CN106869125A - 一种钢管桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及一种钢管桩施工方法，该方法是在传统高塔桩机潜孔锤施工钢管桩方法基础上引进工艺孔技术、挂桩帽技术及分体式导向盘技术，以此实现快速、可靠、安全地施工钢管桩。本发明有效解决了高塔桩机快速安全安装长钢管桩及长钢管桩施工垂直度问题。

Description

一种钢管桩施工方法

技术领域

本发明属于岩土工程施工领域，其作用在于解决岩土工程中钢管桩快速安全施工问题。

背景技术

随着社会经济发展，岩土工程施工技术也在进步，目前在下面三个方面存在施工困难。

在岩石、大卵石、回填山皮石等地区，常规钻进成孔工艺施工难度大，需要引入潜孔锤工艺钻进。当利用潜孔锤引孔安放钢管桩时，需要将钢管桩外挂在钻杆外部当做套管，利用高架桩机一次性完成跟管钻进和钢管桩安放。采用这样工艺施工速度快，但是存在下列需要解决问题。

如何快速安全将钢管桩穿到高桩架上钻杆外边；

如何快速可靠将钢管桩固定到高架桩机回转动力头下部；

如何进行长钢管桩一次性钻进的垂直度控制问题；

本发明就是为解决上述三个钢管桩施工过程中存在的问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于发明出一种可以快速、安全、可靠的解决技术背景中所述三个问题的钢管桩施工方法。

技术方案：

一种钢管桩施工方法，其特征在于：

该方法包括以下步骤：

步骤一：在地面钻孔、安放钢衬管和地面工作平台，完成工艺孔施工；

步骤二：将钢管桩吊放到工艺孔内，并利用地面工作平台将钢管桩临时固定；

步骤三：将钻杆和钻头下落插入工艺孔中的钢管桩内；

步骤四：打开分体式导向盘，挂桩帽和钻杆继续降落至高塔桩机下部，钢管桩顶部插入挂桩帽内，打开固定吸盘和活动吸盘转销，钢管桩完全吸附固定在挂桩帽下部；

步骤五：关闭工作平台临时固定装置，提升挂桩帽和钢管桩，闭合分体式导向盘，钢管桩穿过分体式导向盘中间圆孔；

步骤六：开始钻进；当挂桩帽降落至高塔桩机下部时，再次打开分体式导向盘，继续钻进至设计标高；关闭挂桩帽上固定吸盘和活动吸盘转销，消除对钢管桩的吸附，提升挂桩帽和钻杆，完成钢管桩施工；

步骤七：钻头重新移位至工艺孔附近，重复进行下一根钢管桩施工。

所述的钢管桩施工方法，其特征在于：

所述地下钻孔之内设置钢衬管，钢衬管下部设置花眼，钻孔与钢衬管之间填充滤料；

钢衬管顶标高低于钻孔顶标高，钢衬管底标高高于钻孔底标高；

钢衬管由钢管焊接连接；

在工艺孔使用完毕之后将钢衬管从钻孔拔出回收。

所述的钢管桩施工方法，其特征在于：所述挂桩帽为筒状结构，顶部封闭，底部敞开；

挂桩筒直径大于钢管桩直径，挂桩筒顶部与钢管桩顶部之间设置限位器；

挂桩筒中部设置多个挂桩吸盘，其中一部分为固定吸盘，一部分为活动吸盘；

固定吸盘通过栓杆固定在吸盘箱侧壁，不可活动；活动吸盘通过栓杆固定在吸盘箱侧壁上的条形孔内，可前后移动；

吸盘箱下部设置导向板；

固定吸盘和活动吸盘均采用永磁吸盘；挂桩筒顶部设置振动器。

所述的钢管桩施工方法，其特征在于：所述分体式导向盘设置与高塔桩机下部；

分两瓣的导向盘支架分别固定在高塔桩机上，两个导向盘支架通过开闭栓杆连接成一体；

导向盘支架上分别设置只可向上翻转的月牙板；

月牙板内沿设置加强边沿。

附图说明：

图1为本发明实施方法步骤一完成工艺孔；

图2为本发明实施方法步骤二吊装钢管桩进入工艺孔；

图3为本发明实施方法步骤三钢管桩桩机移位至工艺孔旁；

图4为本发明实施方法步骤四钻杆穿入钢管桩内，完成钢管桩固定；

图5为本发明实施方法步骤五钢管桩外挂钢管桩移位至桩位；

图6为本发明实施方法步骤六施工钢管桩；

图7为本发明实施方法步骤七钢管桩桩机再次移位至工艺孔旁；

图8为本发明工作平台立面图；

图9为本发明工作平台平面图；

图10为本发明挂桩帽立面图；

图11为本发明挂桩帽剖面图；

图12为本发明分体式导向盘平面图（闭合状态）；

图13为本发明分体式导向盘平面图（开分状态）；

图14为本发明分体式导向盘立面图。

附图标记：0工艺孔；1钻孔；2钢衬管；3滤料；4花眼；5滤网；6工作平台；6-1、垫块；6-2、横梁；6-3、固定磁力吸盘；6-4、活动磁力吸盘；6-5、平台板条；7钢管桩；8高塔钻机；9回转动力头；10隔震缓冲器；11挂桩帽；11-1、挂桩筒；11-2、固定吸盘；11-3、活动吸盘；11-4、栓杆；11-5、吸盘箱；11-6、条形孔；11-7、导向板；11-8、振动器；11-9、限位器；12钻杆；13分体式导向盘；13-1、分体式导向盘支架；13-2、月牙板；13-3、加强边沿；13-4、开闭栓杆；14钻头；15高压输气系统。

本发明的优点与积极效果如下：

1.引用工艺孔工艺可以安全高效的完成钢管桩的吊运、安装、连接等工作；工艺孔可以兼做支护桩或降水井，一孔多用。钢衬管可以回收循环利用，避免资源浪费，提高经济效益。

2.使用挂桩帽可以快速完成钢管桩安装，安全可靠且提高工作效率。

3.通过分体式导向盘可以保证钢管桩的施工垂直度，保证了施工质量。

具体实施方式：

本发明的技术思想是，引入工艺孔技术、挂桩帽、分体式导向盘来解决背景技术中所述的三个问题。

工艺孔技术是指先在地面施工工艺孔，将钢管桩吊放至工艺孔内，钻头和钻杆插到钢管桩内，回转动力头和挂桩帽降落下来，操作人员可以从地面进行固定钢管桩工作，提高了施工速率和安全性。

挂桩帽安装在钻杆上部，利用吸盘产生磁性对钢管桩进行吸附固定。挂桩帽可以协调钢管桩与钻杆一同升降回转，而且安拆可靠、安全、快速、简单。

分体式导向盘安装在钻机下部，钢管桩穿过两块月牙板中间圆孔。钻进时钢管桩和钻杆由回转动力头和分体式导向盘约束，两点成一直线，有效地控制了钢管桩的施工垂直度。当影响挂桩帽升降时，分体式导向板可以左右分离旋转让开空间。

本发明施工时主要按照如下技术方案实施：

首先施工工艺孔，所谓工艺孔就是在地面上先利用钢管桩桩机钻进成孔，成孔之后向孔内安放钢衬管。钢衬管管顶标高须高于地面，钢衬管直径和长度需要小于钻孔的直径和长度，同时还要大于钢管桩的直径和长度。钢衬管自身需要具备一定刚度，以满足吊装运输要求。钢衬管需要连接笔直且内外壁光滑。钢衬管需要连接时采用焊接工艺，焊接之后需要将内外焊缝打磨平。

工艺孔孔口地面设置工作平台，其作用是快速固定钢管桩且保证固定时重力不作用在钢衬管之上。工作平台由垫块、横梁、平台板条、固定磁力吸盘、活动磁力吸盘等组成。两个垫块设置在地面钻孔两侧，垫块高度须高于钢衬管外露地面高度。垫块之间设置两个横梁，横梁间距大于拟放入衬管中的钢管桩直径。横梁之间设置平台板条，平台板条具备防滑和排水功能。横梁中间位置一侧设置固定磁力吸盘，另一侧设置活动磁力吸盘。工作平台需要临时固定钢管桩时，则将钢管桩顶部靠近固定磁力吸盘，同时间将活动磁力吸盘靠近钢管桩，夹紧之后，打开两个磁力吸盘转销，完成钢管桩临时固定。操作人员可以站在横梁和工作板条上进行操作。在钢管桩固定到挂桩帽上之后，关闭两个磁力吸盘转销，解除对钢管桩临时固定。

在工艺孔完成使用功能之后将钢衬管拔出钻孔，回收重复利用，然后将钻孔回填密实。在基坑支护工程施工过程中，工艺孔的设计施工可根据现场实际情况兼顾考虑降水井和支护桩使用。工艺孔分为初始工艺孔和一般工艺孔，正式施工之前先施工初始工艺孔，初始工艺孔的孔径、孔深和钢衬管直径需要大于一般工艺孔要求。初始工艺孔根据项目规模施工一个或几个，而一般工艺孔则需要根据现场需求设置。初始工艺孔的作用在于安装或连接一般工艺孔的钢衬管，作为一般工艺孔的工艺孔。

工艺孔形成之后，将钢管桩吊放到工艺孔内，并利用地面工作平台将钢管桩临时固定。施工钢管桩桩机移位至工艺孔附近。下落回转动力头和挂桩帽，将钻杆和钻头插入工艺孔中的钢管桩内。挂桩帽下落到钻机下部时，打开分体式导向盘，将钢管桩顶部插入挂桩帽内，打开固定吸盘和活动吸盘转销，钢管桩完全吸附固定在挂桩帽内部。打开工作平台临时固定装置，提升挂桩帽和钻杆，闭合分体式导向盘，钢管桩穿过分体式导向盘中间圆孔。

挂桩帽设置在钻杆上部，其主要作用是固定钢管桩。挂桩帽既要保证钢管桩跟随隔震缓冲器同步升降回转，还要做到快速安拆。挂桩帽的主体是挂桩筒，筒顶部封闭固定在钻杆外侧，底部敞开。在挂桩筒中部竖向设置四个吸盘箱，十字形放置，吸盘安装在吸盘箱内，吸盘箱固定在挂桩筒上。相邻两个固定吸盘通过栓杆固定在吸盘箱侧壁不动；另外两个活动吸盘通过栓杆将固定在吸盘箱内侧壁上的水平条形孔内，可在吸盘箱内前后移动。每个吸盘箱下端斜向设置导向板。固定吸盘和活动吸盘可采用永磁吸盘。挂桩筒顶部内侧设置限位器，限制钢管桩插入位置。挂桩筒顶部外侧设置振动器，避免岩石碎屑粘黏在挂桩筒内。

分体式导向设置于盘高塔桩机下部，如施工超长钢管桩时则可采用多个分体式导向盘，一个安装在塔架底部，其余安装在塔架中间位置，利用绳索悬挂在回转动力头下部，跟随升降。分体式导向盘的导向盘支架分成两瓣分别固定在塔架上，均可左右旋转开闭。两个导向盘支架利用开闭栓杆闭合成一体。导向盘支架上面分别设置月牙板，支架轮廓大于月牙板，月牙板只可向上开启，水平位置时闭合。闭合后月牙板内径略大于钢管桩外径。月牙板内沿设置圆形加强边沿。钻杆和钢管桩穿过分体式导向盘，闭合两个月牙板，钢管桩只能在两个月牙板中间圆孔内升降，约束了钢管桩的水平偏移，有效控制了钢管桩的垂直度。

钢管桩桩机外挂着钢管桩移位至设计桩位，开始钻进。钻头选择偏心扩孔钻头，钢管桩跟随钻杆一起回转下降。岩石碎屑顺着钻杆与钢管桩之间的空隙向上吹出，吹到挂桩帽顶之后反射落地。钢管桩安放至设计标高后，关闭挂桩帽上固定吸盘和活动吸盘转销，消除对钢管桩的吸附。提升挂桩帽和钻杆，完成钢管桩施工。钢管桩桩机重新移位至工艺孔附近，重复进行下一根钢管桩施工。

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

在山区岩石埋藏较浅区域，进行市政管廊建设，区内地表回填大块山皮石，地下水位较高。管廊基坑采用钢管桩形式支护，钢管桩施工采用本发明所述方法执行，工艺孔兼做降水井使用。

工艺孔0设置降水井井位上。工艺孔钻孔和钢衬管2设计施工参数满足降水井使用要求，钢衬管2下部按照降水井要求设置花眼4，当做滤水管使用，花眼范围内钢衬管外部包缠滤水网5，钻孔和钢衬管之间填充滤料3。

将钢管桩7吊放到工艺孔0内，并利用地面工作平台将钢管桩临时固定。施工钢管桩桩机移位至工艺孔附近。下落回转动力头9和挂桩帽11，将钻杆和钻头插入工艺孔中的钢管桩内。打开分体式导向盘13，继续下落挂桩帽和钻杆至桩机下部，将钢管桩顶部插入挂桩帽内，打开固定吸盘和活动吸盘转销，钢管桩完全吸附固定在挂桩帽下部。打开工作平台临时固定装置，提升挂桩帽和钢管桩，闭合分体式导向盘，钢管桩穿过分体式导向盘中间圆孔。钢管桩桩机移位至设计桩位，开始钻进。当挂桩帽降落至桩机下部时，再次打开分体式导向盘，继续钻进至设计标高。最后关闭挂桩帽上固定吸盘11-2和活动吸盘11-3转销，消除对钢管桩的吸附。提升挂桩帽和钻杆，完成钢管桩施工。钢管桩桩机重新移位至工艺孔附近，进行下一根钢管桩施工。

Claims (4)

1.一种钢管桩施工方法，其特征在于：

该方法包括以下步骤：

步骤一：在地面钻孔（1）、安放钢衬管（2）和地面工作平台（6），完成工艺孔（0）施工；

步骤二：将钢管桩（7）吊放到工艺孔（0）内，并利用地面工作平台（6）将钢管桩（7）临时固定；

步骤三：将钻杆（12）和钻头（14）下落插入工艺孔（0）中的钢管桩（7）内；

步骤四：打开分体式导向盘（13），挂桩帽（11）和钻杆（12）继续降落至高塔桩机（8）下部，钢管桩（7）顶部插入挂桩帽（11）内，打开固定吸盘（11-2）和活动吸盘（11-3）转销，钢管桩（7）完全吸附固定在挂桩帽（11）下部；

步骤五：关闭工作平台（6）临时固定装置，提升挂桩帽（11）和钢管桩（7），闭合分体式导向盘（13），钢管桩（7）穿过分体式导向盘（13）中间圆孔；

步骤六：开始钻进；当挂桩帽（11）降落至高塔桩机（8）下部时，再次打开分体式导向盘（13），继续钻进至设计标高；关闭挂桩帽（11）上固定吸盘（11-2）和活动吸盘（11-3）转销，消除对钢管桩（7）的吸附，提升挂桩帽（11）和钻杆（12），完成钢管桩（7）施工；

步骤七：钻头重新移位至工艺孔（0）附近，重复进行下一根钢管桩（7）施工。

2.根据权利要求1所述的钢管桩施工方法，其特征在于：

所述地下钻孔（1）之内设置钢衬管（2），钢衬管（2）下部设置花眼（4），钻孔（1）与钢衬管（2）之间填充滤料（3）；

钢衬管（2）顶标高低于钻孔（1）顶标高，钢衬管（2）底标高高于钻孔底（1）标高；

钢衬管（2）由钢管焊接连接；

在工艺孔（0）使用完毕之后将钢衬管（2）从钻孔（1）拔出回收。

3.根据权利要求1所述的钢管桩施工方法，其特征在于：所述挂桩帽（11）为筒状结构，顶部封闭，底部敞开；

挂桩筒（11-1）直径大于钢管桩（7）直径，挂桩筒（11-1）顶部与钢管桩（7）顶部之间设置限位器（11-9）；

挂桩筒（11-1）中部设置多个挂桩吸盘，其中一部分为固定吸盘（11-2），一部分为活动吸盘（11-3）；

固定吸盘（11-2）通过栓杆（11-4）固定在吸盘箱（11-5）侧壁，不可活动；活动吸盘（11-3）通过栓杆（11-4）固定在吸盘箱（11-5）侧壁上的条形孔（11-6）内，可前后移动；

吸盘箱（11-5）下部设置导向板（11-7）；

固定吸盘（11-2）和活动吸盘（11-3）均采用永磁吸盘；挂桩筒（11-1）顶部设置振动器（11-9）。

4.根据权利要求1所述的钢管桩施工方法，其特征在于：所述分体式导向盘（13）设置与高塔桩机（8）下部；

分两瓣的导向盘支架（13-1）分别固定在高塔桩机（8）上，两个导向盘支架（13-1）通过开闭栓杆（13-4）连接成一体；

导向盘支架（13-1）上分别设置只可向上翻转的月牙板（13-2）；

月牙板（13-2）内沿设置加强边沿（13-3）。