CN104563111B - 一种斜桩锚岩的施工方法 - Google Patents

一种斜桩锚岩的施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种斜桩锚岩的施工方法，包括以下步骤；(1)钻机就位；(2)钢管桩内成孔；(3)钢管桩内清孔；(4)安装导向架；(5)封固导向架底座；(6)锚孔成孔；(7)锚孔清孔；(8)安放锚束；(9)锚孔注浆；(10)拆卸导向架；(11)安放导管；(12)水下砼灌注。本发明的优点在于：(1)施工工艺简单，施工工期短，对整个码头桩基础工程的工期影响小；(2)施工成本低：本施工工艺所使用的设备较单一，材料成本低，综合成本低廉；(3)施工后码头桩基础质量可靠：在保证码头桩基础抗拔及抗滑力指标均满足要求的同时，缩短施工工期，提高施工效率。

Description

一种斜桩锚岩的施工方法
技术领域
本发明涉及港口建设工程桩基础施工技术领域，尤其指一种斜桩锚岩的施工方法，具体地说是在码头钢管桩内施工锚岩桩从而满足码头桩基础的抗拔、抗滑指标的一种施工方法。
背景技术
传统的高桩码头建造，基础施工多采用预制斜桩，该桩的摩擦荷载必须满足码头多种承载力要求；如果第四系土层厚度不能满足，则必须使桩端嵌入中微风化基岩一定深度后才能满足桩的抗拔、抗滑要求，这样大大提高了施工的工程量以及施工成本。
近年来在浙江沿海地区建造码头过程中所遇到的难题是预制斜桩不能进入中微风化基岩，若利用钻孔灌注桩则不能直接成斜桩，因而不能达到码头基础设计要求的抗拔力及抗滑力。因此，在浙江等省沿海，土层厚度不足、中微风化基岩层离地表面较浅地区建造码头时，如何提高斜桩的抗拔、抗滑指标则成为必须要解决的一个技术难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种工艺简单、施工工期短、
施工成本低，且能够有效提高斜桩抗拔、抗滑能力的斜桩锚岩的施工方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种斜桩锚岩的施工方法，包括以下步骤：
步骤一、钻机就位：根据钢管桩桩孔方位角，调整钻机方位角；
步骤二、钢管桩内成孔：用三翼钻头在钢管桩内钻进成孔；
步骤三、钢管桩内清孔：钻进成孔后用气举反循环工艺彻底清孔；
步骤四、安装导向架：导向架由导向架底座和若干导向架单节构成，所述的导向架底座由上端法兰与3-9根钢管垂直焊接而成，导向架单节由上下两端的法兰和连接于法兰之间的3-9根导向管垂直焊接而成；选择一导向架单节与导向架底座通过定位销相连，用卷扬机吊起连接好的导向架单节与导向架底座，导向架底座朝下放入孔内，下放过程中，上部的导向架单节通过螺栓与下方的导向架单节逐节相连，直至导向架底座到达孔底；所述的导向架单节上各个导向管相对齐，所有法兰规格相同，螺孔位置一致；
步骤五、封固导向架底座：将注浆管沿导向架管内下入，注入水泥净浆将导向架底座封固；
步骤六、锚孔成孔：待水泥净浆凝固以后从导向架的导向管中钻进至中微风化基岩层形成锚孔；
步骤七、锚孔清孔：采用气举反循环工艺清孔或者用弹簧钢丝钻头进行取渣；
步骤八、安放锚束：在各个锚孔内放入锚束，预装在锚束上的注浆管一同下放，下放过程中用注浆连接管与锚束底端上的注浆管相连接，并逐节向上连接；
步骤九、锚孔注浆：用净浆搅拌机制浆，采用注浆泵，通过注浆连接管及注浆管将净浆注入锚孔内制成锚桩；重复步骤六至步骤九，完成所有锚桩施工；
步骤十、拆卸导向架：全部锚桩施工完毕后，通过强力起拔，拉脱导向架单节与导向架底座之间的定位销，将上部导向架逐节卸出钢管桩外；
步骤十一、安放导管：采用丝扣接头式导管，逐节安放至孔底，并在导管接头处安装密封圈；
步骤十二、水下砼灌注：初灌时导管距孔底为30-50cm，初灌量保证埋管0.8m以上，灌注中途导管埋深在2米以上,灌注过程中导管始终位于砼面以下；这次将钢管桩底部以上6-8m范围内灌注砼。
优化的技术措施还包括：
所述的导向架单节的长度为2-4m。
所述的锚束由3根Φ40钢筋焊成一束制成，其外缘焊上Φ30钢筋作为保护块；所述的锚束上焊接有注浆管，所述的注浆管上端设置一反丝接头，其下端距离锚束下端15-25cm。
所述的步骤一中，调整钻机立轴倾角对应桩孔倾角时，按钢管桩倾斜度并考虑主动钻杆提升方向及钻杆自重因素，立轴倾斜度应比钢管桩倾斜度稍小2-3度。
所述的步骤二中，采用XY-4-3型立轴式钻机钻进；钻进过程中，一旦碰遇钢管桩桩靴反卷，立即终止钻进。
所述的步骤三中，在清孔完成后，对孔口实施保护处理，以保证在导向架下入前孔口岩碴不重返孔内。
所述的步骤六中，锚孔采用牙轮钻头破碎进行钻进。
所述的步骤九中，净浆采用净浆搅拌机拌制，采用注浆泵通过预先安装在锚孔内的注浆管，将净浆注入孔内；注浆量按锚孔环状体积（扣除锚束所占的体积）的1.1-1.2倍充盈量进行注浆。
本发明是一种斜桩锚岩的施工方法，通过在钢管桩内进行锚岩加固，从而提高钢管桩的抗拔、抗滑能力，其优点是：
(1)用本施工方法作成的锚岩斜桩，锚孔桩部分的水泥净浆好似“植物”的须根，封固后的导向架底座部分的水泥净浆好似“植物”的块根，而钢管桩以上部分的砼好似“植物”的茎。锚孔桩部分的水泥净浆长度为18-20米，导向架底座部分的水泥净浆长度为1.2米，而钢管桩以上部分砼的长度为6-8米。可想而知这么深的须根，那么大的块根和这么壮的茎，它的抗拔性能、抗滑性能一定会是不可估量的。因此，用本施工方法作成的锚岩斜桩是十分可靠，非常牢固的。
(2)本施工方法所使用的设备较单一且是现成的，原材料充足成本低，因此综合成本低廉。
(3)施工方法简单可行，由于导向架中的导向管发挥良好作用，使十分困难的锚孔成孔、锚孔清孔、安放锚束、锚孔注浆等施工工序变得准确无误、简单可行，使施工工期可以预测，对整个码头桩基础工程的工期不会由于锚岩斜桩的进度而拖后腿。
附图说明
图1是锚岩斜桩结构示意图；
图2是本发明导向架的结构示意图；
图3是图2中I部放大图；
图4是图2的俯视图；
图5是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
附图标记：钢管桩1、锚孔2、锚束3、导向架4、导向架底座41、导向架单节42、定位销5。
如图1至图5所示，
某港口工程，采用本发明一种斜桩锚岩的施工方法，包括以下步骤：
步骤一、钻机就位：根据钢管桩1桩孔方位角，调整钻机方位角；调整立轴倾角对应桩孔倾角，考虑主动钻杆提升方向及钻杆自重因素，立轴倾斜度应比钢管桩1倾斜度略小2-3度。如施工中发现桩孔方位角或倾角与设计值有明显偏差，应以实际值作为调整依据。
步骤二、钢管桩内成孔：用三翼钻头在钢管桩1内钻进成孔；采用XY-4-3型立轴式钻机钻进；钻进过程中，尽量钻进至钢管桩1底，一旦碰遇钢管桩1桩靴反卷，立即终止钻进，以防孔内发生事故。
步骤三、钢管桩内清孔：钻进成后用气举反循环工艺彻底清孔；在清孔完成后，对孔口实施保护处理，以保证在导向架4下入前孔口岩碴不重返孔内。
步骤四、安装导向架4：导向架4由导向架底座41和导向架单节42构成，导向架底座41由上端法兰与6根长度为1.2m钢管垂直焊接而成（钢管可设置3-9根），所述的导向架单节42由两端的法兰和连接于法兰之间的若干导向管垂直焊接而成；选择一导向架单节42与导向架底座41通过定位销5相连，用卷扬机吊起连接好的导向架单节42与导向架底座41，导向架底座41朝下放入孔内，下放过程中，上部的导向架单节42通过螺栓与下方的导向架单节42逐节相连，直至导向架底座41到达孔底；导向架4下放过程中如遇阻，可轻轻转动导向架4，然后再缓缓下放，不得强力起拔或墩放。
所述的导向架单节42由6根Φ219钢管和上法兰、下法兰垂直焊接而成；所述的导向架单节42的长度为2-4m。导向架单节42之间用螺栓连接，导向架单节42后，导向架单节42上各个导向管相对齐。为了保证能够顺利连接，所有法兰规格相同，螺孔位置一致。6根钢管长度相同，法兰与钢管之间垂直焊接，焊缝严密、牢靠。
步骤五、封固导向架底座41：将注浆管沿导向架4内侧下放，注入M40水泥净浆将导向架底座41封固；注浆量以钢管桩底部以上0.5m为准。为了使锚孔2施工时，锚孔2之间不相互串通，并保证锚孔2钻进时岩粉从导向管中排出孔外，必须封固导向架底座41，增加导向架底部钢管与钢管桩底部底部之间的密封性，便于岩粉从Φ219钢管口排出孔外，保证成孔质量。
步骤六、锚孔2成孔：待水泥净浆凝固以后从导向架4的导向管中钻进至中微风化基岩层形成锚孔2；锚孔2采用牙轮钻头破碎进行钻进。由于在单根钢管斜桩内施工6根锚岩桩(锚岩桩的数量与导向架上导向管的数量相等)，锚孔2之间的相对距离比较小，相对位置比较紧凑，若钻机对位不准确，则锚孔成孔至一定深度后可能会发生窜孔事故，因此在锚孔成孔之前，钻机的锚孔2定位尤其关键，对位时要以钢管斜桩的同一倾向为标准进行复核。
步骤七、锚孔2清孔：终孔后锚孔2内会存在一定量的岩碴、岩粉，采用气举反循环工艺清孔；若岩渣颗粒较大，气举反循环清孔困难的情况下，用弹簧钢丝钻头进行取渣。
步骤八、安放锚束3：在各个锚孔2内放入锚束3，预装在锚束3下端上的注浆管一同下放，下放过程中用注浆连接管与注浆管相连接，并逐节向上连接；下放过程中，可根据注浆连接管的长度来计算是否到达孔底。
所述的锚束3由3根Φ40钢筋焊成一束制成，其外缘焊上Φ30钢筋作为保护块；所述的锚束3上焊接有注浆管，所述的注浆管上端设置一反丝接头，其下端距离锚束3下端15-25cm。锚束长度一般18—20m，上部是位于钢管桩底部浇筑的砼范围内，其下部是位于中微风化层的岩石内。
用钻机卷扬机将锚束吊至导向架的孔口，后将注浆管逐根连接紧密安放至锚孔中，根据注浆管的长度来计算管口是否到达孔底，后将注浆管上提20cm准备灌注水泥净浆。
步骤九、锚孔2注浆：用净浆搅拌机制浆，采用注浆泵，通过注浆连接管及注浆管将净浆注入锚孔2内制成锚桩；由于风化岩层中存在一定程度的裂隙，为保证注浆效果，注浆量按锚孔2环状体积（扣除锚束所占的体积）的1.1-1.2倍充盈量进行注浆。
使用普硅水泥，所用水泥必须有出厂合格证明，安定性检验报告。配料严格按试验配合比；净浆配合比应事先做好，配比应同时保证强度、可泵性和微膨胀，并应控制初凝时间，净浆采用净浆搅拌机拌制。采用注浆泵通过预先安装在锚孔内的注浆管，将净浆注入孔内；重复步骤六至步骤九，完成所有锚桩施工；
步骤十、拆卸导向架4：全部锚桩施工完毕后，通过强力起拔，拉脱导向架单节42与导向架底座41之间的定位销5；将上部导向架逐节卸出钢管桩外；
步骤十一、安放导管：采用丝扣接头式导管，逐节安放至孔底，并在导管接头处安装密封圈；
步骤十二、水下砼灌注：初灌时导管距孔底为30-50cm，初灌量保证埋管0.8m以上，灌注中途导管埋深在2-6m,灌注过程中导管始终位于砼面以下；一般灌注范围至钢管桩底部6-8m范围。
工程结束后对桩进行检查，承载力各项指标均满足设计要求。

Claims (7)

1.一种斜桩锚岩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、钻机就位：根据钢管桩(1)桩孔方位角，调整钻机方位角；调整钻机立轴倾角对应桩孔倾角时，按设计图纸钢管桩倾斜度并考虑主动钻杆提升方向及钻杆自重因素，立轴倾斜度应比钢管桩倾斜度稍小2-3度；
步骤二、钢管桩内成孔：用三翼钻头在钢管桩(1)内钻进成孔；
步骤三、钢管桩内清孔：钻进成后用气举反循环工艺彻底清孔；
步骤四、安装导向架(4)：导向架(4)由导向架底座(41)和若干导向架单节(42)构成，导向架底座(41)由上端法兰与3-9根钢管垂直焊接而成，所述的导向架单节(42)由上下两端的法兰和连接于法兰之间的3-9根导向管垂直焊接而成；选择一导向架单节(42)与导向架底座(41)通过定位销(5)相连，用卷扬机吊起连接好的导向架单节(42)与导向架底座(41)，导向架底座(41)朝下放入孔内，下放过程中，上部的导向架单节(42)通过螺栓与下方的导向架单节(42)逐节相连，直至导向架底座(41)到达孔底；所述的导向架单节(42)上各个导向管相对齐，所有法兰规格相同，螺孔位置一致；
步骤五、封固导向架底座(41)：将注浆管沿导向架(4)内侧下放，注入水泥净浆将导向架底座(41)封固；
步骤六、锚孔(2)成孔：待水泥净浆凝固以后从导向架(4)的导向管中钻进至中微风化基岩层形成锚孔(2)；
步骤七、锚孔(2)清孔：采用气举反循环工艺清孔或者用弹簧钢丝钻头进行取渣；
步骤八、安放锚束(3)：用钻机卷扬机在各个锚孔(2)内放入锚束(3)，预装在锚束(3)上的注浆管一同下放，下放过程中用注浆连接管与锚束(3)底端上的注浆管相连接，并逐节向上连接；
步骤九、锚孔(2)注浆：用净浆搅拌机制浆，采用注浆泵，通过注浆连接管及注浆管将净浆注入锚孔(2)内制成锚桩；
步骤十、拆卸导向架(4)：全部锚桩施工完毕后，通过强力起拔，拉脱导向架单节(42)与导向架底座(41)之间的定位销(5)；将上部导向架逐节卸出钢管桩外；
步骤十一、安放导管：采用丝扣接头式导管，逐节安放至孔底，并在导管接头处安装密封圈；
步骤十二、水下砼灌注：初灌时导管距孔底为30-50cm，初灌量保证埋管0.8m以上，灌注中途导管埋深在2米以上,灌注过程中导管始终位于砼面以下；这次将钢管桩底部以上6-8m范围内灌注砼。
2.根据权利要求1所述的一种斜桩锚岩的施工方法，其特征在于：所述的导向架单节(42)的长度为2-4m。
3.根据权利要求1或2所述的一种斜桩锚岩的施工方法，其特征在于：所述的锚束(3)由3根Φ40钢筋焊成一束制成，其外缘焊上Φ30钢筋作为保护块；所述的锚束(3)上焊接有注浆管，所述的注浆管上端设置一反丝接头，其下端距离锚束(3)下端15-25cm。
4.根据权利要求3所述的一种斜桩锚岩的施工方法，其特征在于：所述的步骤二中，采用XY-4-3型立轴式钻机钻进；钻进过程中，一旦碰遇钢管桩(1)桩靴反卷，立即终止钻进。
5.根据权利要求4所述的一种斜桩锚岩的施工方法，其特征在于：所述的步骤三中，在清孔完成后，对孔口实施保护处理，以保证在导向架(4)下入前孔口岩碴不重返孔内。
6.根据权利要求5所述的一种斜桩锚岩的施工方法，其特征在于：所述的步骤六中，锚孔(2)采用牙轮钻头破碎进行钻进。
7.根据权利要求6所述的一种斜桩锚岩的施工方法，其特征在于：所述的步骤九中，使用普硅水泥，净浆采用净浆搅拌机拌制；采用注浆泵通过预先安装在锚孔内的注浆管，将净浆注入孔内；注浆量按扣除锚束所占的体积后锚孔环状体积的1.1-1.2倍充盈量进行控制。
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