CN109208594B - 钢护筒下沉遇孤石的处理方法、钢护筒结构及钻孔桩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢护筒下沉遇孤石的处理方法、钢护筒结构及钻孔桩，涉及钢护筒施工技术领域。该方法包括如下步骤：S1、在设计桩位处，插入第一钢护筒，直至第一钢护筒的底部遇到孤石，所述第一钢护筒的直径大于设计桩孔直径；S2、沿着第一钢护筒的内壁进行扫孔作业，破碎孔壁处的孤石，开挖桩孔直至其底部达到设计要求的钢护筒底口标高；S3、将第二钢护筒的底口下沉到钢护筒底口标高，所述第二钢护筒的直径大于设计桩孔直径；S4、在第一钢护筒和第二钢护筒的间隙填充混凝土。本发明的处理方法能够将钢护筒下沉到桩孔内的设计标高处，解决了钢护筒下沉遇孤石的情形下，钢护筒底口卷边或卡住的问题。

Description

钢护筒下沉遇孤石的处理方法、钢护筒结构及钻孔桩

技术领域

本发明涉及钢护筒施工技术领域，具体是涉及一种钢护筒下沉遇孤石的处理方法、钢护筒结构及钻孔桩。

背景技术

在基岩为花岗岩的地区进行钻孔桩施工时，经常会遇到孤石即花岗岩球状风化物，导致钢护筒打入或钻孔桩的桩孔成孔困难。钻孔桩口部一定长度范围往往土体性质较差，所以需采用钢护筒护壁，防止孔壁塌落。但钢护筒打入过程中若遇到花岗岩孤石，由于花岗岩孤石强度较高，造成钢护筒无法正常下放至设计深度，若强行插打，往往即使钢护筒底口卷边严重也无法继续打入。

常见的处理钢护筒下沉遇孤石的工程措施主要有以下几种：

挖除法，当孤石埋深较浅时，可直接将孤石开挖出露后进行破碎清除。但当孤石埋深较大，或者地下水丰富时，该方法需采用基坑围护结构，经济性较差。

爆破法，即当护筒下沉遇到孤石后，人工挖除护筒内的土体直至孤石出露，在孤石上钻爆破孔，装入炸药后爆破破除孤石。但该方法装药量难以控制，装药量过大可能使钢护筒产生变形，同时对周边土体扰动过大，装药量过小则处理效率低下。此外，若在水下施工或地下水丰富时，爆破孔钻孔极为困难。

扫孔法，即当护筒下沉遇到孤石后，用回旋钻机、旋挖钻机或冲击钻机对孤石进行清除，这几种方法往往难以做到贴边清除护筒下口边缘处孤石，导致护筒被突出的孤石卡住，未随扫孔过程跟进下沉。

因此，有必要提供一种可靠、高效、经济、安全的钻孔桩钢护筒下沉遇孤石的处理方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种钢护筒下沉遇孤石的处理方法、钢护筒结构及钻孔桩。本发明的处理方法能够将钢护筒下沉到桩孔内的设计标高处，解决了钢护筒下沉遇孤石的情形下，钢护筒底口卷边或卡住的问题。

本发明提供一种钢护筒下沉遇孤石的处理方法，用于存在孤石的桩的钢护筒的施工，该方法包括如下步骤：

S1、在设计桩位处，插入第一钢护筒，直至第一钢护筒的底部遇到孤石，所述第一钢护筒的直径大于设计桩孔直径；

S2、沿着第一钢护筒的内壁进行扫孔作业，破碎孔壁处的孤石，开挖桩孔直至其底部达到设计要求的钢护筒底口标高；

S3、将直径小于第一钢护筒的第二钢护筒的底口下沉到钢护筒底口标高，所述第二钢护筒的直径大于设计桩孔直径；

S4、在第一钢护筒和第二钢护筒的间隙填充混凝土。

在上述技术方案的基础上，步骤S1和步骤S2之间还包括：对孤石上下一定范围内的土体进行加固，形成孔壁加固体。

在上述技术方案的基础上，所述孔壁加固体的上端高于第一钢护筒的底口，所述孔壁加固体的下端低于钢护筒底口标高。

在上述技术方案的基础上，所述孔壁加固体的加固方式根据地质条件采用花管注浆、袖阀管注浆、旋喷桩或搅拌桩。

在上述技术方案的基础上，步骤S2中，采用扫孔钻机进行扫孔作业。

在上述技术方案的基础上，所述第二钢护筒的顶口与第一钢护筒的底口在竖向存在一定长度的搭接。

本发明还提供一种钢护筒结构，用于存在孤石的桩，该钢护筒结构包括：

第一钢护筒，其位于桩孔内，所述第一钢护筒的底口靠近孤石，所述第一钢护筒的直径大于设计桩孔直径；

第二钢护筒，其位于桩孔内且位于第一钢护筒的下方，所述第二钢护筒底口的高度为钢护筒底口标高，所述第二钢护筒的直径小于第一钢护筒的直径，并大于设计桩孔直径；

其中，所述第一钢护筒和第二钢护筒的间隙填充混凝土。

在上述技术方案的基础上，所述第二钢护筒的顶口与第一钢护筒的底口在竖向存在一定长度的搭接。

在上述技术方案的基础上，所述第二钢护筒的顶口与第一钢护筒的底口在竖向的搭接长度不小于1m。

本发明还提供一种钻孔桩，包括上述钢护筒结构。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1、本发明的处理方法通过第一钢护筒和第二钢护筒拼接的方式，将钢护筒下沉到桩孔内的设计标高处，当第一钢护筒遇到孤石时，沿着第一钢护筒的内壁进行扫孔作业，孔壁处的孤石破碎，第二钢护筒的直径小于第一钢护筒的直径，使得第二钢护筒可以轻松放入桩孔内，从而解决了钢护筒下沉遇孤石的情形下，钢护筒底口卷边或卡住的问题。

2、本发明适用范围广，可靠性高。相对于现有的各种孤石的处理方式，由于本发明考虑了扫孔后钢护筒无法跟进下沉的情况，采用第一钢护筒和第二钢护筒的方式，处理成功率高。而且，由于本发明采用了孔壁加固措施，故适用于各种地质条件下的工况。

3、本发明的处理效率高，较为经济。当孤石埋深较深或水下作业时，往往无法判断孤石的具体方位，扫孔难度大，效率低。本发明直接用扫孔钻机沿着第一钢护筒的内壁进行扫孔作业，无需判断孤石具体方位，直接将桩孔内的孤石破碎并带出，效率较高。

4、本发明的施工安全性较好。本发明采用了孔壁加固措施、钢护筒间隙混凝土填充、泥浆护壁措施以及钢护筒及时下沉的措施，避免了塌孔和翻砂的风险。

附图说明

图1是本发明实施例第一钢护筒下沉遇孤石示意图。

图2是本发明实施例进行孔壁加固后的示意图。

图3是本发明实施例扫孔钻机进行扫孔作业的结构示意图。

图4是本发明实施例钢护筒下沉遇孤石的施工完成后的剖面示意图。

图5是本发明实施例钢护筒下沉遇孤石的施工完成后的平面示意图。

附图标记：1-第一钢护筒，2-第二钢护筒，3-孔壁加固体，4-填充混凝土，5-第一钢护筒底口标高，6-钢护筒底口标高，7-孤石，8-扫孔钻机。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明实施例提供一种钢护筒下沉遇孤石的处理方法，用于存在孤石7的桩的钢护筒的施工，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在设计桩位处，插入第一钢护筒1，直至第一钢护筒1的底部遇到孤石7，所述第一钢护筒1的直径大于设计桩孔直径，参见图1所示。

S2、沿着第一钢护筒1的内壁进行扫孔作业，破碎孔壁处的孤石7，开挖桩孔直至其底部达到设计要求的钢护筒底口标高6，参见图2所示。其中，优选地，开挖桩孔是通过扫孔钻机8进行扫孔作业完成，扫孔过程中对孤石7进行破碎，并通过循环泥浆或护壁泥浆带出。

S3、将直径小于第一钢护筒1的第二钢护筒2的底口下沉到钢护筒底口标高6，第二钢护筒2的直径大于设计桩孔直径。其中，第二钢护筒2的顶口与第一钢护筒1的底口在竖向存在一定长度的搭接，第二钢护筒2的顶口的高度高于孤石7的位置，参见图4所示。

S4、在第一钢护筒1和第二钢护筒2的间隙填充混凝土4，使整个钢护筒范围内的孔壁得到支护，防止该范围内的孔壁坍塌引起地表变形或钢护筒的倾斜，参见图4所示。

其中，参见图3所示，为了保证桩孔孔壁土体的稳定性，在步骤S1和步骤S2之间，可以对孤石7上下一定范围内的土体进行加固，形成孔壁加固体3。加固完成后，孔壁加固体3应同时满足强度和止水要求，加固体28天立方体抗压强度不小于0.8Mpa，渗透系数不大于1×10-6cm/s。若地质条件良好，也可根据具体情况不采取加固措施。孔壁加固体3的加固方式根据地质条件可采用花管注浆、袖阀管注浆、旋喷桩或搅拌桩。各种加固方式应根据现场试验确定加固钻孔之间的间距，保证各钻孔加固体之间有不小于200mm的搭接，也可根据现场地质情况进行多排加固体的施工，各排加固体之间也应有至少200mm的搭接。当扫孔钻机8进行扫孔做业，由于孔壁周边土体进行了加固处理，同时循环泥浆或护壁泥浆对孔壁有一定的护壁作用，可保证孔壁土体的暂时稳定。

可选地，为了进一步达到加固孔壁的效果，孔壁加固体3的上端高于第一钢护筒1的底口，孔壁加固体3的下端低于钢护筒底口标高6。孔壁加固体3沿第一钢护筒1周边布置，即孔壁加固体3的横截面为环形。孔壁加固体3的上端超出第一钢护筒1的底口的高度不小于2m，孔壁加固体3的下端超出钢护筒底口标高6的高度不小于2m。

可选地，第二钢护筒2的顶口与第一钢护筒1的底口在竖向的搭接长度不小于1m。

在实际操作中，根据详勘提供的地质资料确定可能存在孤石的桩的分布范围，由于后期处理难度较大，因此，应尽量把所有可能存在孤石7的桩囊括在内，必要时进行一桩一孔补勘。

具体地，步骤S1之前，还可以包括：平整场地，清理现场，桩位放样。对可能存在孤石7的桩，可以采用直径不小于桩孔直径+40cm的第一钢护筒1进行下沉作业。在实际操作中，根据地质条件不同，第一钢护筒1打入通常采用振动或锤击的方法，第一钢护筒1下沉应满足规范对孔位偏差及垂直度的要求。若下沉至设计的钢护筒底口标高6未遇到孤石7，则按设计要求进行其它施工步骤。若下沉过程中遇到孤石7，可以首先调整振动或锤击设备参数，采取多次轻锤或轻振的方式将孤石破碎，若钢护筒仍无法下沉，不得采用强振或重锤的方式，否则可能造成钢护筒卷边，严重时会影响后续步骤的施工，则开挖桩孔通过扫孔钻机8进行扫孔作业完成。在钢护筒施工完成后，按设计要求进行其它钻孔桩施工步骤，如桩身成形、钢筋笼吊放、桩身混凝土浇筑等。

参见图4和图5所示，本发明实施例还提供一种钢护筒结构，用于存在孤石7的桩，该钢护筒结构包括：第一钢护筒1、第二钢护筒2和混凝土4。

第一钢护筒1位于桩孔内，第一钢护筒1的底口靠近孤石7，第一钢护筒1的直径大于设计桩孔直径。

第二钢护筒2位于桩孔内且位于第一钢护筒1的下方，第二钢护筒2底口的高度为钢护筒底口标高6，第二钢护筒2的直径小于第一钢护筒1的直径，并大于设计桩孔直径；

其中，第一钢护筒1和第二钢护筒2的间隙填充混凝土4。

桩孔的外侧设有孔壁加固体3，孔壁加固体3由孤石7上下一定范围内的土体加固形成。第二钢护筒2的顶口与第一钢护筒1的底口在竖向存在一定长度的搭接，第二钢护筒2的顶口的高度高于孤石7的位置。第二钢护筒2的顶口与第一钢护筒1的底口在竖向的搭接长度不小于1m。混凝土4采用不小于C15的素混凝土。混凝土4的底部与第二钢护筒2的底口平齐，混凝土4的顶部与第二钢护筒2的顶口平齐。

本发明还提供一种钻孔桩，包括上述钢护筒结构。

本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种钢护筒下沉遇孤石的处理方法，用于存在孤石(7)的桩的钢护筒的施工，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在设计桩位处，插入第一钢护筒(1)，直至第一钢护筒(1)的底部遇到孤石(7)，所述第一钢护筒(1)的直径大于设计桩孔直径；

S2、沿着第一钢护筒(1)的内壁进行扫孔作业，破碎孔壁处的孤石(7)，开挖桩孔直至其底部达到设计要求的钢护筒底口标高(6)；

S3、将直径小于第一钢护筒(1)的第二钢护筒(2)的底口下沉到钢护筒底口标高(6)，所述第二钢护筒(2)的直径大于设计桩孔直径；

S4、在第一钢护筒(1)和第二钢护筒(2)的间隙填充混凝土(4)。

2.如权利要求1所述的钢护筒下沉遇孤石的处理方法，其特征在于，步骤S1和步骤S2之间还包括：对孤石(7)上下一定范围内的土体进行加固，形成孔壁加固体(3)。

3.如权利要求2所述的钢护筒下沉遇孤石的处理方法，其特征在于，所述孔壁加固体(3)的上端高于第一钢护筒(1)的底口，所述孔壁加固体(3)的下端低于钢护筒底口标高(6)。

4.如权利要求2所述的钢护筒下沉遇孤石的处理方法，其特征在于：所述孔壁加固体(3)的加固方式根据地质条件采用花管注浆、袖阀管注浆、旋喷桩或搅拌桩。

5.如权利要求1所述的钢护筒下沉遇孤石的处理方法，其特征在于：步骤S2中，采用扫孔钻机(8)进行扫孔作业。

6.如权利要求1所述的钢护筒下沉遇孤石的处理方法，其特征在于：所述第二钢护筒(2)的顶口与第一钢护筒(1)的底口在竖向存在搭接。

7.一种钢护筒结构，用于存在孤石(7)的桩，其特征在于，包括：

第一钢护筒(1)，其位于桩孔内，所述第一钢护筒(1)的底口靠近孤石(7)，所述第一钢护筒(1)的直径大于设计桩孔直径；

第二钢护筒(2)，其位于桩孔内且位于第一钢护筒(1)的下方，所述第二钢护筒(2)底口的高度为钢护筒底口标高(6)，所述第二钢护筒(2)的直径小于第一钢护筒(1)的直径，并大于设计桩孔直径；

其中，所述第一钢护筒(1)和第二钢护筒(2)的间隙填充混凝土(4)。

8.如权利要求7所述的一种钢护筒结构，其特征在于：所述第二钢护筒(2)的顶口与第一钢护筒(1)的底口在竖向存在搭接。

9.如权利要求8所述的一种钢护筒结构，其特征在于：所述第二钢护筒(2)的顶口与第一钢护筒(1)的底口在竖向的搭接长度不小于1m。

10.一种钻孔桩，其特征在于：包括如权利要求7-9中任一项所述的钢护筒结构。

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