CN107761732A - 先高压旋喷引孔后注浆辅助静压桩沉桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种先高压旋喷引孔后注浆辅助静压桩沉桩施工方法，属于地基施工技术。旨在提供一种解决了静压桩沉桩难以及饮水造成承载力不稳定的施工工法，其技术方案要点是包括高压旋喷引孔施工和静压沉桩施工，高压旋喷引孔施工包括钻孔就位、高压旋喷施钻、提钻等步骤，静压沉桩包括静压桩机就位、静压沉桩第一阶段、静压沉桩第二阶段以及静压沉桩第三阶段等步骤。本工法先通过高压旋喷引水对桩位土层进行扰动，在坚硬土层处形成饱和扰动体，而后在静压桩沉桩至饱和扰动体时，开始注入侧桩注浆液，桩尖达到设计深度后，对桩端再继续注入桩端注浆液，使桩端形成注浆扩大头，解决了静压桩沉桩难及引水易造成承载力不稳定等问题。

Description

先高压旋喷引孔后注浆辅助静压桩沉桩施工方法

技术领域

本发明涉及地基施工技术领域，特别涉及一种先高压旋喷引孔后注浆辅助静压桩沉桩施工方法。

背景技术

静压桩是通过压桩机的静压机构自重和机架上的配重提供反力而将桩压入土中的沉桩工艺，这种压桩方法完全避免了锤击打桩所产生的振动、噪音和污染，具有无噪音、无振动、无冲击力、无污染等优点，已被广泛应用于工业、民用建筑基础中。

但是，静压法施工在其压桩过程中会产生比较明显的挤土效应，尤其对于难以穿透的坚硬土层（如粉土层、砂层、粉砂层），辅以冲水、掏土等方法后，又会造成静压桩挤密效果减弱，进而带来承载力不稳定和施工质量不易控制等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种先高压旋喷引孔后注浆辅助静压桩沉桩施工方法，其具有解决了静压桩沉桩难以及饮水造成承载力不稳定问题的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种先高压旋喷引孔后注浆辅助静压桩沉桩施工方法，其特征在于：包括高压旋喷引孔施工和静压沉桩施工，所述高压旋喷引孔包括以下施工步骤，

1）钻孔就位：测量定位完成后，移动旋喷钻机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，同时整平钻机，放置平稳、水平，钻杆的垂直度偏差不大于1%～1.5%；

2）高压旋喷施钻：先低压喷水或不喷水向下施钻，泵送压力值设为10MPa，下钻至坚硬土层标高后，增大压力泵压力至25MPa进行喷清水，旋转速度为20～25r/min，以便坚硬土层中形成一个直径同桩径的饱和扰动体，钻至设计标高后停钻；

3）提钻：高压旋喷钻机提钻过程中，压力泵的压力减小，减小喷水量，拆卸钻杆，码放在钻机边的钻杆堆放架上。

通过采用上述技术方案，先通过高压旋喷引水对桩位土层进行扰动，在坚硬土层（如粉土层、砂层、粉砂层）处形成饱和扰动体，而后在通过静压桩机将静压桩将沉桩至饱和扰动体时，解决了静压桩以及引水造成的承载力不稳定的问题；

进一步设置：所述静压沉桩包括以下施工步骤，

1）静压桩机就位：高压旋喷钻机施钻完成后移走，调好静压设备进行压桩，沉桩时以桩底标高为准。静压桩机在1.5h内完成就位，然后用吊车将桩吊起，送入桩机夹持器夹孔，使桩尖对准桩位，然后调平桩机，使桩身竖直，控制桩身垂直度偏差≤0.5％，确保桩体轴心受压，桩尖对位偏差≤20㎜，无误后再对中、进行压桩施工；

2）静压沉桩第一阶段：将从桩顶到坚硬土层顶的沉桩过程称为静压沉桩第一阶段，

在静压沉桩之前，需要将注浆导管预埋在预制桩的空心内腔中，注浆导管采用钢管或耐压的PVC管，桩机就位后将桩吊放入压桩机内，启动液压夹头夹紧桩身并对准桩位中心、调直，然后开始压桩，每次沉桩高度为一个压桩行程，反复往下沉桩，完成第一节桩的沉桩过程，然后用焊接接桩，再重复第二节、第三节等的沉桩过程，从而完成一根桩的施工过程；

3）静压沉桩第二阶段：将从坚硬土层顶到持力层顶的沉桩过程称为静压沉桩第二阶段，

启动注浆泵开始注浆，注入侧桩注浆液，实行边注浆边压桩，在预制桩压入过程中注浆的浆液量必须能包裹桩身形成一定厚度的泥浆膜，直至预制桩压入到持力层后开始换成桩端注浆液；

4）静压沉桩第三阶段：将从持力层顶到桩底设计标高的沉桩过程称为静压沉桩第三阶段，

在静压沉桩第三阶段，注入桩端注浆液，边压桩边注浆，注入直到预制桩注浆量达设计注浆量或产生压力时停止注浆，使桩端能形成扩大头，注浆结束，静压沉桩施工完毕。

通过采用上述技术方案，采用静压沉桩，实现了降低沉桩时的动态贯入阻力和沉桩结束后提高承载力两个目的，同时加固桩侧木和桩端土，提高了静压桩的效能，减少静压桩机吨位，降低投资，缩短工期，提高经济效益。

进一步设置：提钻后和静压桩机送桩前，进行泥浆及泥砂清理工序，清理钻孔地面周围由钻头带出的泥、水。

通过采用上述技术方案，避免提钻带出的泥浆和水渗入表层土后，造成地面耐力下降，影响静压桩机的施工。

进一步设置：高压旋喷钻机就位后，进行0.5MPa的射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。

通过采用上述技术方案，进行射水实验，检查喷嘴是否畅通，压力是否正常，保证高压旋喷机钻孔时正常喷水，确保钻孔工作有效进行。

进一步设置：每根桩放线两次，第一次高压旋喷前放桩位，第二次在旋喷完成后静压机施压前放桩位，不得成批量施放桩位。

通过采用上述技术方案，每根桩放线两次，这样可以提高桩位的准确度。不得成批量施放桩位，避免了静压机行走过程中对桩体造成挤压移位。

进一步设置：当钻头插入到设计深度后，接通压力泵，然后由下向上旋喷，喷射时，先应达到预定的喷射压力，喷水后再逐渐提升旋喷管，以防扭断旋喷管，喷嘴下沉到设计深度时，在原位置旋转9～11s左右，再旋喷提升。

通过采用上述技术方案，喷嘴下沉到设计深度后，在原位置旋转10s左右，然后再旋喷提升，这样可以保证桩底端的质量。

进一步设置：钻杆的旋转和提升应连续进行，在桩底部1.0m范围内，钻杆旋喷时间应不少于10s，在旋喷提升过程中，根据不同的土层，调整旋喷参数。

通过采用上述技术方案，在桩底部1.0m范围内增加钻杆旋喷时间，让桩孔底部充满湿润，方便钻孔。在不同的土层，调整旋喷参数，这样对应不同土层可以提升钻孔效果。

进一步设置：静压桩施工过程中，保持桩的垂直度。

通过采用上述技术方案，避免对桩身产生较大的次生弯矩，影响桩身的质量。

进一步设置：静压沉桩过程中，中途停歇时间控制在0～2h。

通过采用上述技术方案，静压沉桩过程中，如果停歇的时间较长，已经沉入桩孔中的桩体对桩孔造成形变，不利于后期进一步沉桩。

进一步设置：侧桩注浆液和桩端注浆液：以下原料按照重量份数计，所述侧桩注浆液包括水1份、水泥1份、膨润土1.5份、缓凝剂0.5～1份，所述桩端注浆液包括水1份、水泥1份。

通过采用上述技术方案，对桩侧和桩端采用不同配比的水泥注浆液，利用浆液的固化时效特点使桩侧珠江液凝固前具有流动性和润滑性，提高静压桩穿透砂土层和硬土层的能力，满足减少沉桩阻力的目的，沉桩后，浆液凝固后的强度右臂桩周土强度高很多。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本工法是先利用高压旋喷引孔技术对桩位土层注入清水形成饱和体，成孔后进行注浆辅助静力压桩，实现了降低沉桩时的动态贯入阻力和沉桩结束后提高桩的承载力两个目的，同时加固了桩侧饱和扰动土和桩端土，从而拓宽了静压桩的应用范围。

2、本工法中的先高压旋喷引孔后注浆辅助静压桩沉桩，施工工艺简单，施工方便，能够大大降低压桩机的压力值，加快了沉桩速度，缩短了施工工期，而且对周围土体扰动小，场地污染小。

3、本工法利用浆液固化的时效特点及桩的承载特性，对桩侧和桩端采用不同配比的水泥注浆液，既保证了桩身顺利穿过坚硬土层，又提高了桩端承载力。

附图说明

图1是实施例中的工法流程施工步骤图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例：一种先高压旋喷引孔后注浆辅助静压桩沉桩施工方法，如图1所示，压旋喷引孔施工和静压沉桩施工，高压旋引喷孔包括以下步骤，

1）钻孔就位

测量定位完成后，移动高压旋喷钻机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，同时整平钻机，放置平稳、水平，钻杆的垂直度偏差不大于1%～1.5%。

2）高压旋喷施钻

桩位上部以少喷水和不喷水为原则向下施钻，压力泵的压力值设为10MPa，下钻至坚硬土层标高后，增大压力泵压力至25MPa进行喷清水，旋转速度为20～25r/min，以便坚硬土层中形成一个直径同桩径的饱和扰动体，钻至设计标高后停钻。

3)提钻

高压旋喷钻机提钻过程中，压力泵的压力减小，减小喷水量，拆卸钻杆，码放在钻机边的钻杆堆放架上。

钻机就位后，首先进行0.5MPa射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。按常规施工顺序施工，尽可能不走回头路，以免地基复压后，造成静压桩机下沉；每根桩放线两次，进行桩基定位，第一次高压旋喷前放桩位，第二次在旋喷完成后静压机施压前放桩位，不得成批量施放桩位，避免静压机行走中对桩体挤压移位。

当钻头插入到设计深度后，接通压力泵，然后由下向上旋喷，喷射时，先应达到预定的喷射压力，喷水后再逐渐提升旋喷管，以防扭断旋喷管，喷嘴下沉到设计深度时，在原位置旋转不少于9s，再旋喷提升。

钻杆的旋转和提升应连续进行，不得中断，在桩底部1.0m范围内应适当增加钻杆旋喷时间，旋喷时间不少于10s，在旋喷提升过程中，可根据不同的土层，调整旋喷参数。

钻头提升后，及时采用导管或导槽把带出的泥、水及时清理干净，虽然这种施工方法带出的泥浆和水量都较小但不可忽视渗入表层土后，会使地耐力下降，影响静压桩机的施工。

静压沉桩包括以下施工步骤：

1）静压桩机就位

高压旋喷钻机施钻完成后移走，调好静压设备进行压桩，沉桩时以桩底标高为准，静压桩机应在1.5h内完成就位，然后用吊车将桩吊起，送入桩机夹持器夹孔，使桩尖对准桩位，然后调平桩机，使桩身竖直，控制桩身垂直度偏差≤0.5％，确保桩体轴心受压，桩尖对位偏差≤20mm，无误后再对中、进行压桩施工。

2）静压沉桩第一阶段

将从桩顶到坚硬土层顶的沉桩过程称为静压沉桩第一阶段，

在静压沉桩之前，需要将注浆导管预埋在预制桩的空心内腔中，注浆导管可以采用钢管或耐压的PVC管，静压桩机就位后将桩吊放入静压桩机内，启动液压夹头夹紧桩身并对准桩位中心、调直，然后开始压桩，每次沉桩高度为一个压桩行程，反复往下沉桩，完成第一节桩的沉桩过程，然后用焊接接桩，再重复第二节、第三节等的沉桩过程，从而完成一根桩的施工过程。

3）静压沉桩第二阶段

将从坚硬土层顶到持力层顶的沉桩过程称为静压沉桩第二阶段，

启动注浆泵开始注浆，注入侧桩注浆液，实行边注浆边压桩，在预制桩压入过程中注浆的浆液量能包裹桩身形成一定厚度的泥浆膜，直至预制桩压入到持力层后开始换成桩端注浆液。

4）静压沉桩第三阶段

将从持力层顶到桩底设计标高的沉桩过程称为静压沉桩第三阶段，

在静压沉桩第三阶段，注入桩端注浆液，边压桩边注浆，注入直到预制桩注浆量达设计注浆量或产生一定压力时停止注浆，使桩端能形成一定的扩大头，注浆结束，静压沉桩施工完毕。

静压桩施工过程中，不得任意调整和校正桩的垂直度，避免对桩身产生较大的次生弯矩。静压桩穿越硬土层或进入持力层的过程中，除机械故障处，不得停止沉桩施工。

沉桩前，应清除周边和地下障碍物，平整场地，桩机移动范围内场地的地基承载力应满足桩机运行和机架垂直度的要求。

压桩过程中，不能随意中止，如因操作必须，停歇时间要短。中途停歇时间不得超过2h，严禁中途停压造成沉桩困难。沉桩顺序一般采用先深后浅，自中间向两边对称前进，或自中间向四周进行。

在静压沉桩第二阶段开始之前，需要配制好侧桩注浆液和桩端注浆液：以下原料按照重量份配制

侧桩注浆液：水1份，水泥1份，膨润土1.5份，缓凝剂0.5～1份，

桩端注浆液：水1份，水泥1份。

边压桩边注浆时，应确保注浆液满足设计要求，不出现分层离析，注浆应连续不间断进行，使浆液均匀分布在桩与桩周围土层之间，使桩周围可以形成一个泥浆薄膜，桩到达设计深度后，使桩端可以形成包裹桩尖的扩大头。

压桩过程中必须使桩轴心受压，若有偏移及时调整，确保垂直度偏差不大于0.5％。电焊接桩前要校正好上下桩管的垂直度，上下节桩中心线偏差小于2mm。

上述的实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种先高压旋喷引孔后注浆辅助静压桩沉桩施工方法，包括高压旋喷引孔施工和静压沉桩施工，其特征在于：所述高压旋喷引孔施工包括以下步骤：

1）钻孔就位：测量定位完成后，移动高压旋喷钻机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，同时整平钻机，放置平稳、水平，钻杆的垂直度偏差不大于1%～1.5%；

2）高压旋喷施钻：采用高压旋喷钻机向下施钻，先低压喷水或不喷水向下施钻，与高压旋喷钻机连接的压力泵的压力设为5～10MPa，当高压旋喷钻机下钻至坚硬土层标高后，增大压力泵压力至20～25MPa，同时进行喷清水，高压旋喷钻机的钻头旋转速度为20～25r/min，以使坚硬土层中形成一个直径同桩径的饱和扰动体；当高压旋喷钻机下钻至设计标高后停钻；

3）提钻：高压旋喷钻机提钻过程中，逐渐减小压力泵的压力，减小喷水量，拆卸钻杆，码放在钻机边的钻杆堆放架上。

2.根据权利要求1所述的先高压旋喷引孔后注浆辅助静压桩沉桩施工方法，其特征在于：所述静压沉桩施工包括以下步骤：

1）静压桩机就位：高压旋喷钻机施钻完成后移走，调好静压设备进行压桩，沉桩时以桩底标高为准，静压桩机在1.5h内完成就位，然后用吊车将桩吊起，送入桩机夹持器夹孔，使桩尖对准桩位，然后调平桩机，使桩身竖直，控制桩身垂直度偏差≤0.5％，确保桩体轴心受压，桩尖对位偏差≤20mm，无误后再对中、进行压桩施工；

2）静压沉桩第一阶段：将从桩顶到坚硬土层顶的沉桩过程称为静压沉桩第一阶段，

在静压沉桩之前，需要将注浆导管预埋在预制桩的空心内腔中，注浆导管采用钢管或耐压的PVC管，桩机就位后将桩吊放入压桩机内，启动液压夹头夹紧桩身并对准桩位中心、调直，然后开始压桩，每次沉桩高度为一个压桩行程，反复往下沉桩，完成第一节桩的沉桩过程，然后用焊接接桩，再重复第二节、第三节等的沉桩过程，从而完成一根桩的施工过程；

3）静压沉桩第二阶段：将从坚硬土层顶到持力层顶的沉桩过程称为静压沉桩第二阶段，

启动注浆泵开始注浆，注入侧桩注浆液，实行边注浆边压桩，在预制桩压入过程中注浆的浆液量能包裹桩身形成泥浆膜，直至预制桩压入到持力层后开始换成桩端注浆液；

4）静压沉桩第三阶段：将从持力层顶到桩底设计标高的沉桩过程称为静压沉桩第三阶段，在静压沉桩第三阶段，注入桩端注浆液，边压桩边注浆，注入直到预制桩注浆量达设计注浆量或产生压力时停止注浆，使桩端能形成扩大头，注浆结束，静压沉桩施工完毕。

3.根据权利要求2所述的先高压旋喷引孔后注浆辅助静压桩沉桩施工方法，其特征在于：提钻后和静压桩机送桩前，进行泥浆及泥砂清理工序，清理钻孔地面周围由钻头带出的泥、水。

4.根据权利要求3所述的先高压旋喷引孔后注浆辅助静压桩沉桩施工方法，其特征在于：高压旋喷钻机就位后，进行0.5MPa的射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。

5.根据权利要求4所述的先高压旋喷引孔后注浆辅助静压桩沉桩施工方法，其特征在于：每根桩放线两次，第一次高压旋喷前放桩位，第二次在旋喷完成后静压机施压前放桩位，不得成批量施放桩位。

6.根据权利要求5所述的先高压旋喷引孔后注浆辅助静压桩沉桩施工方法，其特征在于：当钻头插入到设计深度后，接通压力泵，然后由下向上旋喷，喷射时，先应达到预定的喷射压力，喷水后再逐渐提升旋喷管，以防扭断旋喷管，喷嘴下沉到设计深度时，在原位置旋转9～11s左右，再旋喷提升。

7.根据权利要求6所述的先高压旋喷引孔后注浆辅助静压桩沉桩施工方法，其特征在于：钻杆的旋转和提升应连续进行，在桩底部1.0m范围内，钻杆旋喷时间应不少于10s，在旋喷提升过程中，根据不同的土层，调整旋喷参数。

8.根据权利要求7所述的先高压旋喷引孔后注浆辅助静压桩沉桩施工方法，其特征在于：静压桩施工过程中，保持桩的垂直。

9.根据权利要求8所述的先高压旋喷引孔后注浆辅助静压桩沉桩施工方法，其特征在于：静压沉桩过程中，中途停歇时间控制在0～2h。

10.根据权利要求9所述的先高压旋喷引孔后注浆辅助静压桩沉桩施工方法，其特征在于：侧桩注浆液和桩端注浆液：以下原料按照重量份数计，所述侧桩注浆液包括水1份、水泥1份、膨润土1.5份、缓凝剂0.5～1份，所述桩端注浆液包括水1份、水泥1份。