CN110387879B - 一种液压振动锤击沉管的混凝土灌注桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压振动锤击沉管的混凝土灌注桩施工方法。该施工方法包括以下步骤：1)测量放线；2)套管沉入；3)旋挖装置钻孔；4)安装钢筋笼；5)第一次灌注混凝土：通过灌注导管向所有所述钢筋笼的灌注桩孔内灌注混凝土至孔口，对所述灌注导管的上部分进行拆除，保留所述灌注导管的下部分在桩身混凝土内，所述灌注导管的下部分的长度控制在4m～8m，并把所述灌注导管固定在所述套管，开启所述液压振动锤振动并向上向上拔出所述套管，当所述套管管顶标高与地面标高之差为3m～5m时，停止拨出和振动，并固定所述套管，完成第一次混凝土灌注；6)第二次灌注混凝土；7)套管拔出。该施工方法施工稳定性好、施工效率高且施工成本低。

Description

一种液压振动锤击沉管的混凝土灌注桩施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程桩基础施工技术领域，更具体地说，本发明涉及一种液压振动锤击沉管的混凝土灌注桩施工方法。

背景技术

沉管灌注桩是土木建筑工程中众多类型桩基础中的一种，其采用与桩的设计尺寸相适应的钢管(即套管)，在端部套上桩尖后沉入土中后，在套管内吊放钢筋骨架，然后边浇筑混凝土边振动或锤击拔管，利用拔管时的振动捣实混凝土而形成所需要的灌注桩。这种施工方法常用于存在地下水、流砂、淤泥的环境。

传统的沉入混凝土预制桩的施工方法有锤击沉桩法和静压沉桩法。但是，锤击沉桩法在沉桩过程中噪声高，振动大，油烟多和油污飞溅，进而在城区的住宅群及公共建筑群等施工受到很大限制；而静压沉桩法采用的压桩设备和配重较笨重，桩底沉渣厚度较难控制，施工稳定性差，施工效率低，且成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种施工稳定性好、施工效率高且施工成本低的一种液压振动锤击沉管的混凝土灌注桩施工方法。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种液压振动锤击沉管的混凝土灌注桩施工方法，包括以下步骤：

1)测量放线：对施工段内进行测量放线，确定灌注桩施工位；

2)套管沉入：采用起重装置吊起液压振动锤，所述液压振动锤夹住套管，并向所述灌注桩施工位中将套管压入土质地基中直至中风化岩层，压入过程中，根据土壤种类调整液压振动锤的偏心力矩；

3)旋挖装置钻孔：对所述套管所在位置进行清理，并在套管内旋挖钻孔取土，直至灌注桩设定深度，形成灌注桩孔；

4)安装钢筋笼：向所述灌注桩孔内安放钢筋笼；

5)第一次灌注混凝土：通过灌注导管向所有所述钢筋笼的灌注桩孔内灌注混凝土至孔口，对所述灌注导管的上部分进行拆除，保留所述灌注导管的下部分在桩身混凝土内，所述灌注导管的下部分的长度控制在4～8m，并把所述灌注导管固定在所述套管，开启所述液压振动锤振动并向上拔出所述套管，当所述套管管顶标高与地面标高之差为 3m～5m时，停止拔出和振动，并固定所述套管，完成第一次混凝土灌注；

6)第二次灌注混凝土：通过灌注导管向所述灌注桩孔内缓慢灌注混凝土至孔口，控制灌注导管在混凝土的高度为1.5m～3.5m，当混凝土顶部标高与套管顶部标高的之差为100mm～300mm时，停止灌注混凝土，完成第二次混凝土灌注；

7)套管拔出：开启所述液压振动锤振动并向上完全拔出所述套管，即完成混凝土灌注桩施工。

在其中一个实施例中，所述套管沉入的步骤具体包括：1)选择振动频率，在偏心矩为零时启动所述液压振动锤；2)在偏心力矩为最大偏心力矩的10％～20％时起振；3)逐级调节按最大偏心力矩的30％～40％递增激振力；4)在停止振动前使偏心力矩自动回零。

在其中一个实施例中，步骤3)中先通过螺旋钻清理所述套管内地下水位上方的渣土，再通过旋挖钻机清理所述灌注桩孔内渣土。

在其中一个实施例中，所述灌注导管与所述套管通过弹性连接绳固定，所述弹性连接绳的长度为0.4m～0.8m。

在其中一个实施例中，所述套管为直径为13m～25m、高度15m～45m的钢圆筒。

在其中一个实施例中，所述液压振动锤的数量有多个，多个所述液压振动锤通过同步器组成振动系统。

在其中一个实施例中，所述液压振动锤拔出速度为0.3m/min～1m/min。

在其中一个实施例中，所述液压振动锤是采用偏心力矩可调式液压振动桩锤。

在其中一个实施例中，所述液压振动锤的电动机功率为5KW～50KW，偏心力矩为10n.m～100n.m，激振力为10KN～50KN，振动频率为25Hz～60Hz。

本发明至少包括以下有益效果：

该液压振动锤击沉管的混凝土灌注桩施工方法采用液压振动锤将钢管打入土质地基中直至中风化岩层，用旋挖钻机取走钢管中的土并钻凿至桩底标高，在钢管中下钢筋笼浇筑混凝土成桩。该液压振动沉管钻孔灌注桩结合了沉管灌注桩与钻孔灌注桩的优点，钻孔桩灌注是将桩内的土清出，沉管灌注桩是把桩内的土挤向桩周边，而振动液压沉管灌注桩将桩内的土清出，并通过套管护壁比钻孔桩的泥浆护壁速度更快对环境的污染更小。该施工方法施工快速，且噪音低；对周围环境没有共振影响、可高速沉、拔钢护筒，不会毁坏钢护筒；而且可以很好地配合起重机进行施工，增加施工的灵活性；套管可以重复利用，极大地节省了施工成本；且相比其他护壁方式，速度快，成孔周期短，不占用钻机工作时间，提高了钻机的工作效率，接点强度高，整体性强，只要按照要求操作，使用安全可靠。因此，该施工方法施工稳定性好、施工效率高且施工成本低。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的液压振动锤击沉管的混凝土灌注桩施工方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，并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，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供一种液压振动锤击沉管的混凝土灌注桩施工方法，包括以下步骤：

S11：测量放线。对施工段内进行测量放线，确定灌注桩施工位。

项目场地自上而下揭露主要地层为：素填土、粉砂、黏土、中砂、砾砂、碎石、中砂、混碎石黏土、红粘土及不同风化程度的基岩。岩性岩相变化大，且力学性质差异较大。由于本场地大多数钻孔揭露有溶洞，属岩溶地基，表层风化溶蚀程度不均匀，综合评定为不均匀地基。本场地钻孔见洞隙率37.10％及线岩溶率47.38％，综合评价场地为强发育岩溶场地。溶洞为全充填或半充填溶洞，洞内由软塑的红黏土、溶蚀的石灰岩碎块、碎屑及其混杂物填充。经勘察测量，本场地地下水与海连通，地下水水位埋深5.04～7.34m，稳定水位标高在-0.25～0.54m。

具体地，结合曲线地形，经参数计算后，用水准仪前方交会控制管桩平面误差及桩身垂直度偏差。交会参数需提前进行计算，经纬仪竖丝均与桩身左侧相切，所成夹角控制在60°～120°之间。锤身粘贴刻度尺，通过水准仪控制停锤标准。测定桩孔位置并用圆钢标记，画出白灰线。以桩孔圆圈为准与钢管对中，将控制线引出桩孔外一米,从两个垂直方向用吊锤校验和控制套管垂直度。

S12：套管沉入。采用起重装置吊起液压振动锤，该液压振动锤夹住套管，并向该灌注桩施工位中将套管压入土质地基中直至中风化岩层，压入过程中，根据土壤种类调整液压振动锤的偏心力矩。可选地，该液压振动锤的数量有多个，多个该液压振动锤通过同步器组成振动系统。

灌注砼桩施工时，设计图纸常常要求桩端的持力层为岩石且必须进入该岩层一定深度。岩层深埋地下，情况极其复杂，判断是否进入持力层不仅重要而且有一定难度。如果判断不准，不仅是影响工程造价，还将会对单桩承载力产生影响，甚至造成工程的结构安全隐患。在整个桩基施工前，甲方、乙方、监理、勘察设计应一起确定桩基持力层基岩判定原则，制定相关标准。仔细阅读工程地质勘探资料，绘制出每个桩体持力层顶端标高等高线，待施工中钻孔深度达到等高线附近时可进行判别。由于等高线为根据钻孔资料推测绘制而成，当持力层岩面起伏较大时可能相差较大。认真进行钻孔记录，详细了解钻进情况。根据现场观察，桩基入岩后往往钻进较平稳，不会出现跳钻、别钻现象，钻进速率在强风化层中一般为20cm/h～50cm/h，在中风化层中为<20cm/h。钻进速率一般与桩机型号及钻头种类、钻头磨损程度有关。仔细检查岩样(钻进返渣)。强风化层岩样一般棱角不明显，多为次棱及次圆形，粒径一般5～12cm，硬度较低，矿物风化蚀变较强，多见石英及长石颗粒；中风化层岩样多为棱角形及刃角形，粒径3～8cm，硬度较高，矿物较新鲜。碎石层岩样一般成份较杂。

可选地，该套管为直径为13m～25m、高度15m～45m的钢圆筒。首先将履带吊配设于护筒平面，借助千斤顶把定位架牢固于钢圆筒，再借助更重的履带吊、双联振动锤进行再次夯打，使其到预测的标高。施打期间需要时刻观察护筒的位置、垂直程度，参照测量数据进行科学地指挥、调度。

沉桩过程中，陆地后方配备两台经纬仪对桩位平面位置、桩身垂直度进行控制，发现偏差，采用动中纠偏的方式进行纠正，避免纠正过力造成桩身的破坏。振动锤身上标注刻度，沉桩过程中采用水准仪对照振动锤标注刻度，推算控制桩底高程。

在其中一个实施例中，该套管沉入的步骤具体包括：1)选择振动频率，在偏心矩为零时启动该液压振动锤；2)在偏心力矩为最大偏心力矩的10％～20％时起振；3)逐级调节按最大偏心力矩的30％～40％递增激振力；4)在停止振动前使偏心力矩自动回零。

该液压振动锤通过液压动力源使液压马达做机械旋转运动，从而实现振动箱内每组成对的偏心轮以相同的角速反向旋转。这两个成对的偏心轮旋转产生的离心力，在转轴中心连线方向的分量在同一时间内相互抵消，而在转轴中心连线垂直方向的分量则相互叠加并最终形成桩(管)激振力。

振动打桩锤是利用一对或多对偏心块反向旋转产生的离心力，在水平方向上互相抵消、垂直方向上相互迭加而形成简谐激振力来工作，其力幅可表示为：F₀＝β₀ω²。式中:β₀是一个综合系数(N2s²)，与偏心块质量矩等因素相关；ω＝2πf是桩锤振动圆频率(rad/s)；f是振动频率(Hz)。可见，对给定非可变偏心质量矩的桩锤，激振力幅与振动频率的平方成正比。在转速一定的情况下，偏心力矩越大，则振幅越大。此外，激振器的偏心力矩越大，系统消耗功率越大。假如偏心力矩不可调，则振动锤始终工作在最大偏心力矩的情况下，当土质条件变化时，偏心力矩不能及时调整,势必造成能量的浪费，使沉桩效率低下。从功率消耗的角度来讲,在满足土质所要求的条件下,偏心力矩越小越好。并且，从振动锤的振动对自身以及周围建筑物造成的影响来说,同样是偏心力矩越小越好,也即振幅越小越好。可选地，该液压振动锤是采用偏心力矩可调式液压振动桩锤。

在振动打、拔桩中，振动打、拔桩的作用和土壤中桩的强制位移量即振幅有关。振幅小于土壤的弹性压缩量时,在打桩时使桩前端地基发生剪切破坏和塑性变形的力不足，而仅仅是提高了土壤的内能，桩的贯入是不可能的；而在拔桩时仅仅产生桩周边土壤的弹性剪切变形，在这种情况下是不可能克服桩和土壤的摩擦阻力的，这一点已由试验所确认。要克服桩周面的摩擦阻力及桩的前端阻力，并使桩贯入,桩的振幅应大于由土质所确定的弹性位移量，该最小振幅成为所需的最小振幅。从理论上来讲，我们在进行打、拔桩作业时，只要我们能够根据土质确定出所需的最小振幅,我们即可以确定出所需的偏心力矩。在偏心力矩可调的情况下，确定出偏心力矩的合理工作范围，即可达到高效率沉、拔桩的目的。

对于单桩，连接部分无阻力，考虑打桩时最小振幅与桩前端地基的硬度成比例，则最小振幅的计算式由标准试验贯入数即N值给出，土壤N值如下：很疏松砂土0～4，软粘土2～4，疏松砂土4～10，中等硬度粘土4～8，中等密度砂土10～30，硬粘土8～15，密实砂土30～50，很硬的粘土15～30，很密实砂土735，非常硬的粘土730。对于砂质土：Amin＝(0.8N+1)^(1/2)，对于粘土、淤泥土：Amin＝(1.6N+1)^(1/2)；式中:Amin—最小振幅，mm。

最小振幅是实现沉拔桩的必要条件，而振幅A与偏心力矩M之间存在着一定的关系。在实际施工中,该最小振幅与偏心力矩之间的关系可以简单的由下式来表示，即M≥QA_min。式中:Q—振动锤和桩的总重,kg。由此，我们可以根据所确定的最小振幅的数值，来确定所需偏心力矩的大小，然后利用调幅机构的调节将偏心力矩调整至合适的工作范围，提高沉桩的效率。故，压入过程中，根据土壤种类调整液压振动锤的偏心力矩。

具体地，在其中一个实施例中，该液压振动锤的电动机功率为5KW～50KW，偏心力矩为10n.m～100n.m，激振力为10KN～50KN，振动频率为25Hz～60Hz。按振动频率大小，振动桩锤可分为低频(＜15Hz)、中频(15～25Hz)、高频(25～60Hz)和超高频(＞60Hz)四种。可选地，该液压振动锤的频率为25Hz～60Hz。由于在一定的时间内荷载作用次数多得多，液压高频振动桩锤不但能使土体扰动软化速率和打桩工效得到提高，而且还能降低施工振动和噪声对周围环境的影响。在用液压振动锤沉桩的过程中，设备的最合理参数必须时刻变化，这就表明：最合理的振幅和激振力，要根据桩和地层条件的相互关系随时调节才能实现，采用最合理的参数运行设备，不仅会使电能消耗减少，还能减轻振动的影响。

液压振动锤由上到下依次为吊缆、减振横梁、隔振器、激振器、夹桩器、基桩。上部吊缆与固定装置(打桩机架或吊机等)连接，其受力大小对施工安全以及桩锤系统的动力响应将会产生影响。减振横梁与激振器之间的隔振器一般是橡胶块，目的是抑制下方激振器产生的强烈振动传到上方横梁而有害于液压管线和吊挂设备。激振器中成对设置旋转偏心块，通过绕经减振横梁的高压油管实现液压驱动。夹桩器用以将桩锤固定连接于预制桩或钢管桩的顶端，继而可将桩锤振动有效地桩身以及周围土中传递等。

从保护液压管线及吊装设备和有利于对基桩的振拔工效综合考虑，液压振动锤应处于吊挂状态，桩锤激振器与减振横梁之间的连接刚度宜尽可能地选用较低数值；在吊挂状态和目前常见上限频率之内工作时，桩锤激振器和减振横梁幅频曲线存在峰点，振拔桩施工可在其附近优化选用工作振动频率，而并非振动频率越高越好；在对既有基桩振拔施工中，因桩－土界面不断软化，桩锤激振器和减振横梁振动的幅频曲线会逐渐变化，在施工中应对桩锤系统振动进行监测并由此对桩锤工作频率进行调整，以获得更好的施工效率。

具体地，采用起重机吊起液压振动锤，让其夹具夹住钢护筒上口，将钢护筒吊至桩位，刚开始沉入依靠重力将钢护筒沉入桩孔。当钢护筒不自沉时，在钢护筒“十字线”方向上架设仪器进行垂直度控制，利用起重机调整找正钢护筒后。开始低频率振动钢护筒，待钢护筒垂直下沉1/3后，增大振动频率加快下放起重机钢丝绳，保证吊绳不受力。在沉入过程中，如果钢护筒发生倾斜，则将钢护筒拔起，纠正倾斜后再继续沉入。当钢护筒下沉到基岩面时不再下沉，钢护筒沉入工作结束。

钢护筒沉入前应参照一桩一孔地勘报告土层厚度及岩面标高调配钢护筒长度，避免护筒长度不足和护筒露出地面过高。沉入到岩面时不能强行沉入岩层，避免钢护筒应力过大造成钢护筒变形破坏。钢护筒孔内清土完成后如钢护筒还未沉入到岩层应二次复沉到岩面。

可选地，桩体倾斜度需控制在1/75的范围内,若超出需及时纠偏，避免累计偏差；桩体线性需控制在轴线偏差±15cm以内，若超出需及时纠偏，避免累计偏差；当钢板桩经过持续振动时穿透率低于100mm/min或钢板桩有明显的损伤时，停止沉桩。

S13：旋挖装置钻孔。对该套管所在位置进行清理，并在套管内旋挖钻孔取土，直至灌注桩设定深度，形成灌注桩孔。随着旋挖的进行，必须动态查看挖出的渣土，而且要形成数据记录，如果和地质资料出入较大，必须加以调整。

在一个实施例中，先通过螺旋钻清理该套管内地下水位上方的渣土，再通过旋挖钻机清理该灌注桩孔内渣土。

具体地，先用螺旋钻清理钢套管内地下水位上方干渣土,再用旋挖钻机清理孔内渣土, 让旋挖机钻头对准钢护筒中心，调整好钻杆垂直度，进行钻孔取土。

并在套管内旋挖钻孔取土，直至灌注桩设定深度。再准备液压定位导向架，则要开始施打钢管桩。将润滑物涂在锁口处，以此来确保钢板桩顺利施打，而且还要将螺栓添加在锁扣底，用来预防打桩操作中其他干扰物的入侵。分别借助于260t和130t的履带吊来吊动钢管桩，立柱之后，借助定位导架，逐渐地将钢管桩添加到导向架龙口，并逐渐低放到护筒中，并测出、调节钢管桩，防止位置发生偏移，待其稳定定位后，可以松钩，并松开立柱所用的钢丝绳。插桩成功，借助于履带吊举起液压振动锤，使其到桩顶部，借助于望远镜来动态查看振动锤若干液压钳和钢管桩之间是否牢固贴紧，确认贴紧则可以加紧液压钳，并让测量员来观测、调整钢管桩的平面位置是否小于5cm，垂直度是否在1/300以下。施打操作中，可以先点振从而确保桩垂直，等到桩体在土体下方5～6m，操作员必须检查观测平面是否有偏差，是否垂直，必要时可调节管桩，确保其平稳、牢固再将管桩打到导向架顶端。

S14：安装钢筋笼。向该灌注桩孔内安放钢筋笼。

具体地，在确认钻孔、清孔完成，检查浮碴厚度满足设计要求以后，进行钢筋笼安装, 安装完成钢筋笼后应再次检查桩底沉渣厚度。

S15：第一次灌注混凝土。

通过灌注导管向所有该钢筋笼的灌注桩孔内灌注混凝土至孔口，对该灌注导管的上部分进行拆除，保留该灌注导管的下部分在桩身混凝土内，该灌注导管的下部分的长度控制在4m-8m，并把该灌注导管固定在该套管，开启该液压振动锤振动并向上拔出该套管，当该套管管顶标高与地面标高之差为3m～5m时，停止拔出和振动，并固定该套管，完成第一次混凝土灌注。

在一个实施例中，该灌注导管与该套管通过弹性连接绳固定，该弹性连接绳的长度为 0.4m～0.8m。

具体地，1)钢筋笼安装结束后，下导管开始灌注桩基混凝土，直到钢套管内沉渣、泥浆及杂质全部向钢套管四周全部溢出，用铁铲翻捣护筒内混凝土＞300mm检查，并经现场总包施工管理人员及专业监理工程师确认验收后才能停止第一次混凝土灌注，完成第一次混凝土灌注。

2)拆除漏斗，拆除上部导管,预留导管7m～8m在桩身混凝土内不拆除，可将此段导管焊接固定成型，导管与护筒用连接绳固定，弹力橡胶带单根总绳长度0.5m，拉伸弹簧绳单根总长度0.7m，能让导管有0.8m的上下活动空间，弹力橡胶带绳子或拉伸弹簧绳从平台下方穿过，然后拆除导管架平台。弹力橡胶带或拉伸弹簧绳附加一道9mm钢丝绳做保险,长度1m，主要用于试验期间预防弹力橡胶带或拉伸弹簧断开导致导管沉入桩身混凝土内。弹力橡胶带或拉伸弹簧的抗拉强度＞3T，应通过抗拉试验。弹力橡胶带或拉伸弹簧主要目的是用于液压振动锤拔护筒期间减震，整根连接绳主要用于导管与护筒连接。即灌注混凝土至孔口，之后拔导管并拆除上部导管，此时由于导管拔出，混凝土液面下降，然后再补部分混凝土至孔口，保留1米的导管在混凝土液面以下，此时，把导管固定在钢护筒上，拔出钢护筒，边拔边加混凝土，直至将钢护筒完全拔出，比现有的有点在于不用反复插拔导管，防止将浮浆带入混凝土中。

3)液压振动锤就位拔护筒，导管在护筒内随护筒提升。

4)混凝土第一次浇灌过程中导管不得进行反复抽插，预防导管反复抽插将导管外壁的泥浆及渣土带进桩身混凝土内，应采用多次拆除导管次数来解决导管过长混凝土不上返问题。

5)液压振动锤第一次拔钢护筒。可选地，该液压振动锤拔出速度为0.3m/min～1m/min。

1.完成混凝土第一次灌注后，用液压振动锤夹具夹住钢护筒，开启振动进行钢护筒第一次拔出，当钢护筒拔出地面高度约4.0m时，停止振动，完成第一次拔钢护筒。拔出钢护筒时，在软硬土层交界处采用“密锤低击”、“密锤慢拔”的方法，在软弱土层和软土层界处宜控制在0.3m/min～0.8m/min。同时，应加大管内混凝土的自重应力，即必须保证桩身混凝土的充盈系数。

2.钢护筒拔到位后暂不能松开液压振动锤夹具，为了预防松开液压振动锤夹具后钢护筒下沉对桩身产生不利影响，采用专用夹具夹紧钢护筒外壁，待护筒外夹具卡紧后才能松开液压振动锤夹具。护筒外夹具应在护筒定位前放置，用50mm厚钢板制作，钢板中间开孔大于护筒50～80mm，钢板内侧四边对称开30mm凹槽用于插三角形铁楔卡紧钢护筒。

3.钢护筒拔到位并固定后松开液压振动锤夹具。

S16：第二次灌注混凝土。

通过灌注导管向该灌注桩孔内缓慢灌注混凝土至孔口，控制灌注导管在混凝土的高度为1.5m～3.5m，当混凝土顶部标高与套管顶部标高的之差为100mm～300mm时，停止灌注混凝土，完成第二次混凝土灌注。

具体地，1)完成第一次拔钢护筒后，进行混凝土二次灌注，安装特制高空混凝土浇灌操作平台、搭设爬梯、安装导管架平台、吊起导管、固定导管、取出导管与钢护筒连接固定绳、安装导管漏斗。

2)在第二次灌注混凝土开始时，导管内混凝土不满，混凝土应徐徐灌入漏斗和导管，待导管内填满后才能快速倒入漏斗内，不得将混凝土整斗从上而下倾入管内，以免在管内形成高压气囊，挤出管节的橡胶密封垫。

3)砼浇灌过程中用料斗和导管配合，并进行可靠测量，保证导管埋设在混凝土内不少于2m，直到混凝土到达钢护筒顶部约200mm，停止灌注混凝土，完成第二次混凝土灌注。

可选地，将自卸车和反铲同步运行向桩中添砂，达到设计桩头混凝土底标高上方2m，并借助履带吊和振冲器来对回填砂实施振冲操作，确保其密实，这一操作中，砂土由于密实会逐渐下沉，质检通过后则要除掉无用的砂土。

混凝土的质量对建筑物品质的好坏影响巨大。施工的过程中要了解影响混凝土质量的各方面因素，合理的安排施工过程中各个环节的监督与管理，设计、施工到监理各方面密切配合，认真研究对比，确保施工的质量。

1)混凝土拌制

工艺操作较高的高强混凝土拌制必须严格控制投料顺序的合理及搅拌工艺的科学性，必须严格控制混凝土的施工配合比，对原材料按重量计算，施工要灵活，对磅砰进行严格的检测，确保磅秤的合格，坚持材料车过秤。材料定量允许偏差但不应超过下列的规定：粗细的骨料程度±3％：水泥的比例±2％：水、高效减水剂、掺合料的对比度±1％。混凝土配料时必须采用自动称量精密装置和砂子含水量自动检测仪器，搅拌器可以自动调整搅拌用水，绝对不能随意添加和减少用水量。高效减水剂能够使用粉剂，也能够制成溶液添加进入，并在实际加水时扣除溶液用水。搅拌时应准确控制用水量，仔细测定砂石中的含水量并从用水量中扣除，最后一次加入减水剂的时候优先选用滞水工艺。

2)混凝土的运输与浇筑

高强混凝土在运输与浇筑的过程中，因为高强混凝土有着坍落度损失快的特性，所以必须在较短的时间内进行施工，这就需要严格要求在混凝土施工的过程中有科学高效的指挥。施工过程中必须有严密合理的施工组织安排，协调施工作业从搅拌、运输到浇筑的各个施工工序，各部门合作环节要环环相扣，保证在1h内完成预期施工。混凝土卸料的时候，混凝土的自由倾落高度不能够大于2m。在施工过程中必须保证混凝土的密实性，必须要采用先进的高频震捣器，依据混凝土的结构断面尺寸进行分层浇筑，实施分层震捣。不同强度的等级混凝土的施工必须先进行浇筑高强混凝土，之后才能进行浇筑低等级混凝土，也可以同时进行浇筑。与此同时特别需要注意，需要确保低等级混凝土绝对不能够扩散到高等级混凝土的各个结构部位。

3)混凝土的养护

减少混凝土内外温差的方法可以通过养护，延缓混凝土的收缩和混凝土的散热时间，必须采取科学合理的保温措施，可以保证混凝土在缓慢降温散热过程中获得所需要的强度可以抵抗温度应力的变化，甚至还可以降低混凝土变形变化的速度，有效地削减混凝土的预应力，使其混凝土的强度小于该龄期抗拉强度，从而防止混凝土内外温差特别大从而导致混凝土出现温度裂缝。应该避免高强的混凝土因为过早的失水使其降低强度，在浇筑达到预期目标后，必须在8h内对其进行覆盖与浇水养护。浇水的浇灌量应该可以维持混凝土的结构表面保持湿润状态，浇水养护日期不得少于1d。

S17：套管拔出。开启该液压振动锤振动并向上完全拔出该套管，即完成混凝土灌注桩施工。

具体地，完成第二次混凝土灌注后，拆除顺序按照漏斗、导管、导管架平台、操作平台，然后采用振动锤拔出钢套管。当钢护筒全部拔出后，完成整个桩基施工。

钢管桩到指定位置，选择260T履带吊托起双联振动锤，并除掉钢套管，这一拔出过程要逐渐、缓慢地进行。而且要借助振动锤来结实地振动四周沙土。

本发明至少包括以下有益效果：

该液压振动锤击沉管的混凝土灌注桩施工方法采用液压振动锤将钢管打入土质地基中直至中风化岩层，用旋挖钻机取走钢管中的土并钻凿至桩底标高，在钢管中下钢筋笼浇筑混凝土成桩。该液压振动沉管钻孔灌注桩结合了沉管灌注桩与钻孔灌注桩的优点，钻孔桩灌注是将桩内的土清出，沉管灌注桩是把桩内的土挤向桩周边，而振动液压沉管灌注桩将桩内的土清出，并通过套管护壁比钻孔桩的泥浆护壁速度更快对环境的污染更小。液压振动沉管钻孔灌注桩比沉管灌注桩和钻孔灌注桩适用范围更广。沉管灌注桩的桩长和桩径受限制，桩长一般只能到20余米，桩径最大为600mm，而液压振动沉管灌注桩桩长能到40余米，桩径能到1200mm甚至更大；液压振动沉管钻孔灌注桩能用在有地下水的施工场地；液压振动沉管钻孔灌注桩施工速度比钻孔灌注桩快；液压振动沉管钻孔灌注桩相比沉管灌注桩和钻孔灌注桩更好的控制混凝土充盈系数节省混凝土。

该液压振动锤击沉管的混凝土灌注桩施工方法施工快速，且噪音低；对周围环境没有共振影响、可高速沉、拔钢护筒，不会毁坏钢护筒；而且可以很好地配合起重机进行施工，增加施工的灵活性；套管可以重复利用，极大地节省了施工成本；且相比其他护壁方式，速度快，成孔周期短，不占用钻机工作时间，提高了钻机的工作效率，接点强度高，整体性强，只要按照要求操作，使用安全可靠。因此，该施工方法施工稳定性好、施工效率高且施工成本低。

本发明施工方法可广泛应用于各种土质工程桩，尤其对地下水位高地区、靠近填海地区、冲积三角洲地区或有淤泥或流砂地区深基坑的支护桩或工程桩施工。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种液压振动锤击沉管的混凝土灌注桩施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)测量放线：对施工段内进行测量放线，确定灌注桩施工位；

2)套管沉入：采用起重装置吊起液压振动锤，所述液压振动锤夹住套管，并向所述灌注桩施工位中将套管压入土质地基中直至中风化岩层，压入过程中，根据土壤种类调整液压振动锤的偏心力矩；

所述套管沉入的步骤具体包括：1)选择振动频率，在偏心矩为零时启动所述液压振动锤；2)在偏心力矩为最大偏心力矩的10％～20％时起振；3)逐级调节按最大偏心力矩的30％～40％递增激振力；4)在停止振动前使偏心力矩自动回零；

3)旋挖装置钻孔：对所述套管所在位置进行清理，并在套管内旋挖钻孔取土，直至灌注桩设定深度，形成灌注桩孔；

4)安装钢筋笼：向所述灌注桩孔内安放钢筋笼；

5)第一次灌注混凝土：通过灌注导管向所有所述钢筋笼的灌注桩孔内灌注混凝土至孔口，对所述灌注导管的上部分进行拆除，保留所述灌注导管的下部分在桩身混凝土内，所述灌注导管的下部分的长度控制在4m～8m，并把所述灌注导管固定在所述套管，开启所述液压振动锤振动并向上拔出所述套管，当所述套管管顶标高与地面标高之差为3m～5m时，停止拔出和振动，并固定所述套管，完成第一次混凝土灌注；

6)第二次灌注混凝土：通过灌注导管向所述灌注桩孔内缓慢灌注混凝土至孔口，控制灌注导管在混凝土的高度为1.5m～3.5m，当混凝土顶部标高与套管顶部标高的之差为100mm～300mm时，停止灌注混凝土，完成第二次混凝土灌注；

7)套管拔出：开启所述液压振动锤振动并向上完全拔出所述套管，即完成混凝土灌注桩施工。

2.根据权利要求1所述的液压振动锤击沉管的混凝土灌注桩施工方法，其特征在于，步骤3)中先通过螺旋钻清理所述套管内地下水位上方的渣土，再通过旋挖钻机清理所述灌注桩孔内渣土。

3.根据权利要求1所述的液压振动锤击沉管的混凝土灌注桩施工方法，其特征在于，所述灌注导管与所述套管通过弹性连接绳固定，所述弹性连接绳的长度为0.4m～0.8m。

4.根据权利要求1-3任一项所述的液压振动锤击沉管的混凝土灌注桩施工方法，其特征在于，所述套管为直径为13m～25m、高度15m～45m的钢圆筒。

5.根据权利要求1-3任一项所述的液压振动锤击沉管的混凝土灌注桩施工方法，其特征在于，所述液压振动锤的数量有多个，多个所述液压振动锤通过同步器组成振动系统。

6.根据权利要求1-3任一项所述的一种液压振动锤击沉管的混凝土灌注桩施工方法，其特征在于，所述液压振动锤拔出速度为0.3m/min～1m/min。

7.根据权利要求1-3任一项所述的一种液压振动锤击沉管的混凝土灌注桩施工方法，其特征在于，所述液压振动锤是采用偏心力矩可调式液压振动桩锤。

8.根据权利要求1-3任一项所述的一种液压振动锤击沉管的混凝土灌注桩施工方法，其特征在于，所述液压振动锤的电动机功率为5KW～50KW，偏心力矩为10N.M～100N.M，激振力为10KN～50KN，振动频率为25Hz～60Hz。

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