CN104652423B - 双向螺旋挤土灌注桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双向螺旋挤土灌注桩施工方法，步骤包括：施工准备；拔钻、泵送混凝土；沉放钢筋笼；重复施工；桩身养护；基桩试验与检测。本发明的优点在于，该施工方法钻孔过程中噪音低、振动小、完全不排土、不运土。由于双向封闭挤扩钻头能够在进钻和提钻时双向将桩孔中的土体挤压到桩孔侧壁中，故能在成桩过程中避免在非挤土桩工法中所出现的桩孔坍塌、泥浆护壁、桩底沉渣过厚和桩孔排土所引起的桩周土体应力释放所导致的向孔内的位移与强度衰减。可以确认该工法对环境影响小，是一种环境保护型的绿色施工方法。由于工期短，对周边交通，社会活动影响也较小。

Description

双向螺旋挤土灌注桩施工方法

技术领域

本发明涉及一种双向螺旋挤土灌注桩施工方法。

背景技术

在土木工程领域中，桩基础根据成桩方法对土层的影响可分为非挤土桩、部分挤土桩和完全挤土桩三大类。由于非挤土桩存在着诸多的技术、成本和环保方面的问题，岩土工程界一直致力于开发新型的挤土桩，双向螺旋挤土灌注桩技术在成桩过程中完全不排土或少量排土，使桩周和桩端土体挤密，桩基础的承载力和变形性能得到显著改善，是一种经济效益巨大、节能减排效应突出、绿色环保成果显著的先进挤土桩技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种双向螺旋挤土灌注桩施工方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种双向螺旋挤土灌注桩施工方法，步骤包括：

1)施工准备

准备钻机和双向螺旋封闭挤扩钻头，检测钻机动力头扭矩、主立杆高；

2)钻进挤扩成孔

钻机就位后，启动钻机施加顺时针方向的扭矩和向下的轴向压力，利用双向螺旋封闭挤扩钻头进行钻进挤扩成孔，在向下旋钻挤扩成孔过程中，被旋钻出来的土体，会做自下而上地螺旋运动并逐步被挤入桩孔侧壁，使挤扩后的桩孔直径符合实际要求，第一步钻头挤扩过程将持续到桩孔达到设计深度；

3)拔钻、泵送混凝土

挤扩完成后，启动钻机施加顺时针方向的扭矩和向上的轴向提拉力，使双向螺旋封闭挤扩钻头向上再次旋转挤扩桩孔，在向上旋转挤扩提升过程中，桩孔内上部坍落的土体会做自上而下的螺旋运动，并逐步挤入桩孔侧壁中，过程持续到双向螺旋封闭挤扩钻头被旋转提升到地表，其中双向螺旋封闭挤扩钻头以10～15r/min转速和1～2.5m/min的速度旋转上提；

在双向螺旋封闭挤扩钻头开始向上旋转挤扩提升的同时，启动混凝土泵，向已完成挤扩的桩孔同步进行混凝土的压灌，通过混凝土的压力挤扩，持续直至压灌至桩孔的顶部设计标高，在双向螺旋封闭挤扩钻头提升的过程中，保证混凝土泵连续泵料，并控制双向螺旋封闭挤扩钻头的提速使之与混凝土泵送量相匹配；

4)沉放钢筋笼

用振动棒对桩孔内的混凝土进行振捣，在已做成的双向螺旋挤土灌注桩中沉放钢筋笼，在沉放钢筋笼时，将震动插放器的传力穿入钢筋笼内一同沉放，钢筋笼沉放后先依靠自重下沉，沉放钢筋笼完成后，使用振动棒对桩身顶部混凝土进行密实振捣；

5)重复施工

钻机移位，按照1)-4)的施工顺序进行，直至完成全部打桩施工；

6)桩身养护

确保对外露面保持适当温度和湿度；

7)基桩试验与检测

施工完成后应按桩基或复合地基的要求检查桩位偏差和桩顶标高，进行承载力和桩身质量验收检验；

①若施工过程变更了工艺参数或施工质量出现异常时，或施工前未进行单桩静载荷试验的工程，或地质条件复杂、桩的施工质量可靠性低，采用静载荷试验对桩身的竖向承载力进行验收检测；

除去①以外的情况，采用高应变动测法对桩身的竖向承载力进行验收检测；

检测时，受检桩混凝土立方体抗压强度不小于到设计强度的70％，且不小于15MPa。

进一步地，3)：混凝土泵送开始前，检查泵送混凝土的坍落度，坍落度为180-220mm。

进一步地，3)：提钻速根据地层条件进行调整，若地层条件为淤泥或淤泥质土地层或具有承压水的地层，即当放慢提钻速度，若地质条件为具有承压水的粉细砂地层时，混凝土压灌采取连续进行，并且不中断。

进一步地，3)：提钻时，当双向螺旋封闭挤扩钻头距地表1.3-1.7m时停止混凝土压灌，并由正在灌注的剩余混凝土继续进行桩孔灌注，桩顶混凝土超灌高度不小于0.5m，双向螺旋挤土灌注桩的混凝土充盈系数为1.0～1.2。

进一步地，4)：如钢筋笼下沉缓慢或停顿时，使用振动锤通过传力导杆振动插入钢筋笼，并监控钢筋笼顶部设计标高。

本发明的有益效果：

该施工方法钻孔过程中噪音低、振动小、完全不排土、不运土。由于双向封闭挤扩钻头能够在进钻和提钻时双向将桩孔中的土体挤压到桩孔侧壁中，故能在成桩过程中避免在非挤土桩工法中所出现的桩孔坍塌、泥浆护壁、桩底沉渣过厚和桩孔排土所引起的桩周土体应力释放所导致的向孔内的位移与强度衰减。可以确认该工法对环境影响小，是一种环境保护型的绿色施工方法。由于工期短，对周边交通，社会活动影响也较小。

双向螺旋封闭挤扩钻头的双向螺旋挤扩桩施工方法，具有高工效，一台桩工钻机日成桩量可以达到400至600延米。另外双向螺旋挤扩桩施工方法及双向螺旋挤扩钻头施工过程可控，成桩质量高，并能在各种地质条件下施工作业，还可以实施垂直与倾斜的双向螺旋挤扩桩，因此扩大了双向螺旋挤扩桩施工方法的适用范围。

在基础施工中采用新技术、新工艺用较少的能源、材料消耗，使基础获得较高的承载力和减少沉降量，是降低成本，产生经济效益的有效途径。本施工工法与钻孔灌注桩/CFG桩相比可明显提高单桩承载力，因此可将桩数桩径减少，既满足设计和使用要求，又能达到降低成本的效果。

附图说明

图1为本发明双向螺旋挤土灌注桩施工方法的流程示意图。

具体实施方式

下面根据实施例对本发明作进一步详细说明。

实施案例：

图1为本发明双向螺旋挤土灌注桩施工方法的流程示意图，参照图1，本发明，一种双向螺旋挤土灌注桩施工方法，步骤包括：

1)施工准备

①选择合理的成桩设备与钻具，特别要注意钻机动力头扭矩、主立杆高度、钻具类型，要能够满足双向螺旋挤土灌注桩的施工需要；

②成桩设备和机电设备的进场检查与验收工作是保证施工安全的重要环节，必须杜绝使用不合格的机电设备；

③为确保放线定位的准确性，基桩轴线的控制点和水准点应设在不受施工影响的地方并妥善保管，应按照程序进行严格的检查、交接、记录和验收；

④施工场地应满足成桩设备对地面坡度及接地压力的要求。

2)钻进挤扩成孔

钻进挤扩成孔在钻机就位后，启动钻机施加顺时针方向的扭矩和向下的轴向压力，利用双向螺旋封闭挤扩钻头进行钻进挤扩成孔，在向下旋钻挤扩成孔过程中，被旋钻出来的土体，会做自下而上地螺旋运动并逐步被挤入桩孔侧壁，使挤扩后的桩孔直径符合实际要求，第一步钻头挤扩过程将持续到桩孔达到设计深度；

3)拔钻、泵送混凝土

当第一步桩孔机械挤扩完成后，启动桩工钻机施加顺时针方向的扭矩和向上的轴向提拉力，使双向螺旋封闭挤扩钻头向上再次旋转挤扩桩孔，在向上旋转挤扩提升过程中，桩孔内上部坍落的土体会做自上而下的螺旋运动，并逐步挤入桩孔侧壁中，第二步桩孔机械挤扩过程持续到双向螺旋封闭挤扩钻头被旋转提升到地表；在双向螺旋封闭挤扩钻头开始向上旋转挤扩提升的同时，启动混凝土泵(混凝土泵送开始前，必须检查泵送混凝土的坍落度，坍落度宜采用180-220mm)，向已完成挤扩的桩孔同步进行混凝土的压灌，通过混凝土的压力挤扩，使成桩直径符合设计要求，这一桩孔挤扩过程将持续到桩材压灌至桩顶设计标高为止，至此形成了双向螺旋挤扩桩。在此过程中应先将混凝土泵入钻具的混凝土芯管中，再开始缓慢正向旋转提升钻具。在钻具提升的全过程中，必须保证混凝土泵连续泵料，并控制钻具的提速使之与混凝土泵送量相匹配，确保钻具中有足够高度的混凝土，实现有压灌注。提钻速度还应根据地层条件进行调整，对于淤泥或淤泥质土地层以及具有承压水的地层，应适当放慢提钻速度，遇到具有承压水的粉细砂地层时，混凝土压灌必须采取连续进行，不得中断。在混凝土连续压灌过程中，应对双向螺旋挤扩钻具施加与钻进成孔过程中同方向扭矩(顺时针方向)和轴向提拉力，双向螺旋挤扩钻具宜以10～15r/min转速和1～2.5m/min的上提速度旋转上提，必须与混凝土泵送量相匹配必须保证钻具内的混凝土高于自然地面不小于1米。当钻尖距地表1.5m左右时可以停止混凝土压灌，并由钻具的混凝土芯管中剩余混凝土继续进行桩孔灌注。桩顶混凝土超灌高度不宜小于0.5m，双向螺旋挤土灌注桩的混凝土充盈系数宜为1.0～1.2。输送至料斗内混凝土要连续搅拌，泵送混凝土时，料斗内混凝土的高度不得低于400mm。混凝土输送泵管布置宜减少弯道、保持水平，泵管下面应垫实。

4)沉放钢筋笼

在钢筋笼插放前宜按4～6m分段对称设置或绑扎主筋保护层垫块；在钢筋笼安放到位后，宜使用振动棒对桩身混凝土进行振捣，以确保桩身混凝土更为均匀，桩头混凝土更为密实。在已做成的双向螺旋挤扩桩桩体中插入钢筋笼、钢筋束或型钢，此过程应在桩身混凝土压灌工序结束后立即进行，其工艺措施包括以下几方面：

①在钢筋笼搬运、吊装和插放过程中，应采取措施防止钢筋笼弯曲、扭转变形。

②钢筋笼插放工作可以利用钻机副卷扬机和钢筋笼震动插放装置配合进行。

③钢筋笼震动插放装置可由低频率、大能量振动锤和传力导杆组成，传力导杆的直径和长度应根据钢筋笼的长度确定，振动插放工艺应进行试验以保证钢筋笼能够插放到设计深度且混凝土不离析。

④在吊放钢筋笼时，应将震动插放装置的传力导杆穿入钢筋笼内一同吊放，钢筋笼沉入桩身混凝土后先依靠自重下沉，如钢筋笼下沉缓慢或停顿时，可启用振动锤通过传力导杆振动插入，并随时监控钢筋笼顶部设计标高。

⑤在钢筋笼插放工作完成后，宜使用振动棒对桩身顶部混凝土进行密实振捣。

5)重复施工

钻机移位，按照1)-4)的施工顺序进行，直至完成全部打桩施工；

6)桩身养护

应及时清除双向螺旋挤扩钻头、钻杆及泵(软)管内残余混凝土。长时间停止施工时，应采用清水将钻头、钻杆、泵管、混凝土泵清洗干净。混凝土浇筑后，在一定时间内采取措施对外露面保持适当温度和湿度，使混凝土有良好硬化条件。对于先成桩后开挖的工程，必须合理设计挖土顺序和各次开挖深度，防止土体发生侧向位移，当开挖至桩顶标高以上1m左右时，应采用小型挖掘机或人工开挖，防止断桩。在开挖完后，人工用风镐凿出钢筋笼的主筋，然后进行桩头分离。

7)基桩试验与检测

施工完成后应按桩基或复合地基的要求检查桩位偏差和桩顶标高，进行承载力和桩身质量验收检验；

①若施工过程变更了工艺参数或施工质量出现异常时，或施工前未进行单桩静载荷试验的工程，或地质条件复杂、桩的施工质量可靠性低，采用静载荷试验对桩身的竖向承载力进行验收检测；

除去①以外的情况，采用高应变动测法对桩身的竖向承载力进行验收检测；

检测时，受检桩混凝土立方体抗压强度不小于到设计强度的70％，且不小于15MPa。

该施工方法钻孔过程中噪音低、振动小、完全不排土、不运土。由于双向封闭挤扩钻头能够在进钻和提钻时双向将桩孔中的土体挤压到桩孔侧壁中，故能在成桩过程中避免在非挤土桩工法中所出现的桩孔坍塌、泥浆护壁、桩底沉渣过厚和桩孔排土所引起的桩周土体应力释放所导致的向孔内的位移与强度衰减。可以确认该工法对环境影响小，是一种环境保护型的绿色施工方法。由于工期短，对周边交通，社会活动影响也较小。

双向螺旋封闭挤扩钻头的双向螺旋挤扩桩施工方法，具有高工效，一台桩工钻机日成桩量可以达到400至600延米。另外双向螺旋挤扩桩施工方法及双向螺旋挤扩钻头施工过程可控，成桩质量高，并能在各种地质条件下施工作业，还可以实施垂直与倾斜的双向螺旋挤扩桩，因此扩大了双向螺旋挤扩桩施工方法的适用范围。

在基础施工中采用新技术、新工艺用较少的能源、材料消耗，使基础获得较高的承载力和减少沉降量，是降低成本，产生经济效益的有效途径。本施工工法与钻孔灌注桩/CFG桩相比可明显提高单桩承载力，因此可将桩数桩径减少，既满足设计和使用要求，又能达到降低成本的效果。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种双向螺旋挤土灌注桩施工方法，步骤包括：

1)施工准备

准备钻机和双向螺旋封闭挤扩钻头，检测钻机动力头扭矩、主立杆高；

2)钻进挤扩成孔

钻机就位后，启动钻机施加顺时针方向的扭矩和向下的轴向压力，利用双向螺旋封闭挤扩钻头进行钻进挤扩成孔，在向下旋钻挤扩成孔过程中，被旋钻出来的土体，会做自下而上地螺旋运动并逐步被挤入桩孔侧壁，使挤扩后的桩孔直径符合实际要求，第一步钻头挤扩过程将持续到桩孔达到设计深度；

3)拔钻、泵送混凝土

挤扩完成后，启动钻机施加顺时针方向的扭矩和向上的轴向提拉力，使双向螺旋封闭挤扩钻头向上再次旋转挤扩桩孔，在向上旋转挤扩提升过程中，桩孔内上部坍落的土体会做自上而下的螺旋运动，并逐步挤入桩孔侧壁中，过程持续到双向螺旋封闭挤扩钻头被旋转提升到地表，其中双向螺旋封闭挤扩钻头以10～15r/min转速和1～2.5m/min的速度旋转上提；

在双向螺旋封闭挤扩钻头开始向上旋转挤扩提升的同时，启动混凝土泵，向已完成挤扩的桩孔同步进行混凝土的压灌，通过混凝土的压力挤扩，持续直至压灌至桩孔的顶部设计标高，在双向螺旋封闭挤扩钻头提升的过程中，保证混凝土泵连续泵料，并控制双向螺旋封闭挤扩钻头的提速使之与混凝土泵送量相匹配；

4)沉放钢筋笼

用振动棒对桩孔内的混凝土进行振捣，在已做成的双向螺旋挤土灌注桩中沉放钢筋笼，在沉放钢筋笼时，将震动插放器的传力穿入钢筋笼内一同沉放，钢筋笼沉放后先依靠自重下沉，沉放钢筋笼完成后，使用振动棒对桩身顶部混凝土进行密实振捣；

5)重复施工

钻机移位，按照1)-4)的施工顺序进行，直至完成全部打桩施工；

6)桩身养护

确保对外露面保持适当温度和湿度；

7)基桩试验与检测

施工完成后应按桩基或复合地基的要求检查桩位偏差和桩顶标高，进行承载力和桩身质量验收检验；

①若施工过程变更了工艺参数或施工质量出现异常时，或施工前未进行单桩静载荷试验的工程，或地质条件复杂、桩的施工质量可靠性低，采用静载荷试验对桩身的竖向承载力进行验收检测；

除去①以外的情况，采用高应变动测法对桩身的竖向承载力进行验收检测；

检测时，受检桩混凝土强度不小于到设计强度的70％，且不小于15MPa。

2.根据权利要求1所述的双向螺旋挤土灌注桩施工方法，其特征在于，3)：混凝土泵送开始前，检查泵送混凝土的坍落度，坍落度为180-220mm。

3.根据权利要求1所述的双向螺旋挤土灌注桩施工方法，其特征在于，3)：提钻速根据地层条件进行调整，若地层条件为淤泥或淤泥质土地层或具有承压水的地层，即当放慢提钻速度，若地质条件为具有承压水的粉细砂地层时，混凝土压灌采取连续进行，并且不中断。

4.根据权利要求1所述的双向螺旋挤土灌注桩施工方法，其特征在于，3)：提钻时，当双向螺旋封闭挤扩钻头距地表1.3-1.7m时停止混凝土压灌，并由正在灌注的剩余混凝土继续进行桩孔灌注，桩顶混凝土超灌高度不小于0.5m，双向螺旋挤土灌注桩的混凝土充盈系数为1.0～1.2。

5.根据权利要求1所述的双向螺旋挤土灌注桩施工方法，其特征在于，4)：如钢筋笼下沉缓慢或停顿时，使用振动锤通过传力导杆振动插入钢筋笼，并监控钢筋笼顶部设计标高。