CN108589706A - 一种复合冻土钢管桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合冻土钢管桩施工方法，按照预计尺寸在平整的场地测量并并绘制标记线；按照预计尺寸测量出场地需要成孔的位置，复核成孔的地点，标识冻结管成孔的位置；将钻机安装在使钻杆轴线垂直对准孔中心位置；利用起重设备将预制桩建放到桩位口，桩模就位，或者利用起重设备将带活瓣桩尖的沉管放到指定的桩位；启动振动机，把沉管沉入3.0~5.0米，向沉管空腔中注入预定量的土体；继续启动振动机，并将沉管沉至预定的深度；将沉管空腔填满；按照冻结孔开孔孔位打孔，冻结孔试压，启动冷却系统，启动冷却系统冷冻，等待冻结管自然解冻，拔除冻结管；启动振动机拔沉管，将场地修理平整；本发明具有不受环境影响，施工噪音小，施工周期短的优点。

Description

一种复合冻土钢管桩施工方法

技术领域

本发明涉及一种施工方法，尤其涉及一种复合冻土钢管桩施工方法。

背景技术

随着城建规模的迅猛发展，基坑的跨度，深度，不断增加。常见的围护结构有：地下连续墙、排桩和水泥土桩墙等。用于基坑围护的结构也因此暴露出存在的一些问题，最严重的影响即为：临时支护结构的刚度相对较小，支护结构和土体的变形较大，相对而言对周围的环境影响较大。除此之外，地下连续墙和水泥土桩墙耗用大量的水泥混凝土建材，对环境产生了极大的负担，这与国家号召进行生态文明建设的初衷不符，因此，十分有必要开发一种新型环境友好的高承载力支护结构。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种复合冻土钢管桩施工方法，它具有不受施工条件的影响，施工噪音小，施工周期短的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种复合冻土钢管桩施工方法，具体步骤包括：

步骤一：按照预计尺寸在平整的场地测量并绘制标记线；

步骤二：按照预计尺寸测量出场地需要成孔的位置，复核成孔的地点，标识出冻结管成孔的位置；

步骤三：将钻机安装在使钻杆轴线垂直对准孔中心位置上；

步骤四：利用起重设备将预制桩建放到桩位口，桩模就位，或者利用起重设备将带活瓣桩尖的沉管放到指定的桩位；

步骤五：启动振动机，把沉管沉入3.0~5.0米，向沉管空腔中注入预定量的土体，以利于防止沉管和防止地下水突入沉管空腔内；

步骤六：继续启动振动机，并将沉管沉至预定的深度；

步骤七：再次向沉管空腔内填入剩下的土，将沉管空腔填满；

步骤八：使用钻机两台配空压机一台，按照冻结孔开孔孔位打孔，不得任意移孔，冲击钻孔，钻孔过程中保证钻孔垂直精度，偏斜率不大于1%，钻孔的深度大于设计值的0.3~0.5m；

步骤九：冻结孔进行水压试验，检测冻结孔内的保压状况，试压封口后，将冻结管周围的空隙用土填实，防止泥浆串孔；

步骤十：利用法兰连接盐水管路和冷却循环管路，并在盐水管路和冷却循环管路上安装阀门，在盐水管路与冷却循环管路上设置伸缩接头、阀门和测温仪、压力表、流量计测试原件；

步骤十一：运转冻结系统，按时观测并记录冻结管上测温仪的温度变化情况，根据工程需要实时调整冻结温度，保证施工过程中的冻结温度在控制范围内；

步骤十二：形成的冻土帷幕作为临时的支护结构，完成支护任务后，等待冻结管自然解冻后，拔除冻结管；

步骤十三：启动振动机拔沉管，上拔速率为0.6~1.5m/分钟，且每拔管1m留振1分钟；

步骤十四：将场地修理平整，清洗器械，钻机移位。

所述步骤三，钻机钻孔的倾斜度不得大于1%。

所述步骤四中，施工时，起重设备平稳、导向架与地面垂直偏角不大于1.5%，成孔中心与设计的桩位偏差不大于60mm。

所述步骤六中，沉管下沉过程中，每下沉2.0米留振1分钟。

所述步骤八中，冻结孔间距设置为800mm。

所述步骤八中；具体步骤为：

a.设置定位架，保证钻机的钢筋处于需要钻孔位置的中心部位；

b.按照冻结孔开孔孔位打孔，不得任意移孔；

c.钻机钻孔时，根据深度及地层情况，增减钻铤，匀速钻进，保持匀速转速、压力及冲洗量；

d.使用灯光经纬仪进行终孔和成孔测斜并绘制冻结孔偏斜平面图。

所述步骤八中，钻孔过程中，加尺或更换钻头时，钻具应下到距孔底0.3～0.5m处扫孔。

所述冻结孔的平均偏斜率不得大于5‰，冻结孔终孔间距不大于设计值，所述冻结管进行地面配组，丈量全长，做好记录，清除管内异物，保持清洁。

所述定位架为锚杆钢筋定位架，锚杆钢筋定位架的支架沿钢筋长向间距约为2~3m左右，锚杆钢筋定位架支架的材料为金属或者塑料。

所述步骤九中，若冻结孔内的保压不合格，在泄露孔冻结管内下入一小级冻结管套管。

所述步骤十一在进行冻结前，测试冻结系统是否正常工作，具体步骤为：

a. 在温度监测系统调试前，清洁和干燥冻结系统内部；

b.排查是否出现泄漏点，排除泄漏现象的产生；

c.打开各处阀门对冻结系统进行调试；

d.启动冻结系统，运行。

所述步骤十二中拔出冻结管的具体操作为：

a.通过探测探孔实测温度与水平测温孔实测，强度判断冻土墙与槽壁完全可靠胶结后再全部破壁；

b. 采用自然冷却的办法使加固装置回复正常温度，拔除加固装置；

c. 压缩空气将管内培养液排出，采用吊车进行试拔，拔起0.5m时，确保无异常后，快速拔出冻结管，拔出冻结管时，冻结管与挂钩一线，微转动冻结管拔出。

本发明的有益效果：本发明具有隔水性能好，强度高，整体支护性能好，土体可复原，不污染环境，冻结结构物的形状和扩展范围可控，冻结施工时可以和其他工艺平行作业，能有效缩短施工工期的优点。

本发明在外部设置沉管，有效的减少冻结体积，对冻胀的控制有积极的作用，冻结管有规律的布置，使冻结膨胀变形和热的传递方向一致，通过增加孔隙水的粘性来控制冻结面的水分迁移。

附图说明

图1为本发明的施工方法流程图；

图2为冻结管排布示意图；

图3为冻结效果示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至3所述，一种复合冻土钢管桩施工方法，具体步骤为：

步骤一 按照预计尺寸在平整的场地测量并绘制标记线；

步骤二：按照预计尺寸测量出场地需要成孔的位置，复核成孔的地点，标识出冻结管成孔的位置；

步骤三：将钻机安装在使钻杆轴线垂直对准孔中心位置上，施工时钻机钻孔的倾斜度不得大于1%；

步骤四：利用起重设备将预制桩建放到桩位口，桩模就位，或者利用起重设备将带活瓣桩尖的沉管放到指定的桩位，保证起重设备平稳、导向架与地面垂直偏角不大于1.5%，成孔中心与设计的桩位偏差不大于60mm；

步骤五：启动振动机，把沉管沉入3.0~5.0米，向沉管空腔中注入预定量的土体，以利于防止沉管和防止地下水突入沉管空腔内；

步骤六：继续启动振动机，并将沉管沉至设计深度，每下沉2.0米，留振1分钟；

步骤七：再次向沉管空腔内填入剩下的土，将沉管空腔填满；

步骤八：使用钻机两台和配空压机一台，按照冻结孔开孔孔位打孔，不得任意移孔，冲击钻孔，钻孔过程中保证钻孔垂直精度，偏斜率不大于1%，钻孔的深度大于设计值的0.3~0.5m；

选用XP-30B工程钻机两台和配特拉斯空压机GR200－20空压机一台，进行冲击钻进，在已钻的冻结孔内采用下套管测斜，使用灯光测斜，必要时采用JDT-5型陀螺测斜仪测斜以保证钻孔垂直精度；

钻孔过程中，根据不同的施工地质条件进行相应调整，保证钻孔过程中底层的压缩性和密实性，为后期打钻破坏地层，融沉后地层松软造成的地面沉降做好补救措施；

钻孔时，严格按照冻结孔开孔孔位打孔，不得任意移孔，冻结孔的终孔偏斜率不大于1%，保证钻孔的深度大于设计值的0.3~0.5m，冻结孔间距设置为800mm；

钻孔时，根据深度及地层情况的需要，及时增减钻铤，匀速钻进，严禁忽快忽慢，压力忽大忽小，掌握转速、压力及冲洗量；

加尺或更换钻头时，钻具应下到距孔底0.3～0.5m处扫孔，不能将钻具停在一个深度长期冲洗；

冻结管放入冻结孔前提前设置定位架，保证钢筋处于冻结孔的中心部位，定位架为锚杆钢筋定位架，锚杆钢筋定位架的支架沿钢筋长向间距约为2~3m左右，锚杆钢筋定位架的支架材料使用金属或者塑料；

停电时，将钻具提至安全深度，停电超过两小时，将钻具全部提出，对所有钻具应经常详细检查，弯钻杆和磨损过大的钻杆禁止使用，冻结孔的终孔，复核钻具全长，并冲孔将岩粉排净，再下冻结管；

冻结管进行地面配组，丈量全长，做好记录，放入冻结管时清除冻结管内异物，保持清洁；

冻结孔平均偏斜率不得大于5‰，冻结孔的终孔间距不大于设计值，否则予以补孔，冻结深度满足设计要求，冻结管的长度不小于设计冻结孔深度；

冻结孔施工过程中使用灯光经纬仪进行终孔和成孔测斜并及时绘制冻结孔偏斜平面图。

步骤九：冻结孔进行水压试验，检测冻结孔内的保压状况，使冻结孔内的压力设置为0.8Mpa，30分钟内若降压小于0.05Mpa，再延长15分钟，压力不降为合格，发现冻结孔的保压不合格的情况，需要在泄露孔冻结管内下入一小级冻结管套管；试压结束后，将冻结管周围的空隙用土填实，防止泥浆串孔；

步骤十：利用法兰连接盐水管路和冷却循环管路，并在盐水管路和冷却循环管路上安装阀门，在盐水管路与冷却循环管路上设置伸缩接头、阀门和测温仪、压力表、流量计测试原件；各管路的连接质量保证合格，保证冻结的全面正常工作，合理地布置安装阀门，有利于平时开启与关闭操作，为维护时提供方便；

盐水管路提前试漏，保证没有渗漏，若出现渗漏，修补或者更换冻结管；

盐水采用氯化钙溶液，其比重为1.26，在盐水箱中充满清水，溶解氯化钙，再放入盐水干管内，直至盐水系统充满为止。

步骤十一：运转冻结系统，按时观测并记录冻结管上测温仪的温度变化情况，根据工程需要实时调整冻结温度，保证施工过程中的冻结温度在控制范围内；

冻结时长和冻结温度根据土体性质确定，冻土墙的扩展速度为26mm/天，最低盐水温度为-30℃~-40℃。

启动冻结系统冻结前，需要测试冻结系统是否能正常工作，具体操作如下：

a.在温度监测系统调试前，清洁和干燥冻结系统内部；

b. 排查是否出现泄漏点，排除泄漏现象的产生；

现场安装后，如果发现清水已经漏完或者不足，找出泄漏点并排除泄漏现象，然后加入清水；

c.打开各处阀门对冻结系统进行调试；

在调试过程中，检查温控系统中的各处阀门是否处在正常的开启状态，排气截止阀要打开，清水和盐水的流量要符合机组技术要求；

d. 启动冻结系统，运行；

启动机组，正确使用控温系统中安装的安全保护装置，如有损坏要及时更换。

步骤十二：形成的冻土帷幕作为临时的支护结构，完成支护任务后，等待冻结管自然解冻后，拔出冻结管；

拔出冻结管的具体操作为：

a.通过探测探孔实测温度与水平测温孔实测，强度判断冻土墙与槽壁完全可靠胶结后再全部破壁;

加固7天后，槽壁破除前先在洞门上有分布的打数个探孔，以判断加固土与冻结管壁的胶结情况，探孔深度进入土体内10～15cm，然后采集土样进行分析，各探孔实测强度必须达到工程实际要求；探孔实测温度与水平测温孔实测强度判断冻土墙与槽壁完全可靠胶结后再全部破壁；

b.采用自然冷却的办法使加固装置回复正常温度，拔除加固装置；

人工局部注入热水，利用热水在加固装置器周围与粘结在冻结管上的冻土，使加固装置周围胶凝的冻土脱落；

c.压缩空气将管内培养液排出，采用吊车进行试拔，拔起0.5m时，确保无异常后，快速拔出冻结管，拔出冻结管时，冻结管与挂钩一线，微转动冻结管拔出。

步骤十三：启动振动机拔沉管，上拔速率为0.6~1.5m/分钟，且每拔管1m留振1分钟；

步骤十四：将场地修理平整，清洗器械，钻机移位。

若为紧急重要工程，可以将冻结管中的盐水换为温度更低的液氮，不仅可以减少施工时间，还可以得到更加可靠的冻结效果。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种复合冻土钢管桩施工方法，其特征在于，具体步骤包括：

步骤一：按照预计尺寸在平整的场地测量并并绘制标记线；

步骤二：按照预计尺寸测量出场地需要成孔的位置，复核成孔的地点，标识出冻结管成孔的位置；

步骤三：将钻机安装在使钻杆轴线垂直对准孔中心位置上；

步骤四：利用起重设备将预制桩建放到桩位口，桩模就位，或者利用起重设备将带活瓣桩尖的沉管放到指定的桩位；

步骤五：启动振动机，把沉管沉入3.0~5.0米，向沉管空腔中注入预定量的土体，以利于防止沉管和防止地下水突入沉管空腔内；

步骤六：继续启动振动机，并将沉管沉至预定的深度；

步骤七：再次向沉管空腔内填入剩下的土，将沉管空腔填满；

步骤八：使用钻机两台配空压机一台，按照冻结孔开孔孔位打孔，不得任意移孔，冲击钻孔，钻孔过程中保证钻孔垂直精度，偏斜率不大于1%，钻孔的深度大于设计值的0.3~0.5m；

步骤九：冻结孔进行水压试验，检测冻结孔内的保压状况，试压封口后，将冻结管周围的空隙用土填实，防止泥浆串孔；

步骤十：利用法兰连接盐水管路和冷却循环管路，并在盐水管路和冷却循环管路上安装阀门，在盐水管路与冷却循环管路上设置伸缩接头、阀门和测温仪、压力表、流量计测试原件；

步骤十一：运转冻结系统，按时观测并记录冻结管上测温仪的温度变化情况，根据工程需要实时调整冻结温度，保证施工过程中的冻结温度在控制范围内；

步骤十二：形成的冻土帷幕作为临时的支护结构，完成支护任务后，等待冻结管自然解冻后，拔除冻结管；

步骤十三：启动振动机拔沉管，上拔速率为0.6~1.5m/分钟，且每拔管1m留振1分钟；

步骤十四：将场地修理平整，清洗器械，钻机移位。

2.如权利要求1所述的一种复合冻土钢管桩施工方法，其特征在于，所述步骤三，钻机钻孔的倾斜度不得大于1%。

3.如权利要求1所述的一种复合冻土钢管桩施工方法，其特征在于，所述步骤四中，施工时，起重设备平稳、导向架与地面垂直偏角不大于1.5%，成孔中心与设计桩位偏差不大于60mm。

4.如权利要求1所述的一种复合冻土钢管桩施工方法，其特征在于，所述步骤六中，沉管下沉过程中，每下沉2.0米留振1分钟。

5.如权利要求1所述的一种复合冻土钢管桩施工方法，其特征在于，所述步骤八中，冻结孔间距设置为800mm。

6.如权利要求1所述的一种复合冻土钢管桩施工方法，其特征在于，所述步骤八中；具体步骤为：

a.设置定位架，保证钻机的钢筋处于需要钻孔位置的中心部位，所述定位架为锚杆钢筋定位架，锚杆钢筋定位架的支架沿钢筋长向间距约为2~3m左右，锚杆钢筋定位架支架的材料为金属或者塑料；

b.按照冻结孔开孔孔位打孔，不得任意移孔；

c.钻机钻孔时，根据深度及地层情况，增减钻铤，匀速钻进，保持匀速转速、压力及冲洗量；

d.使用灯光经纬仪进行终孔和成孔测斜并绘制冻结孔偏斜平面图。

7.如权利要求1所述的一种复合冻土钢管桩施工方法，其特征在于，所述步骤八中，钻孔过程中，加尺或更换钻头时，钻具应下到距孔底0.3～0.5m处扫孔；所述冻结孔的平均偏斜率不得大于5‰，冻结孔终孔间距不大于设计值，所述冻结管进行地面配组，丈量全长，做好记录，清除管内异物，保持清洁。

8.如权利要求1所述的一种复合冻土钢管桩施工方法，其特征在于，所述步骤九中，若冻结孔内的保压不合格，在泄露孔冻结管内下入一小级冻结管套管。

9.如权利要求1所述的一种复合冻土钢管桩施工方法，其特征在于，所述步骤十一在进行冻结前，测试冻结系统是否正常工作，具体步骤为：

a.在温度监测系统调试前，清洁和干燥冻结系统内部；

b.排查是否出现泄漏点，排除泄漏现象的产生；

c.打开各处阀门对冻结系统进行调试；

d.启动冻结系统，运行。

10.如权利要求1所述的一种复合冻土钢管桩施工方法，其特征在于，所述步骤十二中拔出冻结管的具体操作为：

a.通过探测探孔实测温度与水平测温孔实测，强度判断冻土墙与槽壁完全可靠胶结后再全部破壁；

b.采用自然冷却的办法使加固装置回复正常温度,拔除加固装置；

c.压缩空气将管内培养液排出，采用吊车进行试拔，拔起0.5m时，确保无异常后，快速拔出冻结管，拔出冻结管时，冻结管与挂钩一线，微转动冻结管拔出。