CN106320333B - 一种联排式水上灌注桩装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种联排式水上灌注桩装置，包括施工平台、冲孔打桩机、泥浆循环系统和护筒装置，护筒装置设在施工平台旁边，冲孔打桩机和泥浆循环系统架设在护筒装置上；同时联排式水上灌注桩施工方法具体步骤如下：准备工作、架设施工平台、安装护筒、安装钻孔设备、钻桩孔、清孔、安装钢筋笼、浇筑混凝土和拆除设备，最后完成桩孔浇筑。本发明既满足了以水上灌注桩为基础的码头建设要求，又减少了对生态环境的影响，降低了安全隐患，符合国家可持续发展战略，推广范围广。

Description

一种联排式水上灌注桩装置及施工方法

技术领域

本发明属于水上施工领域，涉及一种联排式水上灌注桩装置及施工方法。

背景技术

冲孔灌注桩作为地基处理中的一种，在陆地上进行施工时，技术比较成熟，具有适应性强、对邻近建筑物影响较小、抗震性能好、施工噪音小、所需设备简单、操作方便、施工安全等优点，在世界范围内得到广泛应用。但在进行水上冲孔灌注桩工程时，由于作业面范围有限、缺少稳定的施工平台等原因，水上冲孔灌注桩施工面临诸多问题。如：1.由于作业面和作业环境限制，冲孔灌注桩的泥浆池和沉淀池无法布置；2.进行钢筋笼安装和混凝土浇筑时，缺少作业平台，起重吊车和混凝土罐车无法作业，这种情况下只能采用起重船舶、泵送车等，不仅增加费用，而且起重船舶对作业水域的水深也有一定的要求，受限较大，对施工进度也有一定影响；3.水上灌注桩施工对安全风险防控、平台稳定性、平面布局设计等都有较高的要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的不足，提供一种对生态环境影响小，安全隐患少的联排式水上灌注桩装置及施工方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种联排式水上灌注桩装置，包括施工平台、冲孔打桩机、泥浆循环系统和护筒装置，护筒装置设在施工平台旁边，冲孔打桩机和泥浆循环系统通过焊接在护筒上固定架架设在护筒装置上；

施工平台，用于停放施工的设备和材料；

冲孔打桩机，用于冲打灌注桩所需的桩孔，灌注时用于悬吊漏斗及导管；

泥浆循环系统，用于将制备和循环的泥浆抽到施钻的桩孔内，同时将桩孔内的废浆引导到沉淀池和泥浆池中；

护筒装置，用于引导钻孔方向，隔离海水，保护孔口不坍塌，并保证孔内泥浆水位高出地下水位或施工水位一定高度，形成静水压力，以保护孔壁免于坍塌。

所述的护筒装置包括护筒、固定架和工作板，多个护筒并排连接固定在一起，在并排的钢制的护筒两侧焊接固定架，工作板通过固定架安装固定在护筒两侧的上部，以此作为冲孔打桩机安放工作板，减少对作业面的占用，并且完成一个灌注桩的施工后，通过牵引或吊运将护筒移动到下一个灌注桩施工。

所述的护筒相连部位的上端设有导流槽。冲孔钻机钻其中一个桩孔时，临近的护筒可以分别作为泥浆池和沉淀池，泥浆泵使用三脚架架立在钢护筒上方。对于护筒上最后一个桩孔，由于钢护筒要高于设计顶标高超过2m以上，因此可以将临近已经灌注的桩基钢护筒作为泥浆池。

所述的泥浆循环系统包括三脚架、泥浆泵和水管，泥浆泵通过三脚架安装在护筒上，水管则连接泥浆泵和钻桩孔。

一种联排式水上灌注桩施工方法，具体的施工步骤如下：

（1）准备工作，根据需要施工的工程设计施工平台的结构以及施工平台的宽度、标高和支撑钢管数量等结构参数；

（2）架设施工平台，使用振动打桩机进行水上打桩将支撑钢管打入设定的位置，接着将钢制的平台架设在支撑钢管上；

（3）安装护筒，多个护筒并排连接固定在一起，将单独的钢筒并排固定好并在钢筒的上部焊接固定好工作板，然后采用振动和锤击下沉方法将并排固定好的钢筒固定到所需的地方；

（4）设置导流槽，在打设好的钢护筒上开槽，使用钢板将相邻钢护筒连接，形成导流槽；

（5）将冲孔打桩机放置到护筒两侧的工作板上，泥浆循环系统通过三脚架架设在护筒的上面；

（6）钻桩孔，冲孔打桩机钻其中一个桩孔时，临近的护筒分别作为泥浆池和沉淀池，施工过程中根据不同土质采取不同的工艺进行施工；

（7）清理，向桩孔内加入粘土和膨润土然后用桩锤在桩孔底上下冲运造浆，清桩孔时测量锤在桩孔内上下拉动无阻力感，而且泥浆比重等各项指标符合规范要求时，即为清桩孔完成；

（8）安装钢筋笼，将加工好的钢笼吊运到清理后的桩孔，钢筋笼入桩孔后为确保位置准确，要求入桩孔后再拉出桩位十字线进行钢筋笼对正校中，同时对准桩孔位时要轻放和慢放，若遇阻碍，则通过慢慢拉起再慢慢放下并且旋转使之下放，起到防止碰撞桩孔壁而引起桩孔壁坍塌；

（9）浇筑混凝土，采用直升导管法进行水下混凝土浇筑，浇筑时混凝土罐车通过施工平台，将混凝土自卸到储料斗内，通过导管浇筑到到桩孔的底部；开灌前要求保证储料斗内必须有足够多导管的底端一次性埋入水下的混凝土（混凝土的深度≥1.0m）储存量。

（10）撤离冲孔打桩机和泥浆循环系统，移到下一个桩孔进行施工，待混凝土强度达到设计要求后拆除护筒。

步骤（1）所述的准备工作具体步骤还包括如下：a、根据灌注桩施工需求，设计钢平台宽度、标高、支撑钢管数量等结构参数；b、分析工程各类参数信息，包括施工平台的结构参数、梁截面参数、土层参数、荷载参数和支撑钢管参数；c、通过数学计算、仿真计算，验证施工平台的结构强度、稳定性和承载力。

所述的步骤（6）钻桩孔时采用隔桩跳打的方式施工。

所述的导管的底端内设有隔水栓，隔水栓与导管末端距离为0.3-0.5m保证隔水栓能够顺利排出导管。

所述的步骤（3）在安装护筒时采用施工平台上的汽车吊吊起钢护筒进行安装，将护筒缓慢插入安装导向架内，安装好的护筒保证护筒顶端高出施工期最高水位1.3-1.8m，并考虑波浪的影响，护筒埋设深度应综合考虑地质条件、护筒使用功能和稳定要求通过计算比较确定。护筒应置入不透水层或较密实的粉质粘土层的护筒长度不宜小于3.0m。

所述的钢筋笼采用两节钢筋笼之间单面焊接而成，焊接长度不小于10倍钢筋直径，而且保证钢筋笼的在同一截面焊接接头数量不超过总接头数量的50%，保证钢筋笼之间的轴线重合。

所述的步骤（9）浇筑混凝土时导管要随着混凝土面的在桩孔内上升，要适时提升和拆卸导管，同时也要保证导管底端距离桩孔内混凝土面2～6m，水下混凝土灌注时应保证连续进行防止出现断桩的情况。

本发明的有益效果：

1、本发明有效解决了水上灌注桩施工时作业面狭小的问题，满足了对于泥浆池和沉淀池的需求，同时解决了由于缺少作业平台，导致起重吊车和混凝土罐车无法作业，只能采用起重船舶和泵送车进行作业的问题，这样不仅增加费用，而且起重船舶对作业水域的水深也有一定的要求，对于施工受限较大，因此影响施工进度。

2、本发明既满足了以水上灌注桩为基础的码头工程建设的要求，又减少了生态环境的影响，降低了安全隐患，符合国家可持续发展战略，推广范围广。

附图说明

附图1是实施例的联排式水上灌注桩施工步骤示意图；

附图2是实施例的联排式水上灌注桩装置示意图；

附图3是实施例的护筒装置示意图；

附图4是实施例的浇筑混凝土流程示意图。

图中标识：1-支撑钢管、2-平台、3-冲孔打桩机、4-水管、5-三脚架、6-泥浆泵、7-护筒、8-工作板、9-固定架、10-导流槽。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的具体实施方式进一步的详细描述。

一种联排式水上灌注桩装置，包括施工平台、冲孔打桩机、泥浆循环系统和护筒装置，护筒装置设在施工平台旁边，冲孔打桩机和泥浆循环系统通过焊接在护筒上固定架架设在护筒装置上；

施工平台，用于停放施工的设备和材料；

冲孔打桩机，用于冲打灌注桩所需的桩孔，灌注时用于悬吊漏斗及导管；

泥浆循环系统，用于将制备和循环的泥浆抽到施钻的桩孔内，同时将桩孔内的废浆引导到沉淀池和泥浆池中；

护筒装置，用于引导钻孔方向，隔离海水，保护孔口不坍塌，并保证孔内泥浆水位高出地下水位或施工水位一定高度，形成静水压力，以保护孔壁免于坍塌。

所述的护筒装置包括护筒、固定架和工作板，多个护筒并排连接固定在一起，在并排的钢制的护筒两侧焊接固定架，工作板通过固定架安装固定在护筒两侧的上部，以此作为冲孔打桩机安放工作板，减少对作业面的占用，并且完成一个灌注桩的施工后，通过牵引或吊运将护筒移动到下一个灌注桩施工。

所述的护筒相连部位的上端设有导流槽。冲孔钻机钻其中一个桩孔时，临近的护筒可以分别作为泥浆池和沉淀池，泥浆泵使用三脚架架立在钢护筒上方。对于护筒上最后一个桩孔，由于钢护筒要高于设计顶标高超过2m以上，因此可以将临近已经灌注的桩基钢护筒作为泥浆池。正在施钻的桩孔附近的钢护筒内作为泥浆池和沉淀池，在施钻桩基另一侧的钢护筒流槽要进行封闭，确保泥浆流到沉淀池中。

所述的泥浆循环系统包括三脚架、泥浆泵和水管，泥浆泵通过三脚架安装在护筒上，水管则连接泥浆泵和钻桩孔。

一种联排式水上灌注桩施工方法，具体的施工步骤如下：

（1）准备工作，根据工程需要设计施工平台的结构以及施工平台的宽度、标高和支撑钢管数量等结构参数；准备工作具体步骤还包括如下：a、根据灌注桩施工需求，设计钢平台宽度、标高、支撑钢管数量等结构参数；b、分析工程各类参数信息，包括施工平台的结构参数、梁截面参数、土层参数、荷载参数和支撑钢管参数；c、通过数学计算、仿真计算，验证施工平台的结构强度、稳定性和承载力。

（2）架设施工平台，使用打桩机进行水上打桩将支撑钢管打入设定的位置，接着将钢制的平台架设在支撑钢管上；支撑钢管平面位置及垂直度调整完成后，开始压锤，依靠支撑钢管及打桩锤的重量将其压入土层，测量复测桩位和倾斜度，偏差满足要求后，开始锤击。支撑钢管的最终桩尖标高由入土深度为主，以贯入度为控制。同时施工平台完成后应采用分段测出平台面的高程，在灌注桩施工过程中必须定时和不定时的观测测量施工平台的下沉情况和倾斜情况，如遇施工平台受荷载压力严重变形、下沉或倾斜、应立即停止施工，采取补强加固措施后方可继续施工。

（3）安装护筒，将单独的钢筒并排固定好并在钢筒的上部焊接固定好工作板，然后采用振动和锤击下沉方法将并排固定好的钢筒固定到所需的地方；在安装护筒时采用施工平台上的汽车吊吊起钢护筒进行安装，将护筒缓慢插入安装导向架内，安装好的护筒保证护筒顶端高出施工期最高水位1.3-1.8m，并考虑波浪的影响，护筒埋设深度应综合考虑地质条件、护筒使用功能和稳定要求通过计算比较确定。护筒应置入不透水层或较密实的粉质粘土层的护筒长度不宜小于3.0m。

（4）将冲孔打桩机放置到护筒两侧的工作板上，泥浆循环系统通过三脚架架设在护筒的上面；施钻桩基另一侧的钢护筒流槽要进行封闭，确保泥浆流到沉淀池中，对于钢管桩平台上最后一根桩，用其旁边已经灌注的桩基钢护筒作为泥浆池，因灌注后钢护筒的顶面标高仍比混凝土顶面标高高出2米以上，能够满足泥浆存量要求。冲孔打桩机采用施工平台上的吊车安放在工作板上，为确保冲孔打桩机安放稳定，冲孔打桩机四角要加以固定。冲孔打桩机进场后对其性能进行全面检查，对钻头的直径，钢丝绳有无断丝情况进行检查，合格后方可就位施钻。冲孔打桩机置于稳定的工作板上，用十字线对钢丝绳进行对中检查，允许偏差1cm。

（5）钻桩孔，施工过程中根据不同土质采取不同的工艺进行施工；

根据不同的土质具体的采用的策略如下：

①表层有块石基础时，可采用2m～4m的大冲程，使石料破碎。钢护筒因前期无法直接安放至拟定深度，需边冲孔边下沉。在开孔阶段，尽量使石渣挤密孔壁而不清渣，在冲击至4～5m深度后，则要开始清渣，并及时加水保持孔内水位的高度以防塌孔，每次清完石渣后，测定孔内护壁泥浆的比重，不够时则加粘土以恢复泥浆正常浓度。

②土质为粉质粘土为主时，冲孔前先将所有钢护筒一次性施打到位，保障排桩施工间距，防止因扩孔造成护筒无法下放的情况。当冲孔到达粉质粘土层后，因土层本身可造浆，应降低输入泥浆的稠度，并采用1m～1.5m的小冲程，防止塌孔。

（6）清理，向桩孔内加入粘土和膨润土然后用桩锤在桩孔底上下冲运造浆，清桩孔时测量锤在桩孔内上下拉动无阻力感，而且泥浆比重等各项指标符合规范要求时，即为清桩孔完成；

（7）安装钢筋笼，将加工好的钢笼吊运到清理后的桩孔，钢筋笼入桩孔后为确保位置准确，要求入桩孔后再拉出桩位十字线进行钢筋笼对正校中，同时对准桩孔位时要轻放和慢放，若遇阻碍，则通过慢慢拉起再慢慢放下并且旋转使之下放，起到防止碰撞桩孔壁而引起桩孔壁坍塌；钢筋笼采用两节钢筋笼之间单面焊接而成，焊接长度不小于10倍钢筋直径，而且保证钢筋笼的在同一截面焊接接头数量不超过总接头数量的50%，保证钢筋笼之间的轴线重合。

（8）浇筑混凝土，采用直升导管法进行水下混凝土浇筑，浇筑时混凝土罐车通过施工平台，将混凝土自卸到储料斗内，通过导管浇筑到到桩孔的底部；开灌前要求保证储料斗内必须有足够多导管的底端一次性埋入水下的混凝土（混凝土的深度≥1.0m）储存量。所述的导管的底端内设有隔水栓，隔水栓与导管末端距离为0.3-0.5m保证隔水栓能够顺利排出导管，当储料斗有足够的混凝土时，切断安装隔水栓的铁丝开始浇筑，开始时隔水栓被混凝土推出导管从而使得混凝土对桩孔进行浇筑。

浇筑混凝土时导管要随着混凝土面的在桩孔内上升，要适时提升和拆卸导管，同时也要保证导管底端距离桩孔内混凝土面2～6m，水下混凝土灌注时应保证连续进行防止出现断桩的情况。一旦发生机具故障或停电停水以及导管堵塞进水等事故时，应立即采取有效措施，并同时作好记录。

如图四所示，一为安装导管、二为安放隔水栓、三为在储料斗内加混凝土、四为切断牵引隔水栓的铁丝开始浇筑、五随着桩孔内的混凝土上升调整导管继续浇筑和六为完成浇筑。

（9）撤离冲孔打桩机和泥浆循环系统，将打桩机、泥浆系统等设备运下一个桩孔进行施工，待混凝土强度达到设计要求后拆除护筒。

以上所述的实施例，只是本发明的较优选的具体方式，本领域的技术员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种联排式水上灌注桩装置，其特征是：包括施工平台、冲孔打桩机、泥浆循环系统和护筒装置，护筒装置设在施工平台旁边，冲孔打桩机和泥浆循环系统架设在护筒装置上；

施工平台，用于停放施工的设备和材料；

冲孔打桩机，用于冲打灌注桩所需的桩孔，灌注时用于悬吊漏斗及导管；

泥浆循环系统，用于将制备和循环的泥浆抽到施钻的桩孔内，同时将桩孔内的废浆引导到沉淀池和泥浆池中；

护筒装置，用于引导钻孔方向，隔离海水，保护孔口不坍塌，并保证孔内泥浆水位高出地下水位或施工水位一定高度，形成静水压力，以保护孔壁免于坍塌；所述的护筒装置包括护筒、固定架和工作板，多个护筒并排连接固定在一起，工作板通过固定架安装固定在护筒两侧的上部；

所述的护筒相连部位的上端设有开槽，使用钢板将相邻护筒上端的开槽连接形成导流槽，冲孔打桩机钻其中一个桩孔时，临近的护筒分别作为泥浆池和沉淀池；

所述的泥浆循环系统包括三脚架、泥浆泵和水管，泥浆泵通过三脚架安装在作为泥浆池的护筒上，水管则连接泥浆泵和钻孔。

2.一种联排式水上灌注桩施工方法，其特征是：使用如权利要求1所述的联排式水上灌注桩装置，具体的施工步骤如下：

（1）准备工作，根据工程需要设计施工平台的结构以及施工平台的宽度、标高和支撑钢管数量；

（2）架设施工平台，使用振动打桩机进行水上打桩将支撑钢管打入设定的位置，接着将钢制的平台架设在支撑钢管上；

（3）安装护筒，多个护筒并排连接固定在一起，利用完成的施工平台，使用履带吊采用振动下沉方法将护筒打设到设计标高；

（4）设置导流槽，在打设好的护筒上端开槽，使用钢板将相邻护筒上端的开槽连接，形成导流槽；

（5）将冲孔打桩机放置到护筒两侧的工作板上，泥浆循环系统通过三脚架架设在护筒的上面；

（6）钻桩孔，冲孔打桩机钻其中一个桩孔时，临近的护筒分别作为泥浆池和沉淀池，施工过程中根据不同土质采取不同的工艺进行施工；

（7）清理，向桩孔内加入粘土和膨润土然后用桩锤在桩孔底上下冲运造浆，清桩孔时测量锤在桩孔内上下拉动无阻力感，而且泥浆比重符合规范要求时，即为清桩孔完成；

（8）安装钢筋笼，将加工好的钢筋笼吊运到清理后的桩孔，钢筋笼入桩孔后为确保位置准确，要求入桩孔后再拉出桩位十字线进行钢筋笼对正校中，同时对准桩孔位时要轻放和慢放，若遇阻碍，则通过慢慢拉起再慢慢放下并且旋转使之下放，起到防止碰撞桩孔壁而引起桩孔壁坍塌；

（9）浇筑混凝土，采用直升导管法进行水下混凝土浇筑，浇筑时混凝土罐车通过施工平台，将混凝土自卸到储料斗内，通过导管浇筑到桩孔的底部；

（10）撤离冲孔打桩机和泥浆循环系统，移到下一个桩孔进行施工，待混凝土强度达到设计要求后拆除护筒。

3.根据权利要求2所述的联排式水上灌注桩施工方法，其特征是：所述的步骤（6）钻桩孔时采用隔桩跳打的方式施工。

4.根据权利要求2所述的联排式水上灌注桩施工方法，其特征是：所述的导管的底端内设有隔水栓，隔水栓与导管末端距离为0.3-0.5m，保证隔水栓能够顺利排出导管。

5.根据权利要求2所述的联排式水上灌注桩施工方法，其特征是：所述的步骤（3）在安装护筒时采用施工平台上的汽车吊吊起护筒进行安装，将护筒缓慢插入安装导向架内，安装好的护筒保证护筒顶端高出施工期最高水位1.3-1.8m。

6.根据权利要求2所述的联排式水上灌注桩施工方法，其特征是：所述的钢筋笼采用两节钢筋笼之间单面焊接而成，焊接长度不小于10倍钢筋直径，而且保证钢筋笼在同一截面焊接接头数量不超过总接头数量的50%，保证钢筋笼之间的轴线重合。

7.根据权利要求2所述的联排式水上灌注桩施工方法，其特征是：所述的步骤（9）浇筑混凝土时导管要随着混凝土面在桩孔内上升，要适时提升和拆卸导管，同时也要保证导管底端距离桩孔内混凝土面2～6m，水下混凝土灌注时应保证连续进行防止出现断桩的情况。