CN108316286B - 基于复杂地质水文条件下的钻孔灌注桩施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于复杂地质水文条件下的钻孔灌注桩施工工艺，包括用钻孔设备在设定位置钻孔至设计标高，在钻孔过程中利用超声波成孔检测仪监测钻孔质量；钻孔完毕后清理孔中杂质；将钢筋笼输送至所述钻孔的底部，向所述钻孔内灌注混凝土。在钻孔过程中，利用超声波成孔检测仪进行实时监测，可以很好的把桩基成孔的剖片图、孔型、孔径、孔深以及垂直度等直观、形象、准确地展现出来，极大的提高了钻孔质量控制，方便施工，节约工期。同时，能够避免在钻孔灌注桩过程中对桩基孔壁造成损坏，不易导致孔壁坍塌，确保成孔质量。

Description

基于复杂地质水文条件下的钻孔灌注桩施工工艺

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，具体而言，涉及一种基于复杂地质水文条件下的钻孔灌注桩施工工艺。

背景技术

我国日前城市化进程步伐不断加快，城市公共基础设施也在不断完善，尤其是公路工程建设方面，取得了不少显著的成绩，然而公路桥梁桩基施工过程中，还存在不少问题，将针对公路桥梁桩基施工过程的问题进行解析。

由于公路桥梁桩基施工过程影响的因素诸多，导致很多技术仍然未能达到完美的解决遇到问题的水平。例如，出现在公路桥梁桩基施工过程中出现的卡管、漏浆、坍塌等问题。由于地理环境的复杂性，设备设施的局限性，导致对地质勘查不到位，以及设备设施结构性能未达到相应的高度，或者受到孔内水位、出渣量等因素的影响等。都可导致在桩基施工过程中出现以上问题。

钻孔灌注桩在桥梁工程中广泛被应用；钻孔灌注桩有很多优点，也有缺点，最大的缺点就是清淤不彻底。

目前，桥梁工程中采用水冲法清淤，即用高压水冲洗井孔，使沉渣上翻，随着水流和泥流将沉渣带出；由于沉渣比水与护壁泥浆的密度大，不可能全部被清出，没有被清出的沉渣，沉淀在桩底，严重影响状的承载能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于复杂地质水文条件下的钻孔灌注桩施工工艺，以改善传统的钻孔灌注桩施工过程中成孔质量差的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

基于上述目的，本发明提供了一种基于复杂地质水文条件下的钻孔灌注桩施工工艺，该施工工艺包括如下步骤：

步骤a、利用钻孔设备在设定位置钻孔至设计标高，在钻孔过程中利用超声波成孔检测仪监测钻孔质量；

步骤b、钻孔完毕后清理孔中杂质；

步骤c、将钢筋笼输送至所述钻孔的底部，向所述钻孔内灌注混凝土。

在本发明较佳的实施例中，所述钢筋笼包括两根以上的主骨筋、隔板、螺旋箍，所述两根以上的主骨筋平行于轴向布置且围绕轴线圆周分布，所述螺旋箍围绕所述两根以上的主骨筋布置且与所述主骨筋固定，所述隔板具有环形结构，所述隔板上设有两个以上的供所述主骨筋穿过的通孔。

在本发明较佳的实施例中，所述钢筋笼包括沿所述主骨筋长度方向布置的两个以上的隔板，相邻所述隔板之间的距离为x，该x的数值范围为4m＜x＜5m。

在本发明较佳的实施例中，所述步骤b包括：

先通过向所述钻孔的底部引入水并排出泥浆对所述钻孔的底部进行清理，其次利用杂质清理设备清理所述钻孔的底部残留的杂质。

在本发明较佳的实施例中，所述步骤b中，所述杂质清理设备包括吊装设备以及抓取机构，所述吊装设备具有升缩臂，所述抓取机构包括套筒、拉索、安装架、两个以上的抓取爪、弹性件以及两根以上的传动索，所述套筒套设在所述拉索外，所述套筒与所述拉索滑动连接，所述安装架安装在所述套筒的一端，所述拉索的一端安装在所述升缩臂上，所述拉索的另一端穿过所述安装架并与所述两根以上的传动索连接，所述两个以上的抓取爪分别铰接在所述安装架上，所述两个以上的抓取爪沿所述套筒的周向间隔排布，所述两根以上的传动索与所述两个以上的抓取爪一一对应，所述弹性件安装在所述安装架上，所述弹性件套设在所述两根以上的传动索外，所述弹性件令所述两个以上的抓取爪具有相互远离的运动趋势。

在本发明较佳的实施例中，所述抓取爪包括安装端以及抓取端，所述安装端铰接在所述安装架上，所述抓取端呈锯齿状。

在本发明较佳的实施例中，所述抓取机构还包括电机、辅助杆、搅拌轮盘以及单向限位件，所述辅助杆与所述套筒平行设置，所述辅助杆的第一端转动安装在所述套筒外，所述辅助杆的第二端远离所述抓取爪，所述辅助杆的外周面设置有螺纹，所述搅拌轮盘螺接在所述辅助杆外，所述搅拌轮盘通过所述单向限位件与所述套筒连接，所述单向限位件令所述搅拌轮盘由所述第二端向所述第一端滑动过程中能够相对于所述辅助杆转动，且令所述辅助杆转动过程中使所述搅拌轮盘由所述第一端向所述第二端滑动，所述电机驱动连接所述辅助杆。

在本发明较佳的实施例中，所述搅拌轮盘的外周面为锯齿状。

在本发明较佳的实施例中，所述单向限位件包括两个以上的棘齿，所述搅拌轮盘的外周面设置有两个以上的与所述棘齿配合的齿牙，所述两个以上的棘齿安装在所述套筒上，所述两个以上的棘齿沿所述套筒的长度方向间隔排布，相邻所述棘齿之间的距离小于所述搅拌轮盘的厚度，所述搅拌轮盘相对于所述辅助杆由所述第一端向第二端滑动过程中至少一个所述棘齿与所述齿牙啮合。

基于上述目的，本发明还提供了一种基于复杂地质水文条件下的钻孔灌注桩施工工艺，该施工工艺包括如下步骤：

步骤a、利用钻孔设备在设定位置钻孔至设计标高，在钻孔过程中利用超声波成孔检测仪监测钻孔质量；所述钻孔设备包括竖直设置的钢套筒和安装在所述钢套筒的底部的钻头，

步骤b、钻孔完毕后清理孔中杂质；将钻头的端部打开，通过所述钢套筒的中部的空腔和所述钻头的开口将钢筋笼送至所述钻孔的底部；

步骤c、通过导管穿过所述钢套筒和钻头的开口向所述钻孔的底部灌注混凝土，同时将所述钢套筒向上提升，直至所述钻头从钻孔内拔出。

本发明实施例的有益效果是：

综上所述，本发明实施例提供了一种基于复杂地质水文条件下的钻孔灌注桩施工工艺，在钻孔过程中，利用超声波成孔检测仪进行实时监测，可以很好的把桩基成孔的剖片图、孔型、孔径、孔深以及垂直度等直观、形象、准确地展现出来，极大的提高了钻孔质量控制，方便施工，节约工期。同时，能够避免在钻孔灌注桩过程中对桩基孔壁造成损坏，不易导致孔壁坍塌，确保成孔质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的基于复杂地质水文条件下的钻孔灌注桩施工工艺的钻孔设备的示意图；

图2为本发明实施例的基于复杂地质水文条件下的钻孔灌注桩施工工艺的钢筋笼的安装示意图；

图3为本发明实施例的基于复杂地质水文条件下的钻孔灌注桩施工工艺的杂质清理设备的示意图；

图4为本发明实施例的基于复杂地质水文条件下的钻孔灌注桩施工工艺的抓取机构的示意图。

图标：100－钢套筒；200－钻头；300－主骨筋；400－隔板；500－螺旋箍；600－杂质清理设备；610－吊装设备；620－抓取机构；621－套筒；622－拉索；623－安装架；624－抓取爪；625－弹性件；626－传动索；627－电机；628－辅助杆；629－搅拌轮盘；630－棘齿。

具体实施方式

由于公路桥梁桩基施工过程影响的因素诸多，导致很多技术仍然未能达到完美的解决遇到问题的水平。例如，出现在公路桥梁桩基施工过程中出现的卡管、漏浆、坍塌等问题。由于地理环境的复杂性，设备设施的局限性，导致对地质勘查不到位，以及设备设施结构性能未达到相应的高度，或者受到孔内水位、出渣量等因素的影响等。都可导致在桩基施工过程中出现以上问题。

鉴于此，发明人设计了一种基于复杂地质水文条件下的钻孔灌注桩施工工艺，在钻孔过程中，利用超声波成孔检测仪进行实时监测，可以很好的把桩基成孔的剖片图、孔型、孔径、孔深以及垂直度等直观、形象、准确地展现出来，极大的提高了钻孔质量控制，方便施工，节约工期。同时，能够避免在钻孔灌注桩过程中对桩基孔壁造成损坏，不易导致孔壁坍塌，确保成孔质量。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

请参阅图1－图4，本实施例提供了一种基于复杂地质水文条件下的钻孔灌注桩施工工艺，该施工工艺包括：步骤a、利用钻孔设备在设定位置钻孔至设计标高，在钻孔过程中利用超声波成孔检测仪监测钻孔质量。在钻孔过程中，利用钻孔设备进行钻孔，可选的，钻孔设备包括有竖直设置的钢套筒100和安装在钢套筒100的底部的钻头200，钻头200的端部可以打开或者关闭。

步骤b、钻孔完毕后清理孔中杂质；

步骤c、将钢筋笼输送至钻孔的底部，向钻孔内灌注混凝土，具体的，将钻头200的端部打开，通过钢套筒100的中部的空腔和钻头200的开口将钢筋笼送至钻孔的底部；通过导管穿过钢套筒100和钻头200的开口向钻孔的底部灌注混凝土，同时将钢套筒100向上提升，直至钻头200从钻孔内拔出，在提升钢套筒100的过程中，反向转动钢套筒100。具体地，在灌注过程中，一方面反向转动并向上拔出钢套筒100，另一方面通过导水通道和出水孔射水，利用水冲的反作用力加快钢套筒100的提升速度，同时也有利于进一步清孔，保证了水下混凝土浇筑的环境质量。

在本实施例中，该钻孔灌注桩施工方法，采用具有钻头200的钻机在待施工位置钻孔至设计标高，在钻孔过程中，利用超声波成孔检测仪进行实时监测，可以很好的把桩基成孔的剖片图、孔型、孔径、孔深以及垂直度等直观、形象、准确地展现出来，极大的提高了钻孔质量控制，方便施工，节约工期。然后将钻头200打开，通过所述钢套筒100中部的空腔和钻头200的开口将钢筋笼竖直送至所述钻孔底部，最后通过导管穿过所述钢套筒100和钻头200的开口向钻孔底部灌注混凝土，同时将钢套筒100向上提升，直至钻头200从钻孔内拔出。该施工工艺，大大加快施工进度，并且降低泥浆对施工场地周边环境的污染，此外在钻头200提升过程中通过钢套筒100向钻孔底部灌注混凝土，显著控制成桩质量，提高灌注桩的施工效率。

本实施例中，钢筋笼包括两根以上的主骨筋300、隔板400、螺旋箍500，两根以上的主骨筋300平行于轴向布置且围绕轴线圆周分布，螺旋箍500围绕两根以上的主骨筋300布置且与主骨筋300固定，隔板400具有环形结构，隔板400上设有两个以上的供主骨筋300穿过的通孔。通过设置隔板400，在灌注混凝土过程中，保证主骨筋300的位置稳定不偏移，满足主骨筋300的垂直度的同时，保证了主骨筋300外部的保护层厚度；进一步地，钢筋笼包括沿主骨筋300长度方向布置的多个隔板400，相邻两个隔板400之间的距离为x，x的取值范围为4m＜x＜5m，这样形成的钢筋笼既可以满足钢筋保护层的要求，也可以增加桩体的整体性，极大地提高桩体的承载能力和抗震效果。隔板400可以为钢板制成。

本实施例中，在进行钻孔清理时，先通过向所述钻孔的底部引入水并排出泥浆对所述钻孔的底部进行清理，其次利用杂质清理设备600清理所述钻孔的底部残留的杂质。具体的，在钢套筒100的侧壁设有竖直方向延伸的导水通道，钻头200内设有与导水通道连通的出水孔，利用射水装置对孔底进行清理，初步清理后，再利用杂质清理设备600进行二次清理。

本实施例中，可选的，杂质清理设备600包括吊装设备610以及抓取机构620，吊装设备610具有升缩臂，抓取机构620包括套筒621、拉索622、安装架623、两个以上的抓取爪624、弹性件625以及两根以上的传动索626，套筒621套设在拉索622外，套筒621与拉索622滑动连接，安装架623安装在套筒621的一端，拉索622的一端安装在升缩臂上，拉索622的另一端穿过安装架623并与两根以上的传动索626连接，两个以上的抓取爪624分别铰接在安装架623上，两个以上的抓取爪624沿套筒621的周向间隔排布，两根以上的传动索626与两个以上的抓取爪624一一对应，弹性件625安装在安装架623上，弹性件625套设在两根以上的传动索626外，弹性件625令两个以上的抓取爪624具有相互远离的运动趋势。抓取爪624包括安装端以及抓取端，安装端铰接在安装架623上，抓取端呈锯齿状。弹性件625可以是弹簧。在使用过程中，利用吊装设备610将抓取机构620吊装在钻孔中，下降抓取机构620，在重力作用下，抓取爪624呈合拢状态，当接触到钻孔中的石块时，抓取爪624不会继续下降，拉索622松弛，此时在弹性件625的弹力作用下使两个以上的抓取爪624展开，将石块包裹在两个以上的抓取爪624之间，此时操作吊装设备610，升起抓取机构620，抓取爪624合拢将石块提起。如此反复完成石块清理动作。

可选的，抓取机构620还包括电机627、辅助杆628、搅拌轮盘629以及单向限位件，辅助杆628与套筒621平行设置，辅助杆628的第一端转动安装在套筒621外，辅助杆628的第二端远离抓取爪624，辅助杆628的外周面设置有螺纹，搅拌轮盘629螺接在辅助杆628外，搅拌轮盘629通过单向限位件与套筒621连接，单向限位件令搅拌轮盘629由第二端向第一端滑动过程中能够相对于辅助杆628转动，且令辅助杆628转动过程中使搅拌轮盘629由第一端向第二端滑动，电机627驱动连接辅助杆628。此结构设计，在下降抓取机构620的过程中，搅拌轮盘629在重力作用下沿着辅助杆628滑动，且滑动过程中相对于辅助杆628转动，能够将附着的杂质进行清理，孔壁更加平整，且清理过程中杂质朝向钻孔底部运动，能够进一步进行孔壁的清理，最后利用抓取爪624将杂质抓取处钻孔。杂质抓取出来后，操作电机627使其带动辅助杆628转动，能够使搅拌轮盘629移动至辅助杆628的第二端，便于下次进行清理工作。

本实施例中，搅拌轮盘629的外周面为锯齿状，清理效果更好。

本实施例中，单向限位件包括两个以上的棘齿630，搅拌轮盘629的外周面设置有两个以上的与棘齿630配合的齿牙，两个以上的棘齿630安装在套筒621上，两个以上的棘齿630沿套筒621的长度方向间隔排布，相邻棘齿630之间的距离小于搅拌轮盘629的厚度，搅拌轮盘629相对于辅助杆628由第一端向第二端滑动过程中至少一个棘齿630与齿牙啮合。该单向限位件结构简单，工作稳定可靠。显然，其他的能够实现单向限位的结构也在本实施例的保护范围中。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于复杂地质水文条件下的钻孔灌注桩施工工艺，其特征在于，该施工工艺包括如下步骤：

步骤a、利用钻孔设备在设定位置钻孔至设计标高，在钻孔过程中利用超声波成孔检测仪监测钻孔质量；

步骤b、钻孔完毕后清理孔中杂质；先通过向所述钻孔的底部引入水并排出泥浆对所述钻孔的底部进行清理，其次利用杂质清理设备清理所述钻孔的底部残留的杂质；所述杂质清理设备包括吊装设备以及抓取机构，所述吊装设备具有升缩臂，所述抓取机构包括套筒、拉索、安装架、两个以上的抓取爪、弹性件以及两根以上的传动索，所述套筒套设在所述拉索外，所述套筒与所述拉索滑动连接，所述安装架安装在所述套筒的一端，所述拉索的一端安装在所述升缩臂上，所述拉索的另一端穿过所述安装架并与所述两根以上的传动索连接，所述两个以上的抓取爪分别铰接在所述安装架上，所述两个以上的抓取爪沿所述套筒的周向间隔排布，所述两根以上的传动索与所述两个以上的抓取爪一一对应，所述弹性件安装在所述安装架上，所述弹性件套设在所述两根以上的传动索外，所述弹性件令所述两个以上的抓取爪具有相互远离的运动趋势；所述抓取机构还包括电机、辅助杆、搅拌轮盘以及单向限位件，所述辅助杆与所述套筒平行设置，所述辅助杆的第一端转动安装在所述套筒外，所述辅助杆的第二端远离所述抓取爪，所述辅助杆的外周面设置有螺纹，所述搅拌轮盘螺接在所述辅助杆外，所述搅拌轮盘通过所述单向限位件与所述套筒连接，所述单向限位件令所述搅拌轮盘由所述第二端向所述第一端滑动过程中能够相对于所述辅助杆转动，且令所述辅助杆转动过程中使所述搅拌轮盘由所述第一端向所述第二端滑动，所述电机驱动连接所述辅助杆；所述单向限位件包括两个以上的棘齿，所述搅拌轮盘的外周面设置有两个以上的与所述棘齿配合的齿牙，所述两个以上的棘齿安装在所述套筒上，所述两个以上的棘齿沿所述套筒的长度方向间隔排布，相邻所述棘齿之间的距离小于所述搅拌轮盘的厚度，所述搅拌轮盘相对于所述辅助杆由所述第一端向第二端滑动过程中至少一个所述棘齿与所述齿牙啮合；

步骤c、将钢筋笼输送至所述钻孔的底部，向所述钻孔内灌注混凝土。

2.根据权利要求1所述的基于复杂地质水文条件下的钻孔灌注桩施工工艺，其特征在于，所述钢筋笼包括两根以上的主骨筋、隔板、螺旋箍，所述两根以上的主骨筋平行于轴向布置且围绕轴线圆周分布，所述螺旋箍围绕所述两根以上的主骨筋布置且与所述主骨筋固定，所述隔板具有环形结构，所述隔板上设有两个以上的供所述主骨筋穿过的通孔。

3.根据权利要求2所述的基于复杂地质水文条件下的钻孔灌注桩施工工艺，其特征在于，所述钢筋笼包括沿所述主骨筋长度方向布置的两个以上的隔板，相邻所述隔板之间的距离为x，该x的数值范围为4m＜x＜5m。

4.根据权利要求1所述的基于复杂地质水文条件下的钻孔灌注桩施工工艺，其特征在于，所述抓取爪包括安装端以及抓取端，所述安装端铰接在所述安装架上，所述抓取端呈锯齿状。

5.根据权利要求1所述的基于复杂地质水文条件下的钻孔灌注桩施工工艺，其特征在于，所述搅拌轮盘的外周面为锯齿状。

Images