CN109056706A - 一种岩溶地质灌注桩基施工方法 - Google Patents

一种岩溶地质灌注桩基施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种岩溶地质灌注桩基施工方法，包括以下步骤：先埋设外钢护筒；再钻进至溶洞上方设定距离处，并将内钢护筒分节垂直打入土层中直至到达岩面；降低钻机的钻进速度并以该速度继续钻进直至钻杆进入溶洞，将钻杆吊离溶洞，并向溶洞中灌入混凝土而对溶洞进行封堵；再利用钻机继续进行钻孔，并继续下放内钢护筒，直至内钢护筒底端下放至溶洞下方设计标高处形成桩孔，然后对桩孔进行清理和检测，之后向桩孔内下放钢筋笼和砼导管；再对对桩孔进行第二次清理，然后向桩孔内灌注混凝土而形成桩基。本发明能够有效避免因溶洞问题而导致的塌孔和混凝土灌注不稳定的问题，利于提高桩基施工效率、桩基质量和成桩效率。

Description

一种岩溶地质灌注桩基施工方法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种岩溶地质灌注桩基施工方法。
背景技术
岩溶地质中存在较多溶洞（溶蚀性拱形洞穴），由于溶洞地层的复杂性，桩基施工过程中极易出现塌孔现象，另外还会出现因溶洞被击穿而导致混凝土急剧下降，从而导致断桩和废桩现象，现有的桩基施工方法无法有效解决上述问题，桩基质量无法满足要求，成桩效率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种岩溶地质灌注桩基施工方法，能够有效避免因溶洞问题而导致的塌孔和混凝土灌注不稳定的问题，利于提高桩基施工效率、桩基质量和成桩效率。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
一种岩溶地质灌注桩基施工方法，包括以下步骤：
1）埋设外钢护筒；
2）利用钻机进行钻孔直至钻进至溶洞上方设定距离处，并将内钢护筒分节垂直打入土层中直至到达岩面；
3）降低钻机的钻进速度并以该速度继续钻进直至钻杆进入溶洞，待溶洞内泥浆漏失完毕后，将钻杆吊离溶洞，并向溶洞中灌入混凝土而对溶洞进行封堵；
4)待溶洞中的混凝土凝固至设定强度后，再利用钻机继续进行钻孔，并继续下放内钢护筒，直至内钢护筒底端下放至溶洞下方设计标高处；
5）当钻机钻进至桩底标高处后形成桩孔，对桩孔进行清理和检测；
6）当桩孔检测合格后，向桩孔内下放钢筋笼和砼导管；
7）对桩孔进行第二次清理，直至桩孔的孔底沉渣厚度小于20cm；
8）利用砼导管向桩孔内灌注混凝土而形成桩基。
所述步骤3）中向溶洞中灌入混凝土时，混凝土分多次灌入溶洞，后一次混凝土的灌注需在前一次灌入的混凝土达到初凝后进行。
所述步骤3）中溶洞中灌入的混凝土的塌落度为30～50mm。
钻机钻进过程中需不断向钻孔中加入泥浆，所述泥浆的比重为1.2～1.4，含砂率小于6%，PH值为7～9。
钻机钻进过程中钻孔内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上。
所述步骤2)中，相邻两节内钢护筒之间通过焊接方式相连接，焊缝处还焊接有加强钢带。
钻机钻进过程中根据泥浆补给情况控制钻进速度，钻进速度不大于1m/min 。
所述步骤5）中桩孔的检测包括孔径、孔的垂直度、沉渣厚度和孔壁稳定变形检测。
所述步骤6）中钢筋笼的下放方法为：利用履带吊起吊钢筋笼，然后对准桩孔中心逐步下放钢筋笼；起吊钢筋笼时履带吊的摆臂角度为55°～60°，下放钢筋笼时履带吊的摆臂角度为65°～70°。
所述步骤8）中桩孔内灌注的混凝土的坍落度为180～220mm，含砂率为40%～50%，混凝土中添加有钢筋阻锈剂。
本发明具有以下有益效果：本发明的岩溶地质灌注桩基施工方法，能够有效避免因溶洞问题而导致的塌孔和混凝土灌注不稳定的问题，提高了桩基施工效率和桩基质量，成桩效率高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本实施例公开了一种岩溶地质灌注桩基施工方法，包括以下步骤：
1）埋设外钢护筒，外钢护筒的外部连接有支架，以保证外钢护筒的垂直度；，其中外钢护筒的设置，利于保护地表层附近的钻孔，防止其出现塌孔，同时也利于后续内钢护筒的垂直下沉，；
2）利用钻机进行钻孔直至钻进至溶洞上方设定距离处，并利用振动锤将内钢护筒分节垂直打入土层中直至到达岩面；
其中，相邻两节内钢护筒之间通过焊接方式相连接，焊缝处还焊接有加强钢带。加强钢带的宽度为50mm，厚度为10mm,以更好地保证筒体的竖直度，使得整个内护筒的竖向壁成一直线。
各节内护筒连接的垂直度，不得超过施工规范要求的1/200。
两节内钢护筒焊接时：下部内钢护筒用垫铁调平（用吊车调节），用水平尺检测达到水平要求后，在外部卡具范围内将上部内钢护筒调节就位，接口对齐，用经纬仪测量垂直度，若垂直度超规范要求，则接口部位采用垫铁调平，然后将两节内钢护筒点焊，初步稳定后，再进行满焊，然后在焊缝冷却后，再进行内钢护筒的下落施工。
内钢护筒下沉过程中可通过支架和卡具来控制内钢护筒的垂直度。
3）降低钻机的钻进速度并以该速度继续钻进直至钻杆进入溶洞，待溶洞内泥浆漏失完毕后，将钻杆吊离溶洞，并向溶洞中灌入混凝土而对溶洞进行封堵；
在其中一个实施方式中，向溶洞中灌入混凝土时，混凝土分多次灌入溶洞，且每次灌入的混凝土不宜过多，后一次混凝土的灌注需在前一次灌入的混凝土达到初凝后进行，该实施方式通过混凝土的低流动性达到暂时封堵溶洞的目的。
进一步地，溶洞中灌入的混凝土的塌落度为30～50mm，对溶洞的封堵效果较好。
可以理解地，当同一桩孔内含有多层溶洞、溶槽或空洞时，需分层按上述方法对溶洞进行处理。
4)待溶洞中的混凝土凝固至设定强度后，再利用钻机继续进行钻孔，并继续下放内钢护筒，直至内钢护筒底端下放至溶洞下方的设计标高处；
5）当钻机钻进至桩底标高处后形成桩孔，对桩孔进行清理和检测。
桩孔的检测包括孔径、孔的垂直度、沉渣厚度和孔壁稳定变形检测。
6）当桩孔检测合格后，向桩孔内下放钢筋笼和砼导管；
其中，钢筋笼的下放方法为：利用履带吊起吊钢筋笼，然后对准桩孔中心缓慢的逐步下放钢筋笼，以防止钢筋笼碰撞孔壁；起吊钢筋笼时履带吊的摆臂角度为55°～60°，下放钢筋笼时履带吊的摆臂角度为65°～70°，以保证钢筋笼的起吊和下放的稳定性，保证顺利下放。
7）对桩孔进行第二次清理，直至桩孔的孔底沉渣厚度小于20cm；
8）利用砼导管向桩孔内灌注混凝土而形成桩基。
其中，混凝土的坍落度为180～220mm，以保证水下混凝土具备良好的和易性；桩孔内灌注的混凝土的含砂率为40%～50%，并宜选用中粗砂，粗骨料的最大颗粒应小于40mm；混凝土中添加有钢筋阻锈剂，以减少钢筋的锈蚀。
浇注混凝土时，为使隔水栓能顺利排出，砼导管底部至桩孔的孔底距离为300～500mm；待混凝土灌注面上升至接近钢筋笼时，导管埋深控制在3m～6m，并放慢灌注速度，待混凝土灌注面进入钢筋笼底端2～3米后可平稳提升导管，谨防钢筋笼上浮。
上述施工方法中，钻机钻进过程中需不断向钻孔中加入泥浆，泥浆的比重为1.2～1.4，粘度为10～25s，含砂率小于6%，PH值为7～9；钻进过程中钻孔内的泥浆面应高出地下水位1m以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上；
在桩基的施工过程中，泥浆质量对于成孔质量和最终桩基的承载能力起着重要作用，若泥浆稠度大、比重大、含砂率高，则形成的泥皮质量差，厚度大，大大降低了桩基的侧摩阻力，并且泥浆比重过大，会使得砼水下灌注阻力增大，降低砼的流动半径。泥浆质量差则不利于形成护壁泥膜或形成的泥皮粘附力差，易于脱落，导致孔壁稳定性差，易产生塌孔或缩颈，因此上述泥浆采用：比重为1.2～1.4，粘度为10～25s，含砂率小于6%，PH值为7～9，这种配比的泥浆，能够形成较高质量的护壁泥膜，不易脱落，能够有效保证钻孔的孔壁稳定性。
泥浆中包含增粘剂、分散剂或纯碱，根据地质情况进行添加。
若在钻孔过程中出现泥浆泄漏，则可在钻孔中加入稠泥浆或粘土，并减小钻进速度。
在其中一个实施方式中，钻机钻进过程中根据泥浆补给情况控制钻进速度，钻进速度不大于1m/min 。
在其中一个实施方式中，钻机包括旋挖钻机和冲击钻机，钻机钻进过程中采用旋挖钻机和冲击钻机交替进行，以提高钻进效率。具体地，上部0～30m置入钢护筒后，利用旋挖钻机钻进至大理岩以上土层，然后换冲击钻机钻进穿越大理岩，并穿越溶洞，然后再换用旋挖钻机钻进至大理岩下方土层75m,再换冲击钻接力冲击至设计桩底标高处。
在其中一个实施方式中，在钻机钻进中钻孔发生倾斜时，需在钻孔中填充石子和粘土，直至填充高度达到偏孔处上方0.5m处，然后在利用钻机重新进行钻进。
在其中一个实施方式中，若在钻孔过程中或成孔后出现孔壁塌坍时，轻度坍孔状态下，应加大泥浆密度和提高水位；严重坍孔状态下，应用投入粘土泥膏，待孔壁稳定后再利用钻机进行低速钻进。
本实施例通过内外钢护筒的配合，能够防止贯通溶洞的漏浆冲击钻孔而造成的砂质覆土层以及地表层的塌孔，可顺利使得钻机穿越溶洞层至桩底设计标高，达到顺利终孔的要求；同时也可避免混凝土无法灌注至设计桩顶标高，防止穿越厚度较大中粗砂层时，后续钻进过程中出现塌孔的情况。
本实施例的岩溶地质灌注桩基施工方法，通过溶洞处理和内外护筒的配合，能够有效避免因溶洞问题而导致的塌孔、钻孔易倾斜和混凝土急剧下降的问题，提高了桩基施工效率和桩基质量，成桩效率高。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种岩溶地质灌注桩基施工方法，其特征是，包括以下步骤：
1）埋设外钢护筒；
2）利用钻机进行钻孔直至钻进至溶洞上方设定距离处，并将内钢护筒分节垂直打入土层中直至到达岩面；
3）降低钻机的钻进速度并以该速度继续钻进直至钻杆进入溶洞，待溶洞内泥浆漏失完毕后，将钻杆吊离溶洞，并向溶洞中灌入混凝土而对溶洞进行封堵；
4)待溶洞中的混凝土凝固至设定强度后，再利用钻机继续进行钻孔，并继续下放内钢护筒，直至内钢护筒底端下放至溶洞下方设计标高处；
5）当钻机钻进至桩底标高处后形成桩孔，对桩孔进行清理和检测；
6）当桩孔检测合格后，向桩孔内下放钢筋笼和砼导管；
7）对桩孔进行第二次清理，直至桩孔的孔底沉渣厚度小于20cm；
8）利用砼导管向桩孔内灌注混凝土而形成桩基。
2.如权利要求1所述的岩溶地质灌注桩基施工方法，其特征是，所述步骤3）中向溶洞中灌入混凝土时，混凝土分多次灌入溶洞，后一次混凝土的灌注需在前一次灌入的混凝土达到初凝后进行。
3.如权利要求1所述的岩溶地质灌注桩基施工方法，其特征是，所述步骤3）中溶洞中灌入的混凝土的塌落度为30～50mm。
4.如权利要求1所述的岩溶地质灌注桩基施工方法，其特征是，钻机钻进过程中需不断向钻孔中加入泥浆，所述泥浆的比重为1.2～1.4，含砂率小于6%，PH值为7～9。
5.如权利要求4所述的岩溶地质灌注桩基施工方法，其特征是，钻机钻进过程中钻孔内的泥浆面高出地下水位1m以上。
6.如权利要求1所述的岩溶地质灌注桩基施工方法，其特征是，所述步骤2)中，相邻两节内钢护筒之间通过焊接方式相连接，焊缝处还焊接有加强钢带。
7.如权利要求4所述的岩溶地质灌注桩基施工方法，其特征是，钻机钻进过程中根据泥浆补给情况控制钻进速度，钻进速度不大于1m/min 。
8.如权利要求1所述的岩溶地质灌注桩基施工方法，其特征是，所述步骤5）中桩孔的检测包括孔径、孔的垂直度、沉渣厚度和孔壁稳定变形检测。
9.如权利要求1所述的岩溶地质灌注桩基施工方法，其特征是，所述步骤6）中钢筋笼的下放方法为：利用履带吊起吊钢筋笼，然后对准桩孔中心逐步下放钢筋笼；起吊钢筋笼时履带吊的摆臂角度为55°～60°，下放钢筋笼时履带吊的摆臂角度为65°～70°。
10.如权利要求1所述的岩溶地质灌注桩基施工方法，其特征是，所述步骤8）中桩孔内灌注的混凝土的坍落度为180～220mm，含砂率为40%～50%，混凝土中添加有钢筋阻锈剂。
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