CN109113055A - 复合桩的施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合桩的施工方法，包括以下步骤：桩孔定位，将每个桩位的十字中心线固定在桩孔附近的木桩上并作标记；护筒埋设，在各所述桩孔中的预设位置处分别埋设护筒；分层成孔，采用旋挖机对其中一个所述桩位的砂土层采用旋挖钻孔的方式钻孔至岩石层面后，采用冲孔钻孔的方式钻孔至该桩位岩石层的设计底标高处；所述旋挖机上设置三个高度传感器，在钻头上设置第一高度传感器、在动臂的首端和尾端设置第二高度传感器和第三高度传感器。本发明采用基于砂土层与岩石层的严格控制，通过在挖掘设备上设置实时监控组件，使得在两个界面之间的施工能够达到精细化要求，分段钻取，提高施工质量。

Description

复合桩的施工方法
技术领域
本发明涉及复合桩施工技术领域，具体领域为一种复合桩的施工方法。
背景技术
目前，城市的建筑越来越密集，高度越来越高，这就对建筑行业的地基、基础有了更高的要求。而建筑形式从传统的多层、高层结构逐步转变为超高层结构，深基坑、深基础也越来越多，特别是桩基础可以达到数十米甚至上百米。
随着技术的发展，桩基由原始的人工挖孔桩逐步被预制管桩、旋挖钻、正反循环钻、冲孔机等大型机械设备所取代。机械设备解决了人工挖孔桩安全上的问题同时也提高了施工的效率。就各桩机而言，旋挖钻虽提高了效率，但存在遇高密度的粘土施工时容易掉钻头或若遇到坚硬的岩石时无法钻进的弊端。而冲孔桩机可以有效的解决高密度的粘土易吊钻口或坚硬的岩石无法钻进的弊端，但在普通土体及砂层的施工效率较低。
中国专利公开号为CN104120716A的发明专利申请，公开了一种钻孔灌注桩施工方法，具体公开了该方法包括如下步骤：桩孔定位步骤；护筒埋设步骤，护筒的位置埋设准确和稳定，护筒与坑壁之间用粘土填实，护筒排浆口与泥浆沟相通，护筒中心线与桩位线偏差不大于50mm，护筒在粘性土中埋深1.0米，护筒上口高出地面100-200mm，为壁免泥浆面上下浮动，冲刷孔壁引出引起坍孔，保持孔内浆面高出地下水位1.0m以上；钻机就位步骤，钻机就位保持平衡，在钻进作业时，不发生倾斜移位，事先在两个方向用经纬仪测定钻杆垂直度，使钻杆垂直度偏差控制在0.2％以内，钻头对孔准确，钻头中心与护筒偏差小于15mm；制备合格泥浆步骤；成孔与清孔步骤；钢筋笼吊放步骤；浇注水下混凝土步骤。
上述技术方案中，通过在两个方向上用经纬仪测定钻杆垂直度，使钻杆垂直度偏差控制在0.2％以内，并控制钻头中心与护筒的偏差来解决桩孔偏斜的问题，施工质量难以保证，难以达到精细化要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合桩的施工方法，以解决上述背景技术中提出的施工精细化要求难以满足的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复合桩的施工方法，包括以下步骤：
桩孔定位，将每个桩位的十字中心线固定在桩孔附近的木桩上并作标记；
护筒埋设，在各所述桩孔中的预设位置处分别埋设护筒；
分层成孔，采用旋挖机对其中一个所述桩位的砂土层采用旋挖钻孔的方式钻孔至岩石层面后，采用冲孔钻孔的方式钻孔至该桩位岩石层的设计底标高处；
所述旋挖机上设置三个高度传感器，在钻头上设置第一高度传感器、在动臂的首端和尾端设置第二高度传感器和第三高度传感器，分别实时检测高度，并传输至旋挖机主机的处理模块，由于本实施例设置三个高度传感器，所述处理模块通过对三个高度传感器的高度信息的检测来实现调整，所述处理模块按照下述均值运算公式判定第一高度传感器、第二高度传感器的第一比较值P21：
式中，P21表示第一高度传感器、第二高度传感器的高度值的第一比较值，r1表示第一高度传感器的实时采样值，r2表示第二高度传感器的实时采样值；r3表示第三高度传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算；
所述的处理模块按照下述公式判定第一高度传感器、第三高度传感器的第二比较值P31：
式中，P31表示第一高度传感器、第三高度传感器的高度值的第二比较值，r1表示第一高度传感器的实时采样值，r2表示第二高度传感器的实时采样值；r3表示第三高度传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算；
所述的处理模块按照下述公式判定第二高度传感器、第三高度传感器的第三比较值P23：
式中，P23表示第二高度传感器、第三高度传感器的第三比较值，r1表示第一高度传感器的实时采样值，r2表示第二高度传感器的实时采样值；r3表示第三高度传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算；
经过上述方式获取的P21、P31、P23，获取三个比较值的差值比较，判定是否超过存储在处理模块的阈值P，若有一个差值超过阈值P，则停止旋挖机的运动；之后停歇预设的时间后，按照公式(3)确定的高度，各个高度传感器重新动作；
清孔，把泥浆注入所述分层成孔步骤中的所述桩孔孔底对沉渣进行清理；
钢筋笼及导管放置步骤，先将钢筋笼下放至所述分层成孔步骤中的所述桩孔的孔底后，再将导管下放至所述分层成孔步骤中的所述桩孔的孔底；
混凝土浇筑，将所述导管连接至地泵上，利用所述地泵提供的压力将混凝土送入桩孔孔底；
导管拆卸，待所述桩孔孔口返出混凝土后停止混凝土浇筑，将所述导管提出，同时，分段拆卸导管。
进一步地，所述护筒埋设步骤中，所述护筒为工具式钢护筒。
进一步地，所述分层成孔步骤中，利用旋挖机对其中一个所述桩位的砂土层采用旋挖钻孔的方式钻孔至岩石层面后，采用冲孔打桩机钻孔至该桩位岩石层的设计底标高处，同时，将所述旋挖机移位至另一桩位进行旋挖钻孔；所述旋挖机和所述冲孔打桩机交替使用以对各所述桩位进行钻进。
进一步地，所述分层成孔步骤中，在所述砂土层进行钻孔时，选取鱼尾钻或笼式钻头，利用旋挖机对其中一个桩位的砂土层H1采用旋挖钻孔的方式钻孔至岩石层H2面后，再采用冲孔打桩机钻孔至该桩位岩石层H2的设计底标高处；同时，将旋挖机移位至另一桩位进行旋挖钻孔，以此循环。
进一步地，所述钢筋笼及导管放置步骤中，采用所述冲孔打桩机的吊钩下放所述导管。
进一步地，所述混凝土浇筑步骤中，采用所述冲孔打桩机吊放浇灌漏斗。
进一步地，所述混凝土浇筑步骤中，灌注时间控制在填入所述导管中的混凝土不丧失流动性的时间内，同时向所述混凝土中加入缓凝剂。
进一步地，所述导管拆卸步骤中，所述导管拆卸到只剩最后一节时应及时对所述桩孔内的混凝土进行补浇。
与现有技术相比，本发明的有益效果是,本发明提供的泥浆护壁钻孔灌注桩施工方法，通过旋挖机对桩孔的砂土层进行钻孔至岩石层界面，采用冲孔打桩机对桩端持力层进行钻孔至该桩位岩石层的设计底标高处，利用了旋挖机在砂土层的施工效率高的优势，以及冲孔打桩机可以有效避免旋挖机在高密度的粘土中易吊钻口或在坚硬的岩石无法钻进的弊端的优势，将二者根据具体的成孔环境进行有效配合，大大加快了施工速度，缩短了工期并且提高了成孔质量。
进一步地，本发明采用基于砂土层与岩石层的严格控制，通过在挖掘设备上设置实时监控组件，使得在两个界面之间的施工能够达到精细化要求，分段钻取，提高施工质量。
附图说明
图1为本发明实施例复合桩施工的施工设备结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本发明实施例提供一种复合桩的施工方法，包括：
桩孔定位，将每个桩位的十字中心线固定在桩孔附近的木桩上并作标记。
具体而言，在施工前，可以根据桩的轴线，引出每个桩位的十字中心线，中心线用钉子钉牢在桩孔1附近的木桩上，桩位偏差控制在10mm以内，且标桩埋设牢固有醒目标记。
护筒埋设，在上述各桩孔中的预设位置处分别埋设护筒；
结合图1，护筒可以选用工具式钢护筒，具体实施时，护筒2与孔壁之间用粘土填实，护筒2排浆口与泥浆池相通，护筒中心线与桩位线偏差不大于50mm，护筒2在粘性土中埋深1.0米，护筒2上口高出地面100-200mm，为壁免泥浆面上下浮动，冲刷孔壁引起坍孔，保持桩孔1内浆面高出地下水位1.0m以上。
分层成孔，对其中一个桩位的砂土层H1采用旋挖钻孔的方式钻孔至岩石层面后，采用冲孔钻孔的方式钻孔至该桩位岩石层H2的设计底标高处。
由于旋挖钻由多节钻杆伸缩组合而成，成孔越深孔的垂直度越难以保证，而冲孔打桩机4的冲锤41自由落体成孔的过程中可以弥补旋挖钻成孔不垂直的弊端。因此，本实施例利用旋挖机3对其中一个桩位的砂土层H1采用旋挖钻孔的方式钻孔至岩石层H2面后，再采用冲孔打桩机4钻孔至该桩位岩石层H2的设计底标高处；同时，将旋挖机3移位至另一桩位进行旋挖钻孔；其他桩位的钻孔过程以此循环。
本实施例在旋挖机3上设置三个高度传感器，在钻头上设置第一高度传感器、在动臂的首端和尾端设置第二高度传感器和第三高度传感器，分别实时检测高度，并传输至旋挖机主机的处理模块，由于本实施例设置三个高度传感器，所述处理模块通过对三个高度传感器的高度信息的检测来实现调整，所述处理模块按照下述均值运算公式判定第一高度传感器、第二高度传感器的第一比较值P21：
式中，P21表示第一高度传感器、第二高度传感器的高度值的第一比较值，r1表示第一高度传感器的实时采样值，r2表示第二高度传感器的实时采样值；r3表示第三高度传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算。
其中I表示基于二次函数的任意积分运算，上述公式为获取积分的比值信息，下述两公式相同，如基于函数y＝ax2，在x取值为(a,b)内，a<b为任意数值。
上述均值运算的基本算法为：通过获取在某个时间段内的所有采样点的高度值值，对某个时间段内的各个取值进行积分运算和均方差运算，然后取比值，得出相比较的平均值。
所述的处理模块按照下述公式判定第一高度传感器、第三高度传感器的第二比较值P31：
式中，P31表示第一高度传感器、第三高度传感器的高度值的第二比较值，r1表示第一高度传感器的实时采样值，r2表示第二高度传感器的实时采样值；r3表示第三高度传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算。
所述的处理模块按照下述公式判定第二高度传感器、第三高度传感器的第三比较值P23：
式中，P23表示第二高度传感器、第三高度传感器的第三比较值，r1表示第一高度传感器的实时采样值，r2表示第二高度传感器的实时采样值；r3表示第三高度传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算。
经过上述方式获取的P21、P31、P23，获取三个比较值的差值比较，判定是否超过存储在处理模块的阈值P，若有一个差值超过阈值P，则停止旋挖机的运动；之后停歇预设的时间后，按照公式(3)确定的高度，各个高度传感器重新动作。
例如，①号桩位先用旋挖机3钻进至岩面然后将旋挖机3移动至②号桩位钻进，与此同时①号桩位利用冲孔打桩机4的冲锤进行冲击，完成岩面至岩石段设计低标高处的成孔施工，其他的桩位以此循环。
清孔，把泥浆注入分层成孔步骤中的桩孔孔底对沉渣进行清理。
具体而言，当钻孔到设计深度后，应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查，利用泥浆泵把自然泥浆注入孔口内，反复冲洗，最后对孔底清理沉渣，并利用空压机往孔底注入空气，利用其在孔内和泥浆5混合产生的水压，把沉砂和沉渣一齐冲洗出来，终孔孔底沉渣厚度不得超过50mm。
钢筋笼及导管放置步骤S5，先将钢筋笼下放至分层成孔步骤中的桩孔的孔底后，再将导管下放至分层成孔步骤中的桩孔的孔底。
具体而言，钢筋笼，为保证钢筋笼在运输、吊装过程中不发生变形，用螺旋或焊接环形箍筋，每隔一段长度米加设一道加强箍筋，并逐点与主筋焊牢，钢筋的保护层用预制混凝土小圆盘套在加强箍盘上，既可防止下放钢筋碰撞孔壁，又起控制钢筋笼保护层作用，钢筋笼吊起并垂直扶正后，缓缓下放，不得碰撞孔壁，成孔后尽快安放钢筋笼，以减少桩孔底回淤，顶面和底面标高符合设计要求，误差应小于±50mm；待钢筋笼全部下至孔底后，再下导管，为了保证导管在混凝土浇捣完成后能提管，在最后一节导管尾部用钢筋焊接一个U型吊环，使下入桩孔内的钢丝绳连接到吊环上。具体实施时，可以采用冲孔打桩机4的吊钩下放导管。
具体而言，钢筋笼和导管下入后，即可进行第二次清孔，使沉淀物漂流溢出，在混凝土灌注前桩孔底沉渣厚度小于100mm。
混凝土浇筑，将导管连接至地泵上，利用地泵提供的压力将混凝土送入桩孔孔底。
具体而言，混凝土浇注前，复测桩孔底沉渣厚度，导管搭配及组装需根据孔深事先进行计算，确定合理的搭配利于混浇灌和导管的拆卸，导管上口与混凝土浇灌漏斗6下口直接相连，且高于泥浆面，浇灌漏斗6内混凝土储存量必须满足剪塞要求，首次灌注时导管底端以一次埋入混凝土0.8-1.2米为准，混凝土应连续浇注，严禁中途停工，在灌注过程中经常用测锤探测混凝土面的上升高度，并适时提升逐级拆卸导管，根据实际情况严格控制导管的最小埋深，以保证桩身混凝土的连续均匀，混凝土灌注的上升速度大于或等于2m/h。具体实施时，可以采用冲孔打桩机4吊放浇灌漏斗6，灌注时间应该控制在填入导管中的混凝土不丧失流动性的时间内，同时向混凝土中加入缓凝剂。
导管拆卸，待桩孔孔口返出混凝土后停止混凝土浇筑，将导管提出，同时，分段拆卸导管。
具体实施时，可以采用冲孔打桩机4将导管上提至地面。如果混凝土浇筑完成后导管无法拔出，则将导管留在桩孔内，此外当导管拆卸到只剩最后一节时应及时对桩孔内的混凝土进行补浇。
本实施例中提供的泥浆护壁钻孔灌注桩施工方法，通过旋挖机3对桩孔的砂土层H1进行钻孔至岩石层H2界面，采用冲孔打桩机4对桩端持力层进行钻孔至该桩位岩石层H2的设计底标高处，利用了旋挖机3在砂土层H1的施工效率高的优势，以及冲孔打桩机4可以有效避免旋挖机3在高密度的粘土中易吊钻口或在坚硬的岩石无法钻进的弊端的优势，将二者根据具体的成孔环境进行有效配合，大大加快了施工速度，缩短了工期并且提高了成孔质量。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种复合桩的施工方法，其特征在于,包括以下步骤：
桩孔定位，将每个桩位的十字中心线固定在桩孔附近的木桩上并作标记；
护筒埋设，在各所述桩孔中的预设位置处分别埋设护筒；
分层成孔，采用旋挖机对其中一个所述桩位的砂土层采用旋挖钻孔的方式钻孔至岩石层面后，采用冲孔钻孔的方式钻孔至该桩位岩石层的设计底标高处；
所述旋挖机上设置三个高度传感器，在钻头上设置第一高度传感器、在动臂的首端和尾端设置第二高度传感器和第三高度传感器，分别实时检测高度，并传输至旋挖机主机的处理模块，由于本实施例设置三个高度传感器，所述处理模块通过对三个高度传感器的高度信息的检测来实现调整，所述处理模块按照下述均值运算公式判定第一高度传感器、第二高度传感器的第一比较值P21：
式中，P21表示第一高度传感器、第二高度传感器的高度值的第一比较值，r1表示第一高度传感器的实时采样值，r2表示第二高度传感器的实时采样值；r3表示第三高度传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算；
所述的处理模块按照下述公式判定第一高度传感器、第三高度传感器的第二比较值P31：
式中，P31表示第一高度传感器、第三高度传感器的高度值的第二比较值，r1表示第一高度传感器的实时采样值，r2表示第二高度传感器的实时采样值；r3表示第三高度传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算；
所述的处理模块按照下述公式判定第二高度传感器、第三高度传感器的第三比较值P23：
式中，P23表示第二高度传感器、第三高度传感器的第三比较值，r1表示第一高度传感器的实时采样值，r2表示第二高度传感器的实时采样值；r3表示第三高度传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算；
经过上述方式获取的P21、P31、P23，获取三个比较值的差值比较，判定是否超过存储在处理模块的阈值P，若有一个差值超过阈值P，则停止旋挖机的运动；之后停歇预设的时间后，按照公式(3)确定的高度，各个高度传感器重新动作；
清孔，把泥浆注入所述分层成孔步骤中的所述桩孔孔底对沉渣进行清理；
钢筋笼及导管放置步骤，先将钢筋笼下放至所述分层成孔步骤中的所述桩孔的孔底后，再将导管下放至所述分层成孔步骤中的所述桩孔的孔底；
混凝土浇筑，将所述导管连接至地泵上，利用所述地泵提供的压力将混凝土送入桩孔孔底；
导管拆卸，待所述桩孔孔口返出混凝土后停止混凝土浇筑，将所述导管提出，同时，分段拆卸导管。
2.根据权利要求1所述的泥浆护壁钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，所述护筒埋设步骤中，所述护筒为工具式钢护筒。
3.根据权利要求1所述的泥浆护壁钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，所述分层成孔步骤中，利用旋挖机对其中一个所述桩位的砂土层采用旋挖钻孔的方式钻孔至岩石层面后，采用冲孔打桩机钻孔至该桩位岩石层的设计底标高处，同时，将所述旋挖机移位至另一桩位进行旋挖钻孔；所述旋挖机和所述冲孔打桩机交替使用以对各所述桩位进行钻进。
4.根据权利要求1或3所述的泥浆护壁钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，所述分层成孔步骤中，在所述砂土层进行钻孔时，选取鱼尾钻或笼式钻头，利用旋挖机对其中一个桩位的砂土层H1采用旋挖钻孔的方式钻孔至岩石层H2面后，再采用冲孔打桩机钻孔至该桩位岩石层H2的设计底标高处；同时，将旋挖机移位至另一桩位进行旋挖钻孔，以此循环。
5.根据权利要求1所述的电泥浆护壁钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，所述钢筋笼及导管放置步骤中，采用所述冲孔打桩机的吊钩下放所述导管。
6.根据权利要求1所述的泥浆护壁钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，所述混凝土浇筑步骤中，采用所述冲孔打桩机吊放浇灌漏斗。
7.根据权利要求1所述的泥浆护壁钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，所述混凝土浇筑步骤中，灌注时间控制在填入所述导管中的混凝土不丧失流动性的时间内，同时向所述混凝土中加入缓凝剂。
8.根据权利要求1所述的泥浆护壁钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，所述导管拆卸步骤中，所述导管拆卸到只剩最后一节时应及时对所述桩孔内的混凝土进行补浇。
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