CN110374101B - 一种高承压裂隙水地层钻孔灌注桩护筒施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及灌注桩施工的技术领域，公开了一种高承压裂隙水地层钻孔灌注桩护筒施工方法，包括已设定位置的基桩、处于土层内的承压裂隙水层以及呈圆筒状的护筒，具体施工步骤如下：(1)、在基桩的位置勘察土层的情况，提前获悉承压裂隙水层的深度和厚度；(2)、对基桩的周围地表土层进行加固硬化；(3)、钻设第一桩孔，第一桩孔的深度小于承压裂隙水层的深度；(4)、沿第一桩孔下放护筒，直至护筒抵接第一桩孔的底部；(5)、对护筒施加压力，使护筒贯穿承压裂隙水层；(6)、自第一桩孔的底部竖直向下钻设第二桩孔，直至第一桩孔与第二桩孔的深度之和达到设计总深度。

Description

一种高承压裂隙水地层钻孔灌注桩护筒施工方法

技术领域

本发明专利涉及灌注桩施工的技术领域，具体而言，涉及一种高承压裂隙水地层钻孔灌注桩护筒施工方法。

背景技术

钻孔灌注桩施工技术是一种施工成本低、施工操作简单、无振动及噪音及挤土效应的混凝土技术；目前，钻孔灌注桩施工技术已被广泛应用到建筑工程施工领域，大量实践案例表明，钻孔灌注桩具有较高的安全性及较强的稳定性，即混凝土浆液渗透至土层深处，能使土层与灌注桩体紧密结合起来，从而使地基更加牢固可靠，同时灌注桩能够有效控制地基沉降，从而对土层产生压实效果；钻孔灌注桩对土层起着较好的渗透、压密及劈裂作用，且三者间的相互作用能使土层更加稳固。

岩溶地区钻孔灌注桩施工往往会因地质条件复杂而造成施工困难，特别是灌注基桩穿过基岩裂隙水承压水层时，由于水具有一定的承重能力，而水层上下都有完全不透水的水岩石层或轻度弱透水的岩石层，导致承压裂隙水通过钻孔形成上升通道，产生水头压力，涌出的水能迅速破坏孔壁、稀释泥浆并造成塌孔，同时对灌注混凝土产生的挤压、离析作用，降低灌注桩成桩质量。

现有技术中，常用的平衡钻孔内承压水水头的方式主要为调大泥浆比重以及增设护筒形成防护装置。调大泥浆比重意味着无用固相含量较高，容易造成附在孔壁的泥皮较厚，不但会使钻孔缩径,而且会引起孔壁水化崩塌、泥皮脱落；当承压裂隙水地层埋藏较深时，采用增设护筒防护装置会因为摩擦力的影响导致护筒回收不利，造成材料的严重浪费，且对设备要求较高，提高施工成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高承压裂隙水地层钻孔灌注桩护筒施工方法，旨在解决现有技术中，灌注桩施工完成后护筒回收不方便的问题。

本发明是这样实现的，一种高承压裂隙水地层钻孔灌注桩护筒施工方法，包括已设定位置的基桩、处于土层内的承压裂隙水层以及呈圆筒状的护筒，具体施工步骤如下：

(1)、在所述基桩的位置勘察土层的情况，提前获悉所述承压裂隙水层的深度和厚度；

(2)、对所述基桩的周围地表土层进行加固硬化；

(3)、钻设第一桩孔，所述第一桩孔的深度小于所述承压裂隙水层的深度；

(4)、沿所述第一桩孔下放所述护筒，直至所述护筒抵接所述第一桩孔的底部；

(5)、对所述护筒施加压力，使所述护筒贯穿所述承压裂隙水层；

(6)、自所述第一桩孔的底部竖直向下钻设第二桩孔，直至所述第一桩孔与所述第二桩孔的深度之和达到设计总深度；

(7)、沿所述第一桩孔与所述第二桩孔的方向下放钢筋笼，往所述第二桩孔内灌注混凝土，直至混凝土超过所述承压裂隙水层的深度，将所述护筒拔出，继续灌注混凝土，直至混凝土进入所述第一桩孔且达到设计高度。

进一步地，在所述步骤(3)中，所述第一桩孔的中心轴与所述基桩的中心轴重合，重合偏差小于3‰。

进一步地，所述第一桩孔的直径大于所述基桩的直径，所述护筒的直径大于所述基桩的直径而小于所述第一桩孔的直径，所述护筒的长度大于所述承压裂隙水层的厚度。

进一步地，在所述步骤(4)中，下放的所述护筒的外表面的上部焊接有两个套环，两个所述套环呈对角布置，且所述套环与钢筋条的一端呈固定布置，所述钢筋条的另一端朝向地面延伸，且高出地面。

进一步地，所述护筒的顶面圆周中心与设定的所述基桩的中心轴偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1％。

进一步地，在所述步骤(5)中，通过动力头驱动器驱动所述护筒向下移动，所述动力头驱动器包括动力头，所述动力头抵接所述护筒，且进行正反转搓动，使所述护筒切入所述承压裂隙水层。

进一步地，在所述步骤(6)中，所述第二桩孔的直径小于所述第一桩孔的直径，且与所述基桩的直径相等。

进一步地，在钻设所述第二桩孔时，往所述第二桩孔内同步注入泥浆。

进一步地，在所述步骤(7)中，在灌注混凝土之前进行成孔检查，对所述第一桩孔和所述第二桩孔的深度、直径、位置以及垂直度进行检查。

与现有技术相比，本发明提供的一种高承压裂隙水地层钻孔灌注桩护筒施工方法，具有以下有益效果：

(1)、通过提前在承压裂隙水地层埋设护筒，避免了承压水从第一桩孔和第二桩孔的内侧壁涌出，破坏孔壁，保证钻孔灌注桩成桩质量，而且护筒长度和强度可根据承压裂隙水地层进行选择，并在灌注混凝土后能够回收利用，从而降低施工成本；

(2)、通过前期的勘察工作，可以提前获悉承压裂隙水层位置，确定第一桩孔深度，并根据勘察的情况设计护筒的长度和强度，可以更有效的平衡承压裂隙水地层水头压力，并防止出现桩孔坍塌，同时节约了护筒的成本；

(3)、先钻设第一桩孔有利于下放护筒，减少了护筒切入地层的时间，在保证成桩质量的同时降低了施工难度、提高了施工效率及减少了施工成本；

(4)、在第一桩孔内下放护筒，再将护筒贯穿承压裂隙水层，避免了护筒从地面开始压入土层而造成摩擦力过大导致护筒难以取出、难以回收利用的问题，在混凝土灌注至承压裂隙水层以上一定高度时护筒可回收利用，解决灌注桩施工完成后护筒回收不方便的问题，降低了施工成本，经济效益明显。

附图说明

图1是本发明提供的一种高承压裂隙水地层钻孔灌注桩护筒施工方法的施工流程示意图；

图2是本发明提供的一种高承压裂隙水地层钻孔灌注桩护筒施工方法的结构剖切示意图；

图3是本发明提供的一种高承压裂隙水地层钻孔灌注桩护筒施工方法的护筒的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照图1-3所示，为本发明提供的较佳实施例。

本实施例提供的一种高承压裂隙水地层钻孔灌注桩护筒施工方法，用于解决灌注桩施工完成后护筒回收不方便的问题。

一种高承压裂隙水地层钻孔灌注桩护筒施工方法，包括已设定位置的基桩1、处于土层内的承压裂隙水层2以及呈圆筒状的护筒3，具体施工步骤如下：

(1)、在基桩1的位置勘察土层的情况，提前获悉承压裂隙水层2的深度和厚度；

(2)、对基桩1的周围地表土层进行加固硬化；

(3)、钻设第一桩孔4，第一桩孔4的深度小于承压裂隙水层2的深度；

(4)、沿第一桩孔4下放护筒3，直至护筒3抵接第一桩孔4的底部；

(5)、对护筒3施加压力，使护筒3贯穿承压裂隙水层2；

(6)、自第一桩孔4的底部竖直向下钻设第二桩孔5，直至第一桩孔4与第二桩孔5的深度之和达到设计总深度；

(7)、沿第一桩孔4与第二桩孔5的方向下放钢筋笼，往第二桩孔5内灌注混凝土，直至混凝土超过承压裂隙水层2的深度，将护筒3拔出，继续灌注混凝土，直至混凝土进入第一桩孔4且达到设计高度。

上述的一种高承压裂隙水地层钻孔灌注桩护筒施工方法，具有以下有益效果：

(1)、通过提前在承压裂隙水地层埋设护筒3，避免了承压水从第一桩孔4和第二桩孔5的内侧壁涌出，破坏孔壁，保证钻孔灌注桩成桩质量，而且护筒3长度和强度可根据承压裂隙水地层进行选择，并在灌注混凝土后能够回收利用，从而降低施工成本；

(2)、通过前期的勘察工作，可以提前获悉承压裂隙水层2位置，确定第一桩孔4深度，并根据勘察的情况设计护筒3的长度和强度，可以更有效的平衡承压裂隙水地层水头压力，并防止出现桩孔坍塌，同时节约了护筒3的成本；

(3)、先钻设第一桩孔4有利于下放护筒3，减少了护筒3切入地层的时间，在保证成桩质量的同时降低了施工难度、提高了施工效率及减少了施工成本；

(4)、在第一桩孔4内下放护筒3，再将护筒3贯穿承压裂隙水层2，避免了护筒3从地面开始压入土层而造成摩擦力过大导致护筒3难以取出、难以回收利用的问题，在混凝土灌注至承压裂隙水层2以上一定高度时护筒3可回收利用，解决灌注桩施工完成后护筒3回收不方便的问题，降低了施工成本，经济效益明显。

在步骤(3)中，第一桩孔4的中心轴与基桩1的中心轴重合，重合偏差小于3‰。

第一桩孔4的中心轴与基桩1的中心轴重合，保证灌注的混凝土凝固成桩后的灌注桩与基桩1同轴心，使得基桩1可以最大化承受灌注桩的重力，提高灌注桩的稳定性。

第一桩孔4的直径大于基桩1的直径，护筒3的直径大于基桩1的直径而小于第一桩孔4的直径，护筒3的长度大于承压裂隙水层2的厚度。

第一桩孔4采用旋挖钻机钻设，且孔径至少大于基桩1直径20cm；护筒3的直径小于第一桩孔4的直径，也方便下放护筒3，由于护筒3贯穿承压裂隙水层2，且护筒3的长度大于承压裂隙水层2的厚度，保证承压裂隙水层2中的承压水不会从护筒3与土层的间隙流入桩孔。

在步骤(4)中，下放的护筒3的外表面的上部焊接有两个套环31，两个套环31呈对角布置，且套环31与钢筋条32的一端呈固定布置，钢筋条32的另一端朝向地面延伸，且高出地面。

护筒3的外表面的上部焊接有两个套环31，两个套环31呈对角布置，且套环31与钢筋条32的一端呈固定布置，通过钢筋高出地表或固定于孔口围堰，以方便利用钢筋来回收护筒3，因此，在混凝土灌注至高承压裂隙水层2以上一定高度时护筒3可回收利用，降低了施工成本，经济效益明显。

护筒3的顶面圆周中心与设定的基桩1的中心轴偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1％；避免护筒3因为倾斜度过大而无法完全贯穿承压裂隙水层2，且倾斜的护筒3对于后续钻设第二桩孔5会造成干扰甚至导致第二桩孔5钻设失败。

在步骤(5)中，通过动力头驱动器驱动护筒3向下移动，动力头驱动器包括动力头，动力头抵接护筒3，且进行正反转搓动，使护筒3切入承压裂隙水层2。

动力头驱动器还包括加压油缸，通过加压油缸驱动动力头向下移动，对护筒3施加压力迫使护筒3贯穿承压裂隙水层2，动力头正反转搓动，使护筒3更加容易切入承压裂隙水层2。

在步骤(6)中，第二桩孔5的直径小于第一桩孔4的直径，且与基桩1的直径相等；第二桩孔5的直径与基桩1的直径基本相等，使得旋挖钻机在钻设第二桩孔5时可以轻易穿过第一桩孔4和护筒3。

在钻设第二桩孔5时，往第二桩孔5内同步注入泥浆。

钻设第二桩孔5时，注入泥浆使得泥浆可以保护桩孔的孔壁，避免孔壁坍塌而破坏桩孔的形状。

在步骤(7)中，在灌注混凝土之前进行成孔检查，对第一桩孔4和第二桩孔5的深度、直径、位置以及垂直度进行检查。

第一桩孔4和第二桩孔5钻设完成后，需要进行成孔检查，保证最终的桩孔符合设计要求，避免由于桩孔不符合要求而导致混凝土浪费，且延误施工进度和效率。

一种高承压裂隙水地层钻孔灌注桩护筒施工方法，具体施工步骤如下：

步骤1：在设定的基桩1位置钻设第一桩孔4。

本实施例中，第一桩孔4采用旋挖钻机钻设，且孔径至少大于基桩1直径20cm。在进行钻设前，进行勘探工作，提前获悉承压裂隙水层2位置以及厚度，通过勘探得到的承压裂隙水层2位置确定旋挖机钻设深度。

具体地，设定基桩1位置以及延长桩位前后中心线，将主机放在孔口边预定位置上，校正旋挖钻机上的钻头，以使旋挖钻机钻头的中心轴线与基桩1位置的中心轴线重合，孔口位置进行一定的硬化，以免在钻进过程中产生位移或沉陷；启动钻机，使钻头沿设定基桩1位置垂直地自上而下进行钻设，当钻机钻设至离承压裂隙水层2一定距离时停止钻设，一定距离根据承压裂隙水层2水头压力进行确定。

为后续埋设护筒3，在钻设过程中需严格控制桩身垂直度，第一桩孔4中心轴线桩身垂直度偏差不大于3‰。

步骤2：预埋设护筒3。

本实施例中，护筒3直径大于基桩1桩径但小于第一桩孔4的直径，护筒3至少长于承压裂隙水层2厚度，护筒3上部对角分别焊接一个套环31，套环31与钢筋链接，钢筋高出地表或固定于孔口围堰，以便后续回收。

本实施例中，护筒3利用动力头反正转搓动和加压油缸加压使护筒3切入承压裂隙水层2。

具体地，首先将护筒3沿第一桩孔4下放，并在护筒3上部设置套环31，下放至套环31刚好没入孔口，采用钢筋与套环31相连，继续下放护筒3，直至抵达第一桩孔4的底部。然后通过动力头驱动器利用动力头反正转搓动和加压油缸加压使护筒3切入承压裂隙水层2，直至护筒3穿过承压裂隙水层2，为保证后续施工，钢护筒3顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1％。

步骤3：钻设第二桩孔5，直至第二桩孔5钻设至设计深度。

本实施例中，第二桩孔5采用旋挖钻机钻设，旋挖钻机沿第一桩孔4的底部继续钻设，因此，第二桩孔5孔径小于第一桩孔4的孔径且与基桩1桩径大致相等。具体地，校正旋挖机钻机上的钻头的中心轴线，以使旋挖机钻头的中心轴线与基桩1位置的中心轴线重合，然后沿第一桩孔4下放旋挖机钻头至第一桩孔4底部，启动旋挖钻机，使旋挖机钻头自上而下垂直地钻设第二桩孔5，直至钻设至设计深度。

本实施例中，在钻设第二桩孔5的同时，应注入相应指标的泥浆，指标应按钻孔方法和地质情况确定。

步骤4：在第一桩孔4和第二桩孔5中灌注混凝土并回收护筒3。

本实施例中，在进行灌注之前应进行成孔检查，按照水下灌注混凝土施工的方法进行测孔工作，对孔深、孔径、孔壁、垂直度等进行检查；当混凝土灌注至高承压裂隙水层2以上一定高度时，拔出护筒3。

具体地，当钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查，确保桩身垂直度偏差不大于3‰，确认满足设计要求后，进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作；吊放钢筋笼并进行水下灌注混凝土，随孔内混凝土的上升，当混凝土灌注至高承压裂隙水层2以上一定高度时，停止灌注，并使用汽车吊拔出护筒3，护筒3拔出后，继续灌注混凝土至设计桩顶标高。

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 (1)

1.一种高承压裂隙水地层钻孔灌注桩护筒施工方法，其特征在于，包括已设定位置的基桩、处于土层内的承压裂隙水层以及呈圆筒状的护筒，具体施工步骤如下：

(1)、在所述基桩的位置勘察土层的情况，提前获悉所述承压裂隙水层的深度和厚度；

(2)、对所述基桩的周围地表土层进行加固硬化；

(3)、钻设第一桩孔，所述第一桩孔的深度小于所述承压裂隙水层的深度；

(4)、沿所述第一桩孔下放所述护筒，直至所述护筒抵接所述第一桩孔的底部；

(5)、对所述护筒施加压力，使所述护筒贯穿所述承压裂隙水层；

(6)、自所述第一桩孔的底部竖直向下钻设第二桩孔，直至所述第一桩孔与所述第二桩孔的深度之和达到设计总深度；

(7)、沿所述第一桩孔与所述第二桩孔的方向下放钢筋笼，往所述第二桩孔内灌注混凝土，直至混凝土超过所述承压裂隙水层的深度，将所述护筒拔出，继续灌注混凝土，直至混凝土进入所述第一桩孔且达到设计高度；

所述第一桩孔的直径大于所述基桩的直径，所述护筒的直径大于所述基桩的直径而小于所述第一桩孔的直径，所述护筒的长度大于所述承压裂隙水层的厚度；

在所述步骤(4)中，下放的所述护筒的外表面的上部焊接有两个套环，两个所述套环呈对角布置，且所述套环与钢筋条的一端呈固定布置，所述钢筋条的另一端朝向地面延伸，且高出地面；

在所述步骤(5)中，通过动力头驱动器驱动所述护筒向下移动，所述动力头驱动器包括动力头，所述动力头抵接所述护筒，且进行正反转搓动，使所述护筒切入所述承压裂隙水层；

所述动力头驱动器还包括加压油缸，通过所述加压油缸驱动所述动力头向下移动，对所述护筒施加压力迫使所述护筒贯穿所述承压裂隙水层；

在所述步骤(3)中，所述第一桩孔的中心轴与所述基桩的中心轴重合，重合偏差小于3‰；

所述护筒的顶面圆周中心与设定的所述基桩的中心轴偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1％；

在所述步骤(6)中，所述第二桩孔的直径小于所述第一桩孔的直径，且与所述基桩的直径相等；

在钻设所述第二桩孔时，往所述第二桩孔内同步注入泥浆；

在所述步骤(7)中，在灌注混凝土之前进行成孔检查，对所述第一桩孔和所述第二桩孔的深度、直径、位置以及垂直度进行检查。

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