±=[σ]_桩/2=323.71/2=161.855（kPa）

[σ]_复=1×161.855×[1+0.007×(4.5/1.5)-0.007]=164.121（kPa）

地基的承载能力满足要求。

（2）测量放线及定桩位

根据设计资料，先确定桩位中心，以中心为圆心，以桩身半径加护壁厚度为半径画出钻孔的圆周，再撒石灰线，并在桩位中心插上钢筋。

（3）护筒埋设

用拉十字线定位法在桩中心四周定出四点，拉线交点为桩中心，然后挖除地表填平，并深入地表以下40cm，后将长75cm的钢护筒埋入，护筒下端插入土层25cm，护正护筒，并使桩心与筒壁的距离不小于桩半径，后用粘土将护筒四周填实，并在护筒中心插上钢筋以便钻机就位。

（4）钻机就位

经测量放样后，先将钻机移至桩位，用方木整平钻机，就位对中，用铅垂线法使钻机钻杆中心、钻盘中心与桩位中心重合，然后再调整钻机使机杆垂直。

（5）钻进成孔

采用CFG-30型螺旋钻机，先用套在钻杆上的螺旋套筒的刃片旋转切入土层，并把土层切入套筒内，待钻入设计深度后，提出套筒，清除筒内泥土，再放下套筒，如此反复进行操作。在钻进过程中应注意初钻时应选择慢速档，钻杆应保持垂直稳固、位置正确，防止钻杆晃动引起孔径扩大；钻进速度根据电流值变化，及时进行调整；钻进过程中，应及时清理孔口积土和地面散落土，遇到地下水、塌孔及缩孔等异常情况时，应及时处理；钻进过程中，应时刻观察钻机机架是否偏斜，如出现偏斜应及时调整垂直，防止钻孔偏斜；当钻至土层分界处，特别是相邻两层地质软硬相差较大处时，应放慢钻进速度；钻孔达到设计深度后，必须核实地质情况。

（6）一次清孔

钻进至设计深度后，钻具原位回转、正循环冲孔排渣，清孔至沉渣为5cm，再换稀泥浆，泥浆比重控制在1.25～1.35，提钻并移开钻机后，用检孔器检测孔径和垂直度。

（7）放置注浆管

先用方木放置在孔口两侧支撑孔口板，使孔口板水平稳定，且孔口板的圆孔与护筒中心一致，然后采用直径3.5cm、长2.5m的镀锌注浆铁管1，节头采用丝扣5连接，当注浆管下至距孔底50cm处时，对称布置安装两根一寸注浆管，以利于灌浆质量。安装就位完毕后，对管口进行临时保护，防止杂物进入管内。

（8）放置锚筋

锚筋3事先制作成型，然后放置到孔口并固定。

（9）碎石投放

先把碎石2清洗干净，然后通过串筒投放至孔内，并填灌至孔口标高。

（10）安装桩帽连接钢管

在投放碎石至设计桩帽连接钢筋底标高时，先安放桩帽连接钢筋，然后再继续投放碎石。

（11）洗孔

碎石填满后，利用注浆泵清水通过注浆管注入孔内，孔内注入清水10分钟后，检测泥浆比重。当泥浆比重小于1.02时，方可停止向孔内注入清水，结束洗孔工作。

（12）压力注浆

将拌合好的水泥砂浆4通过注浆管从孔底逐渐上升并渗入碎石孔隙中，在注浆过程中，因注浆管在压力作用下会发生振动，致使桩顶部分碎石会有一定量的沉落，在压浆过程中及时向桩顶补入碎石。注浆至砂浆从孔口冒出后，用插入式振捣器插入桩体1.5m进行振捣，使桩顶砂浆充填密实，然后拔出注浆管。

（13）拔注浆管

在拔管过程中对桩顶填充碎石，在1.5m处补充注浆，直至孔口标高断面上浆液外溢充盈后停止，然后将注浆管拔出。

（14）桩帽施工

桩体养护达到规定强度并检测合格后清理桩顶及附近的杂物，并根据设计桩顶标高，凿除多余部分桩顶混凝土，将桩顶土层整平务实、立模、绑扎桩帽钢筋并浇筑桩帽混凝土。

（15）桩成品检测、验收

对施工完成的碎石注浆桩进行无破损检查，合格后进行路基填筑施工。

本施工方法质量控制：

（1）碎石注浆桩施工方法自开孔后到碎石注浆桩结束止应连续作业，中途尽量不停止；

（2）用于检测定位的全站仪、经纬仪、水准仪及钢卷尺送有关部门校正合格后才能使用；

（3）测定桩体施工的主控点与轴线控制点，每条轴线都要测设两个控制点，并用示意图标明位置、尺寸，并在施工现场保护好这些控制点，以便施工竣工验收时复核；

（4）在成孔过程中要随时参考对照工程地质勘查报告，针对具体的地质层，详细记录钻进情况，收集各种数据，选定泥浆性能指标，确定分层钻进参数，以指导其余桩孔的钻进；

（5）根据土层土性，调整好与之相应的泥浆，护筒要埋深、埋牢，底部与周围要用粘土捣实，防止底部水渗入；

（6）注浆应及时对注浆泵、灰浆搅拌和注浆管进行检查，使其处于完好状态；

（7）注浆时要做好注浆压力、注浆量、注浆时间及其它异常情况的记录工作，发现问题及时分析处理。

本施工方法安全措施：

（1）施工现场合理安排压桩机的行走，水、电并配置足够的夜间照明；

（2）桩机进入现场后，施工技术人员应向机操人员进行施工任务及安全技术措施的书面交底，操作人员应熟悉现场环境和施工条件，听从指挥；

（3）桩机的安装、拆卸必须根据原有生产厂的规定，按施工组织设计的技术方案和安全作业技术措施，在机长的负责统一指挥下由专业人员进行，并要有技术和安全人员监护；

（4）所有使用的配电箱必须符合规范要求的铁壳标准电箱，配电箱电气装置做到一机一闸一漏电保护；

（5）所有电机、电器、照明器具、手持电动工具的金属外壳，不带电的外露导电部分，应做保护接零；

（6）施工现场禁止使用花线、塑料胶质线作拖线箱的电源线，严禁使用木制的拖线箱、板及民用塑壳拖线板。

本施工方法环保措施：

（1）做好排水设施，及时清除场地及道路积水；

（2）开工前做好临时便道，临时便道高于施工自然地面，并设置排水沟；

（3）碎石注浆桩产生的废泥浆及钻渣不定期地采用密封罐装泥浆车外运排放和处理；

（4）进场材料严格按场地图指定位置规范堆放；

（5）随机配套材料，必须整齐的堆放于压桩机右侧，严禁随移、随堆；

（6）施工现场的场容管理，实施分块包干，责任区域挂牌示意，生活区管理规定挂牌昭示全体，制定生活卫生管理、检查、评比考核制度。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种碎石注浆桩施工方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）施工准备

施工前，先清除流塑状淤泥，铺设0.8m厚的碎石临时垫层，再平整场地，然后进行泥浆处理系统的布置，内部技术交底；施工机具进场时进行调试和检查，仪器、仪表进行检验和标定；

（2）测量放线及定桩位

根据设计资料，先确定桩位中心，以中心为圆心，以桩身半径加护壁厚度为半径画出钻孔的圆周，再撒石灰线，并在桩位中心插上钢筋；

（3）护筒埋设

用拉十字线定位法在桩中心四周定出四点，拉线交点为桩中心，然后挖除地表填平，并深入地表以下40cm，后将长75cm的钢护筒埋入，护筒下端插入土层25cm，护正护筒，并使桩心与筒壁的距离不小于桩半径，后用粘土将护筒四周填实，并在护筒中心插上钢筋；

（4）钻机就位

经测量放样后，先将钻机移至桩位，用方木整平钻机，就位对中，用铅垂线法使钻机钻杆中心、钻盘中心与桩位中心重合，然后再调整钻机使机杆垂直；

（5）钻进成孔

采用CFG-30型螺旋钻机，先用套在钻杆上的螺旋套筒的刃片旋转切入土层，并把土层切入套筒内，待钻入设计深度后，提出套筒，清除筒内泥土，再放下套筒，反复进行操作；

（6）一次清孔

钻进至设计深度后，钻具原位回转、正循环冲孔排渣，清孔至沉渣为5cm，再换稀泥浆，提钻并移开钻机后，用检孔器检测孔径和垂直度；

（7）放置注浆管

先用方木放置在孔口两侧支撑孔口板，使孔口板水平稳定，且孔口板的圆孔与护筒中心一致，然后采用直径3.5cm、长2.5m的镀锌注浆铁管，节头采用丝扣连接，当注浆管下至距孔底50cm处时，对称布置安装两根一寸注浆管，安装就位完毕后，对管口进行临时保护；

（8）放置锚筋

锚筋事先制作成型，然后放置到孔口并固定；

（9）碎石投放

先把碎石清洗干净，然后通过串筒投放至孔内，并填灌至孔口标高；

（10）安装桩帽连接钢管

在投放碎石至设计桩帽连接钢筋底标高时，先安放桩帽连接钢筋，然后再继续投放碎石；

（11）洗孔

碎石填满后，利用注浆泵清水通过注浆管注入孔内，孔内注入清水10分钟后，检测泥浆比重；

（12）压力注浆

将拌合好的水泥砂浆通过注浆管从孔底逐渐上升并渗入碎石孔隙中，在压浆过程中及时向桩顶补入碎石；注浆至砂浆从孔口冒出后，用插入式振捣器插入桩体1.5m进行振捣，使桩顶砂浆充填密实，然后拔出注浆管；

（13）拔注浆管

在拔管过程中对桩顶填充碎石，在1.5m处补充注浆，直至孔口标高断面上浆液外溢充盈后停止，然后将注浆管拔出；

（14）桩帽施工

桩体养护达到规定强度并检测合格后清理桩顶及附近的杂物，并根据设计桩顶标高，凿除多余部分桩顶混凝土，将桩顶土层整平务实、立模、绑扎桩帽钢筋并浇筑桩帽混凝土；

（15）桩成品检测、验收

对施工完成的碎石注浆桩进行无破损检查，合格后进行路基填筑施工。

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