CN109914399B - 一种环保的桩基施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保的桩基施工方法，其包括如下步骤：S1，在水中打入钢管桩，利用分配梁将相邻的钢管桩连接，在分配梁上方布置钢板并固定，形成施工平台；在施工平台上预留施工孔洞；S2，钢护筒沿竖向从施工孔洞中打入到河床中，将钢护筒内部的水抽离；S3，吊装并启动钻机，钻头进入河床底部的地层，形成桩孔；在钻孔的同时对桩孔内部注入泥浆进行泥浆护壁，并利用泥浆循环系统将空隙沉渣带离桩孔；S4：起吊钢筋笼并插入到桩孔内；S5，导管插入到桩孔内，并通过导管将混凝土输送到桩孔内部；在浇筑过程中上提导管，直至混凝土表面达到设计标高。本发明通过设置施工平台，便于设备的运输和使用，并且隔离了设备和水面，对水质进行了保护。

Description

一种环保的桩基施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁的桩基施工技术领域，尤其是涉及一种环保的桩基施工方法。

背景技术

桥梁，一般指架设在江、河、湖、海上供车辆行人等能顺利通行的构筑物。通常，桥梁能够结构稳定地位于水位的正上方，是因为桥梁的 底部有桩基进行支撑。而桩基需要进入到河床底部一定距离后，才能够对桥梁提供足够的支撑力。

那么，在桩基施工过程中，就需要对河床进行钻孔和浇筑混凝土。如此一来，就需要运送设备到河面以上的位置进行施工。而施工过程中，无论是钻孔时做产生的岩石粉末还是混凝土浇筑过程中带来的杂质，都会对水质造成污染。

而由于淡水湖的稀缺，在进行施工过程中就需要对水质进行保护，所以需要提供一种环保的桩基施工方法，能够使得桩基施工过程中降低对水质的污染，使得湖或者河中的水依旧可以作为饮用水。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保的桩基施工方法，能够减少施工过程中对水质的影响。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种环保的桩基施工方法，包括如下步骤：

S1，施工平台搭设；

在水中打入钢管桩，并利用型钢作为分配梁将相邻的钢管桩进行连接，然后在分配梁上方布置钢板并固定，形成施工平台；并在施工平台上预留施工孔洞；

S2，钢护筒制作和下沉；

钢护筒采用接管的形式分为至少两节，相邻的钢护筒之间焊接或者机械密封固定；将其中一节钢护筒沿竖向从施工孔洞中打入到河床中，待钢护筒进入到河床内部且水不再进入到钢护筒内部后，将钢护筒内部的水进行抽离；

S3，钻孔形成桩孔；

吊装钻机，其钻头和钢护筒轴心位于同一铅垂线上；启动钻机，钻头进入河床底部的地层，形成桩孔；在钻孔的同时对桩孔内部注入泥浆进行泥浆护壁，并利用泥浆循环系统将空隙沉渣带离桩孔，直至钻头钻进到设计标高；

S4：钢筋笼的安装；

起吊钢筋笼并插入到桩孔内；

S5，混凝土灌注；

导管插入到桩孔内，并通过导管将混凝土输送到桩孔内部，并且在浇筑过程中上提导管，直至混凝土表面达到设计标高。

通过采用上述技术方案，通过在水面以上位置设置施工平台，能够便于钻机等施工设备的进场和施工。并且钢板隔离了设备和水面，从而降低了对水质的污染。钢护筒的设置能够隔离钻机钻进产生的粉尘与水直接直接接触，并且利用泥浆将粉尘吸收并带离，不仅能够提高钢护筒以及桩孔的结构强度，也能够避免对水质的污染。

在实际施工过程中，泥浆循环系统的泥浆池可以安装于岸上，并通过管道进行泥浆输送和回收，从而降低对水质的污染。

其次，将导管插入到桩孔内进行混凝土的浇筑，能够降低混凝土从钢护筒顶部溢出的概率，从而降低对水质的污染。

本发明进一步设置为：在所述S2的钢护筒制作和下沉中，钢护筒下沉完成后，在钢护筒的外部套接护筒板，所述护筒板固定于所述施工平台上表面；所述护筒板朝向钢护筒的一侧胶粘有环形的橡胶层，所述橡胶层抵紧于钢护筒的外壁上。

通过采用上述技术方案，当钢护筒下沉完成后，在钢护筒的外部套设一块水平的护筒板，能够阻隔设备和水面，从而避免导管等设备进入或者离开钢护筒时，设备上的杂质掉落到水中。并且在整个施工过程中，钢护筒会不可避免地发生径向运动，橡胶层的设置能够在抵紧钢护筒的同时，减小对钢护筒运动的阻碍，从而使得钢护筒能够通过微小的径向运动来缓解形变，提高施工质量的同时，实现水面和设备之间的更好的阻隔，从而降低施工过程中对水质的污染。

本发明进一步设置为：在所述S2的钢护筒制作和下沉中，在所述施工平台上固定导向架，所述导向架中部设置有与钢护筒外壁配合的限位孔，所述钢护筒穿过限位孔进行定位。

通过采用上述技术方案，导向架能够对钢护筒进行竖向的限定，从而减少了钢护筒的晃动，降低了由于钢护筒晃动导致水面被搅动或者吊装钢护筒的设备上的脏物掉落的概率，从而保护了水质。并且，导向架的设置能够提高钢护筒的垂直度，提高施工质量和施工效率。

本发明进一步设置为：在所述S2的钢护筒制作和下沉中，所述钢护筒的顶部和底部均套设有加劲箍，所述加劲箍的表面开设有贯通的焊接孔，所述加劲箍和钢护筒在焊接孔位置进行塞焊固定；且相邻的钢护筒之间通过满焊进行固定。

通过采用上述技术方案，加劲箍能够提高钢护筒在端部的结构强度，从而提高了相邻钢护筒之间连接的整体强度，降低了钢护筒在端部发生形变的概率，从而能够提高相邻钢护筒之间的密封性能，既能够防止钢护筒外部的水进入到钢护筒内，也能够防止钢护筒内部的泥浆流动到钢护筒外部污染水质。采用塞焊的形式能够提高加劲箍和钢护板之间的连接整体性。

本发明进一步设置为：在所述S3的钻孔形成桩孔中，当钻头距离桩孔底部的设计标高还有20 cm时，泥浆循环系统始终处于工作状态，对泥浆进行更换，使得泥浆性能指标达到要求，并且泥浆的上表面高度高于钢护筒的底部，实现桩孔底部的清孔。

通过采用上述技术方案，当钻头距离桩孔底部的设计标高还有20 cm时就停止钻头的钻进，从而避免了清孔过度的情况出现。并且在钻进过程中使用的泥浆性能要求相对较低，所以在靠近钻头靠近设计标高时，再对泥浆进行更换，能够在对桩孔的孔壁进行保护的同时，降低了泥浆原材料的损耗，提高了资源利用率。其次，泥浆性能指标没有达到要求时，泥浆中含有的纯碱、PHP等成分相对较少，所以当少量泥浆从钢护筒底部和河床连接位置流出时，能够及时救治，降低了对水质的污染。而在前期救治完成并检验无误后，再更换指标达到要求的泥浆，能够避免污染。

本发明进一步设置为：在所述S3的钻孔形成桩孔中，并在更换后的泥浆中加入锯末。

通过采用上述技术方案，锯末是进行木材加工时因为切割而从树木上散落下来的树木本身的沫状木屑。在泥浆中加入锯末，能够对钢护筒底部和河床连接的位置进行填充，从而进一步降低钢护筒内部的泥浆流入到水中的概率，提高了对水质的保护。

本发明进一步设置为：在所述S5的混凝土灌注中，由混凝土置换出来的桩孔内部的泥浆通过连通管流入到其它待钻钢护筒内回收利用。

通过采用上述技术方案，避免泥浆被混凝土置换出来后从钢护筒的顶部流出的情况出现，并且能够提高泥浆的利用率。

本发明进一步设置为：在所述S5的混凝土灌注中，当混凝土表面达到设计标高后，继续浇筑混凝土，直至混凝土表面高于设计标高1m。

通过采用上述技术方案，即使在进行清孔后，桩孔的底部仍然存在少量的沉渣，当混凝土将带有沉渣的泥浆置换出来后，混凝土顶部的部分存在有部分泥浆和沉渣，将混凝土浇筑至高于设计标高1m的位置，便于将含有沉渣和泥浆等杂质的混凝土留在顶部，从而保证了设计标高以下的混凝土的强度。

本发明进一步设置为：在所述S5的混凝土灌注中，将混凝土超过设计标高的部分抽离至泥浆池作为废浆处理。

通过采用上述技术方案，废浆直接抽送到位于岸边的处理池中并进行统一处理，并不进行重复利用。及时输出废浆有利于对水质进行保护，避免了废浆的长期滞留造成的泄露等情况出现。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.通过设置施工平台，便于设备的运输和使用，并且隔离了设备和水面，对水质进行了保护；

2.设置护筒板以及橡胶层，进一步避免对水质的污染，并且能够对钢护筒进行限位。

附图说明

图1是本发明在安装钢板前的整体结构示意图。

图2是本发明中下沉钢护筒后的整体结构示意图。

图中，1、钢护筒；2、分配梁；3、贝雷梁；31、钢板；4、施工孔洞；5、导向架；6、护筒板；61、橡胶层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本工程是千岛湖上方的桥梁施工段的部分施工过程，千岛湖作为具有饮用水质标准的淡水，在施工过程中需要尽量避免对千岛湖水质的影响。同时能够如期完成施工并保证施工质量。

参照图1-2，为本发明公开的一种环保的桩基施工方法，包括如下步骤：

S1，施工平台搭设；

在水中打入直径为1020mm的钢管桩，钢管桩的桩顶设置两根I56a型钢分配梁2，分配梁2和钢管桩之间焊接或者连接件固定；分配梁2上方用螺栓固定贝雷梁3；然后在钢管桩顶部布置钢板31并固定，形成施工平台；钢板31采用型钢及花纹钢板31；施工平台之间预留施工孔洞4，便于后期施工的进行；

S2，钢护筒1制作和下沉；

钢护筒1采用接管的形式进行施工，且钢护筒1分为至少两节，本工程中分为两节；且相邻的钢护筒1之间通过满焊或者机械密封进行固定；钢护筒1采用Q235板材卷制，且钢护筒1的内径为3.4m、壁厚为20mm；

钢护筒1的顶部和底部均套设有加劲箍，加劲箍长1m、厚14mm；加劲箍的表面开设有贯通的焊接孔，且加劲箍和钢护筒1在焊接孔位置进行塞焊固定；

在施工平台上固定导向架5，导向架5由用于制作脚手架的钢管组合而成，且相邻的钢管之间通过连接件进行固定；导向架5中心位置由四根钢管相互交错形成一个方形的限位孔，限位孔是钢护筒1外壁的外接四边形；钢护筒1穿过限位孔进行定位；将其中一节钢护筒1沿竖向从施工孔洞4中打入到河床中，钢护筒1采用120t浮吊配合DZJ300振动锤进行插打；钢护筒1底部进入河底覆盖层5m，以保证初沉后钢护筒1能自稳，将钢护筒1内部的水进行抽离；

在钢护筒1的外部套接护筒板6，护筒板6固定于施工平台上表面；护筒板6朝向钢护筒1的一侧胶粘有环形的橡胶层61，橡胶层61抵紧于钢护筒1的外壁上。

S3，钻孔形成桩孔；

吊装钻机，钻机采用CK3000型冲击反循环钻机；利用千斤顶使钻机平台保持水平后，检查钻机顶部定滑轮中心和钢护筒1轴心是否在同一铅垂线上；钻机经找平、测量检查后，将其与平台进行限位，保证钻机在钻进过程中不产生位移；

钻机开启前，根据实际情况进行选材、取材，结合在以往桥梁桩基施工的经验，必要时掺入适量 CMC 羧基纤维素，保证自始至终达到泥浆性能稳定、沉淀极少、达到护壁效果好、成孔质量高的要求，进行泥浆的配置；具体的泥浆配制进场时由试验室试验得出配比；

启动钻机，钻头进入河床底部地层，形成桩孔；先采用低冲程冲击（0.6～1.0m），待整个钻头全部、均衡的进入地层后，再采用大冲程（1.3m）、高频次冲孔；在覆盖层中冲孔时，使用低冲程（0.6～1.0m）；

当冲孔至基岩时，先用小冲程冲孔，待钻头全部进入岩层后使用大冲程（1.2m）钻进。在冲孔过程中，应始终保持桩孔内泥浆面高出水位约 2m，确保孔壁的稳定，并且能够缓解钢护筒内部和外壁之间的压强差，从而提高钢护筒的结构稳定性；在钻进过程中，泥浆的性能指标要求为，泥浆相对密度：1.1～1.5，粘度：18～ 28pa•s，泥浆含砂率：≤2％；

在钻孔过程采用反循环方式排碴；钻孔施工过程中，将泥浆循环的排碴管直接在泥浆预筛设施上，过滤去粒径大于 1mm 的钻碴颗粒，再经过 ZX-500型泥浆净化设备上进行最终处理；经过净化处理后的泥浆通过管路流回孔内，净化时排出的钻渣通过溜槽排放到指定的运渣船舶上，并运输到岸上；

正常施工情况下每 4 小时测定一次泥浆性能指标，以确保孔内泥浆质量；如果发现泥浆性能较差，不能满足护壁要求时，可根据泥浆指标情况加入纯碱、PHP 等处理剂，以改善泥浆性能；

钻孔至设计高程，经检查无误后，立即进行清孔；清孔采取二次清孔工艺，保证施工质量，确保沉淀厚度满足规范及设计要求；

第一次清孔是，当钻头距离桩孔底部的设计标高还有20 cm时，维持泥浆循环，并且泥浆的上表面高度高于钢护筒1的底部；对泥浆性能进行调整，使泥浆性能指标达到要求，并在更换后的泥浆中加入锯末；利用钻机的泥浆循环系统，通过换浆进行清孔，将桩孔内部沉渣进行置换；

第二次清孔是，钻头继续钻进并到达设计标高，然后将钻机拆除；边钻进边向孔内补充优质泥浆，钻进过程中定时对孔内泥浆进行取样检验，确保钻孔过程中的泥浆的各项指标均符合要求，减小清孔时间；

在钻机钻进过程中，利用KAIJO200型超声波测壁测定仪检测成孔径、孔斜率、孔底沉渣；当钻孔达到设计标高后，继续用振动锤插打钢护筒1至设计标高；

S4：钢筋笼的安装；

在长线胎架上制作钢筋笼，长线胎架长度满足整根长钢筋笼制作要求，钢筋笼以钢筋 9m 定尺长度分节；为防止钢筋笼吊安运输过程中变形，每节端头用∠75×75×5 角钢箍加强，同时在钢筋笼内环加强圈处用φ28 或φ25(按设计进行选择)钢筋加焊“+”字形支撑，待钢筋笼起吊至孔口时，将“+”字形支撑割去；

钢筋笼采用平台吊机或履带吊起吊安装；钢筋笼的起吊竖立采用大小双钩起吊，大钩吊钢筋笼上端，小钩吊钢筋笼下端，将钢筋笼水平吊起后，大钩起、小钩落，使钢筋笼逐步竖立；

S5，混凝土灌注；

将导管插入到桩孔内，并通过导管将混凝土输送到桩孔内部，并且在浇筑过程中上提导管；由于孔径大，混凝土浇筑过程中测量混凝土上表面标高时在互相垂直的两条直径上的 4个点进行测量，以准确了解混凝土面的平整度，若混凝土面出现高差，适当减小导管埋深；在灌注过程中导管在浇筑完成的混凝土内部的埋置深度控制在 2～6m 以内；

由混凝土置换出来的桩孔内部的泥浆通过连通管流入到其它待钻钢护筒1内回收利用；当混凝土表面达到设计标高后，继续浇筑混凝土，直至混凝土表面高于设计标高1m；将混凝土超过设计标高的部分抽离至泥浆池作为废浆处理。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种环保的桩基施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1，施工平台搭设；

在水中打入钢管桩，并利用型钢作为分配梁(2)将相邻的钢管桩进行连接，然后在分配梁(2)上方布置钢板(31)并固定，形成施工平台；并在施工平台上预留施工孔洞(4)；

S2，钢护筒(1)制作和下沉；

在施工平台上固定导向架(5)，导向架(5)由用于制作脚手架的钢管组合而成，且相邻的钢管之间通过连接件进行固定；导向架(5)中心位置由四根钢管相互交错形成一个方形的限位孔，限位孔是钢护筒(1)外壁的外接四边形；钢护筒(1)穿过限位孔进行定位；钢护筒(1)采用接管的形式分为至少两节，相邻的钢护筒(1)之间焊接或者机械密封固定；将其中一节钢护筒(1)沿竖向从施工孔洞(4)中打入到河床中，待钢护筒(1)进入到河床内部且水不再进入到钢护筒(1)内部后，将钢护筒(1)内部的水进行抽离；钢护筒(1)下沉完成后，在钢护筒(1)的外部套接护筒板(6)，护筒板(6)固定于施工平台上表面；所述钢护筒(1)的顶部和底部均套设有加劲箍，所述加劲箍的表面开设有贯通的焊接孔，所述加劲箍和钢护筒(1)在焊接孔位置进行塞焊固定；且相邻的钢护筒(1)之间通过满焊进行固定；护筒板(6)朝向钢护筒(1)的一侧胶粘有环形的橡胶层(61)，橡胶层(61)抵紧于钢护筒(1)的外壁上；

S3，钻孔形成桩孔；

吊装钻机，其钻头和钢护筒(1)轴心位于同一铅垂线上；启动钻机，钻头进入河床底部的地层，形成桩孔；在钻孔的同时对桩孔内部注入泥浆进行泥浆护壁，并利用泥浆循环系统将沉渣带离桩孔，直至钻头钻进到设计标高；当钻头距离桩孔底部的设计标高还有20 cm时，泥浆循环系统始终处于工作状态，对泥浆进行更换，并在更换后的泥浆中加入锯末，使得泥浆性能指标达到要求，并且泥浆的上表面高度高于钢护筒(1)的底部，实现桩孔底部的清孔；在冲孔过程中，应始终保持桩孔内泥浆面高出水位 2m；

S4：钢筋笼的安装；

起吊钢筋笼并插入到桩孔内；钢筋笼分节制作，每节端头用∠75×75×5 角钢箍加强，同时在钢筋笼内环加强圈处用钢筋加焊“+”字形支撑，待钢筋笼起吊至孔口时，将“+”字形支撑割去；

S5，混凝土灌注；

导管插入到桩孔内，并通过导管将混凝土输送到桩孔内部，并且在浇筑过程中上提导管，直至混凝土表面达到设计标高。

2.根据权利要求1所述的一种环保的桩基施工方法，其特征在于：在所述S5的混凝土灌注中，由混凝土置换出来的桩孔内部的泥浆通过连通管流入到其它待钻钢护筒(1)内回收利用。

3.根据权利要求1所述的一种环保的桩基施工方法，其特征在于：在所述S5的混凝土灌注中，当混凝土表面达到设计标高后，继续浇筑混凝土，直至混凝土表面高于设计标高1m。

4.根据权利要求3所述的一种环保的桩基施工方法，其特征在于：在所述S5的混凝土灌注中，将混凝土超过设计标高的部分抽离至泥浆池作为废浆处理。

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