CN110331736B - 一种用于水中桩基施工的泥浆循环装置及相应施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水中桩基施工的泥浆循环装置，包括：母桩基护筒，所述母桩基护筒套设于母桩基外周；母桩钢套管，所述母桩钢套管设于母桩基护筒外周，母桩钢套管上开有第一开孔；子桩基护筒，所述子桩基护筒套设于子桩基外周，子桩基护筒上开有第二开孔；泥浆连通管，所述泥浆连通管设于第一开孔与第二开孔之间；泥浆输入泵与泥浆输出泵，所述泥浆输入泵设于母桩基护筒/子桩基护筒上方，泥浆输出泵设于母桩基护筒/母桩钢套管上方。本发明还公开了一种水中桩基施工工法。本发明有效地解决了桩基施工过程中的泥浆循环问题，克服了现有工艺带来的造价高、施工复杂、周期长以及环境污染等问题，为桥梁工程桩基的施工提供了重要保证。

Description

一种用于水中桩基施工的泥浆循环装置及相应施工工法

技术领域

本发明涉及水中桩基施工领域，尤其涉及一种用于水中桩基施工的泥浆循环装置及相应施工工法。

背景技术

随着我国经济建设脚步的加快，我国基础设施建设事业发展迅速。面对日益匮乏的土地资源，桥梁工程在工程建设中占的比重越来越高。在桥梁工程中，桩基施工是非常重要的一个组成部分，而水中桩基施工则是桥梁桩基施工过程中重难点。桩基成孔(包括清孔)及灌注过程中产生大量泥浆，如不能采取有效的措施对泥浆进行循环，造成泥浆外溢将严重污染河道。在施工过程中，采用传统的围堰施工和泥浆循环的方式，不仅造价高、施工复杂、施工周期长，还容易产生比较严重的污染问题。针对上述问题，研制出一种用于水中桩基施工的新型泥浆循环装置是十分有必要的。

经过对现有的技术文献检索发现，申请号为201420405174.1的中国发明专利公开了一种双层式水中桩基施工平台，结构如下：包括多根桩基护筒，桩基护筒为圆柱状，内部中空，每根桩基护筒上端设有多根牛腿柱，牛腿柱一端固定连接到桩基护筒上端的外壁，另一端向外斜向延伸，并在端部上方铺设辅助作业平台，两根桩基护筒之间垂直连接有泥浆循环管，桩基护筒外设有支撑柱，桩基护筒与支撑柱均竖直设置，桩基护筒的高度小于支撑柱的高度，支撑柱的顶端安装有机械作业平台，机械作业平台平行设置在辅助作业平台的上方，且在两者之间通过爬梯进行连接，机械作业平台上还设有钻机和清渣抓斗。上述专利文本中记载到，采用上述装置，可达到减少钢护筒长度的目的，节约了施工成本，提高了施工质量。然而，上述专利技术的侧重点主要在于水中桩基作业平台的设置，并未考虑到水中桩基泥浆循环的问题以及相邻桩基施工顺序问题。据此，目前急需一种用于水中桩基施工的新型泥浆循环装置及相应施工工法。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种用于水中桩基施工的新型泥浆循环装置及相应施工工法，旨在解决现有水中桩基施工时，因采用传统泥浆循环装置和施工工法，而带来的造价高、施工复杂、施工周期长以及环境污染等问题。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种用于水中桩基施工的泥浆循环装置，包括：

母桩基护筒，所述母桩基护筒套设于母桩基的外周；

母桩钢套管，所述母桩钢套管设于母桩基护筒的外周，并且，二者之间留有供泥浆填充的间隙；所述母桩钢套管的外周壁上开有连通母桩钢套管内外的第一开孔；

子桩基护筒，所述子桩基护筒套设于子桩基的外周，并且，子桩基护筒的外周壁上开有连通子桩基护筒内外的第二开孔；

泥浆连通管，所述泥浆连通管设于第一开孔与第二开孔之间，将母桩钢套管与子桩基护筒的内部相连通；

泥浆输入泵与泥浆输出泵，所述泥浆输入泵设于母桩基护筒/子桩基护筒的上方，泥浆输出泵设于母桩基护筒/母桩钢套管的上方。

作为本发明的优选方式之一，所述母桩基护筒与子桩基护筒的护筒直径为1.7m，并且，子桩基护筒顶端高出河道最高水位1.0m。

作为本发明的优选方式之一，所述子桩基护筒顶端高出水位的高度大于母桩基护筒顶端高出水位的高度。

作为本发明的优选方式之一，所述母桩钢套管的套管直径为2.5m，并且，母桩钢套管顶端高出河道最高水位0.8m。

作为本发明的优选方式之一，所述第一开孔与第二开孔的开孔直径均不小于30cm，并且，第二开孔孔心高出河道最高水位60cm。

作为本发明的优选方式之一，所述第二开孔孔心高出水位的高度大于第一开孔孔心高出水位的高度。

作为本发明的优选方式之一，所述泥浆连通管自第二开孔处朝第一开孔方向倾斜向下延伸，至将母桩钢套管与子桩基护筒的内部相连通。

作为本发明的优选方式之一，还包括泥浆池；所述泥浆输入泵与泥浆输出泵的末端均通过管道与所述泥浆池相连通。

一种基于上述泥浆循环装置的水中桩基施工工法，包括如下具体步骤：

(2)搭设水中桩基施工平台：

采用螺旋钢管+横向分配梁+贝雷片+桥面板的结构型式，搭设水中桩基施工平台及进出通道；

(2)设置桩基护筒：

采用GPS对桩位进行放样，并使用履带式打拔机进行打设就位；其中，根据设计情况及场地情况，选择一根桩基作为施工过程中的母桩基，其他桩基最为子桩基；将母桩基护筒设于母桩基外周，子桩基护筒设于子桩基外周，且要求母桩基护筒与子桩基护筒的入土深度均不小于2m；

(3)设置泥浆循环装置：

a.在母桩基护筒外侧设置母桩钢套管；

b.在母桩钢套管的第一开孔与子桩基护筒的第二开孔之间设置泥浆连通管，将二者相连通；所述泥浆连通管整体呈倾斜状，以使得后续施工过程中的泥浆自流至母桩钢套管内；

c.将泥浆输入泵设于母桩基护筒/子桩基护筒的上方，泥浆输出泵设于母桩基护筒/母桩钢套管的上方，准备就位；

(4)钻机就位及成孔：

钻机精确定位后，即可开始正常钻进；成孔后进行清孔，并通过准备就位的泥浆循环装置与设置在陆地上的泥浆池进行泥浆循环；

(5)桩基混凝土灌注：

钢筋笼安装完成后，进行二次清孔，接着进行桩基混凝土的灌注；其中，混凝土灌注前，还需将母桩钢套管内的泥浆排放完全；

(6)拆除泥浆循环装置：

桩基混凝土灌注完成，将母桩钢套管内的泥浆排放、清除干净后即可拆除母桩钢套管。

作为本发明的优选方式之一，桩基施工时，先行施工母桩基，完成母桩基的施工后再完成子桩基的施工；

其中，所述母桩基的施工方法如下：将泥浆输入泵与泥浆输出泵均设于母桩基护筒的上方，利用所述母桩基护筒为临时泥浆池与陆地上的泥浆池进行循环；

所述子桩基的施工方法如下：完成母桩基的施工后，将泥浆输入泵转至子桩基护筒的上方，将泥浆输出泵转至母桩钢套管的上方，利用所述母桩钢套管作为临时泥浆池与陆地上的泥浆池进行循环，以完成子桩基的施工。

作为本发明的优选方式之一，所述水中桩基施工平台为本领域常规设计。

本发明相比现有技术的优点在于：本发明的新型泥浆循环装置，充分利用水中桩基护筒，有效地解决了桩基施工过程中的泥浆循环的问题，克服了现有工艺带来的造价高、施工复杂、施工周期长以及环境污染等问题；采用本发明泥浆循环装置的施工工法，方法简单、经济、实用，在类似工程施工领域具有相当的借鉴价值，为桥梁工程桩基的施工提供了重要的技术保证。

附图说明

图1是实施例1中用于水中桩基施工的泥浆循环装置的整体结构示意图；

图2是图1中母桩基护筒、母桩钢套管、子桩基护筒与泥浆连通管之间的整体配合结构图；

图3是实施例2中水中桩基施工平台与泥浆循环装置在联用配合状态下的俯视剖切图；

图4是实施例2中水中桩基施工平台的正视剖切图。

图中：1为母桩基护筒，2为母桩钢套管，21为第一开孔，3为子桩基护筒，31为第二开孔，4为泥浆连通管，5为母桩基，6为子桩基，7为河道，8为水中桩基施工平台，81为平台用螺旋钢管，82为横向分配梁，83为贝雷片，84为桥面板。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1-2所示，本实施例的一种用于水中桩基施工的泥浆循环装置，包括母桩基护筒1、母桩钢套管2、子桩基护筒3、泥浆连通管4、泥浆输入泵(图中未标示)、泥浆输出泵(图中未标示)以及设置在陆地上的泥浆池(图中未标示)。其中，母桩基护筒套1设于母桩基5的外周。母桩钢套管2设于母桩基护筒1的外周，并且，二者之间留有供泥浆填充的间隙；母桩钢套管2的外周壁上开有连通母桩钢套管2内外的第一开孔21。子桩基护筒套3设于子桩基6的外周，并且，子桩基护筒3的外周壁上开有连通子桩基护筒3内外的第二开孔31。泥浆连通管4设于第一开孔21与第二开孔31之间，将母桩钢套管2与子桩基护筒3的内部相连通。泥浆输入泵设于母桩基护筒1/子桩基护筒3的上方，泥浆输出泵设于母桩基护筒1/母桩钢套管2的上方，泥浆输入泵与泥浆输出泵的末端均通过管道与泥浆池相连通。

进一步地，本实施例中，母桩基护筒1与子桩基护筒3的护筒直径为1.7m；并且，子桩基护筒3顶端高出河道7最高水位1.0m，母桩基护筒1顶端高出河道7最高水位的高度小于1.0m。

进一步地，本实施例中，母桩钢套管2的套管直径为2.5m；并且，母桩钢套管2顶端高出河道7最高水位0.8m。

进一步地，本实施例中，第一开孔21与第二开孔31的开孔直径均不小于30cm；并且，第二开孔31孔心高出河道7最高水位60cm，第一开孔21孔心高出河道7最高水位的高度小于60cm。泥浆连通管4自第二开孔处31朝第一开孔21方向倾斜向下延伸，至将母桩钢套管2与子桩基护筒3的内部相连通。

实施例2

本实施例的一种基于上述实施例1中泥浆循环装置的水中桩基施工工法：

一、应用工程及环境：

江苏宿迁某五台山大桥绑宽工程，上部结构采用5跨25m装配式预应力砼简支箱梁结构，下部结构采用桩柱式+盖梁的结构形式。桩基直径1.5m，墩柱直径1.3m，单座盖梁下方设2个桩柱，桩间距5.7m。全桥分为左右两幅，上跨濉河，共计8座墩柱位于水中，施工期间水深3.5m。

二、具体施工方法：

(1)搭设水中桩基施工平台8(本领域常规设计，如图3、图4所示)：

采用平台用螺旋钢管81(ψ820@10mm)+横向分配梁82(双拼I32工字钢)+贝雷片83+桥面板84(I14工字钢+8mm花纹钢板)的结构型式，搭设水中桩基施工平台8及进出通道；通道宽度9m，桩基施工平台宽度6m，桩基施工平台顶面高程水面1.5m。

(2)设置桩基护筒，如图1-2所示：

采用GPS对桩位进行放样，并使用履带式打拔机进行打设就位；桩基护筒直径1.7m，采用厚12mm的钢板卷制而成，护筒制作过程中在距顶端下方30cm处；

根据设计情况及场地情况，选择内侧桩基(临近既有桥梁侧)作为施工过程中的母桩基5，其他桩基最为子桩基6；将母桩基护筒1设于母桩基5外周，子桩基护筒3设于子桩基6外周，且要求母桩基护筒1与子桩基护筒3的入土深度均不小于2m(针对河床土质为粉质黏土)，子桩基护筒3顶端高出水位1.0m；护筒就位后，由技术人员对桩位进行复核，如桩位偏差不能满足相关要求，需及时进行调整。

(3)设置泥浆循环装置，如图1-2所示：

a.在母桩基护筒1外侧设置直径为2.5m的母桩钢套管2；母桩钢套管2采用厚度15mm钢板卷制而成，母桩钢套管2制作过程中在距顶端下方50cm处；单个套管长度6.5m，入土深度不小于2m，母桩钢套管2顶端高出河道7最高水位0.8m；

b.母桩钢套管2打设完成后，在母桩钢套管2的第一开孔21与子桩基护筒3的第二开孔31之间设置泥浆连通管4，将二者相连通；泥浆连通管4采用直径30cm的螺旋钢管，其整体呈倾斜状，以使得后续施工过程中的泥浆可自流至母桩钢套管2内；

c.将泥浆输入泵设于母桩基护筒1/子桩基护筒3的上方，泥浆输出泵设于母桩基护筒1/母桩钢套管2的上方，准备就位；

(4)钻机就位及成孔：

钻机精确定位后，即可开始正常钻进；参照桥梁桩基正常施工工艺流程，成孔后进行清孔等相关施工工艺流程；通过准备就位的泥浆循环装置与设置在陆地上的泥浆池进行泥浆循环；

(5)桩基混凝土灌注：

钢筋笼安装完成后，进行二次清孔；泥浆指标符合相关要求后，进行桩基混凝土的灌注；混凝土灌注前，将母桩钢套管2内的泥浆排放完全；

(6)拆除泥浆循环装置：

桩基混凝土灌注完成，将母桩钢套管2内的泥浆排放、清除干净后即可拆除母桩钢套管2。

进一步地，桩基施工时，先行施工母桩基5，完成母桩基5的施工后再完成子桩基6的施工；

其中，母桩基5的施工方法如下：将泥浆输入泵与泥浆输出泵均设于母桩基护筒1的上方，利用所述母桩基护筒1为临时泥浆池与陆地上的泥浆池进行循环；

子桩基6的施工方法如下：完成母桩基5的施工后，将泥浆输入泵转至子桩基护筒3的上方，将泥浆输出泵转至母桩钢套管2的上方，利用所述母桩钢套管2作为临时泥浆池与陆地上的泥浆池进行循环，以完成子桩基6的施工。

上述实施例提出了一种用于水中桩基施工的新型泥浆循环装置与相应施工工法，其充分利用水中桩基护筒，有效地解决了桩基施工过程中的泥浆循环的问题，弥补了已有工艺的不足和缺陷；采用上述泥浆循环装置与工法进行施工，简单、经济、实用，在类似工程施工领域具有相当的借鉴价值，为桥梁工程桩基的施工提供了重要的技术保证。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于泥浆循环装置的水中桩基施工工法，其特征在于，所述泥浆循环装置包括：

母桩基护筒，所述母桩基护筒套设于母桩基的外周；

母桩钢套管，所述母桩钢套管设于母桩基护筒的外周，并且，二者之间留有供泥浆填充的间隙；所述母桩钢套管的外周壁上开有连通母桩钢套管内外的第一开孔；

子桩基护筒，所述子桩基护筒套设于子桩基的外周，并且，子桩基护筒的外周壁上开有连通子桩基护筒内外的第二开孔；

泥浆连通管，所述泥浆连通管设于第一开孔与第二开孔之间，将母桩钢套管与子桩基护筒的内部相连通；

泥浆输入泵与泥浆输出泵，所述泥浆输入泵设于母桩基护筒/子桩基护筒的上方，泥浆输出泵设于母桩基护筒/母桩钢套管的上方；

所述水中桩基施工工法包括如下具体步骤：

（1）搭设水中桩基施工平台：

采用螺旋钢管+横向分配梁+贝雷片+桥面板的结构型式，搭设水中桩基施工平台及进出通道；

（2）设置桩基护筒：

采用GPS对桩位进行放样，并使用履带式打拔机进行打设就位；其中，根据设计情况及场地情况，选择一根桩基作为施工过程中的母桩基，其他桩基最为子桩基；将母桩基护筒设于母桩基外周，子桩基护筒设于子桩基外周，且要求母桩基护筒与子桩基护筒的入土深度均不小于2 m；

（3）设置泥浆循环装置：

a. 在母桩基护筒外侧设置母桩钢套管；

b. 在母桩钢套管的第一开孔与子桩基护筒的第二开孔之间设置泥浆连通管，将二者相连通；所述泥浆连通管整体呈倾斜状，以使得后续施工过程中的泥浆自流至母桩钢套管内；

c. 将泥浆输入泵设于母桩基护筒/子桩基护筒的上方，泥浆输出泵设于母桩基护筒/母桩钢套管的上方，准备就位；

（4）钻机就位及成孔：

钻机精确定位后，即可开始正常钻进；成孔后进行清孔，并通过准备就位的泥浆循环装置与设置在陆地上的泥浆池进行泥浆循环；

（5）桩基混凝土灌注：

钢筋笼安装完成后，进行二次清孔，接着进行桩基混凝土的灌注；其中，混凝土灌注前，还需将母桩钢套管内的泥浆排放完全；

（6）拆除泥浆循环装置：

桩基混凝土灌注完成，将母桩钢套管内的泥浆排放、清除干净后即可拆除母桩钢套管。

2.根据权利要求1所述的水中桩基施工工法，其特征在于，桩基施工时，先行施工母桩基，完成母桩基的施工后再完成子桩基的施工；

其中，所述母桩基的施工方法如下：将泥浆输入泵与泥浆输出泵均设于母桩基护筒的上方，利用所述母桩基护筒为临时泥浆池与陆地上的泥浆池进行循环；

所述子桩基的施工方法如下：完成母桩基的施工后，将泥浆输入泵转至子桩基护筒的上方，将泥浆输出泵转至母桩钢套管的上方，利用所述母桩钢套管作为临时泥浆池与陆地上的泥浆池进行循环，以完成子桩基的施工。