CN110397076A - 一种深水大直径灌注桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种深水大直径灌注桩施工方法，涉及灌注桩施工技术领域，可以适用于江中深水域的灌注桩施工。包括：测量放样；护筒埋设；将旋挖钻机行驶到要施工的孔位，调整钻杆角度，将钻头放入钢护筒围设的孔道内，调整钻机平台水平及垂直度参数；测放护筒顶、地面及钻机平台水准点标高，调整钻头中心与护筒顶面中心的偏差在设计公差范围内；采用泥浆护壁钻进成孔；清孔换浆，并对孔形检测；检测合格后，安放钢筋笼，下放若干节导管；测量孔底沉渣厚度，若沉渣厚度未超过第一阈值，则搭设灌注平台，灌注混凝土，并根据混凝土灌注速度确定是否提升或拔出导管；当灌注至设计的桩标高时，停止灌注。本发明适用于深水域桥梁的建设中。

Description

一种深水大直径灌注桩施工方法

技术领域

本发明涉及灌注桩施工技术领域，尤其涉及一种深水大直径灌注桩施工方法。

背景技术

灌注桩作为桥梁等建筑的基础支撑件，成为高速铁路等的建设中重要的一环。

随着跨江大桥或铁路的兴建，灌注桩的应用就更加广泛。为此，需要一种适用于江中深水域(指水深为5m以上)大直径(指直径为3m以上)的灌注桩施工方法。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种深水大直径灌注桩施工方法，可以适用于江中深水域的灌注桩施工，且可以保证灌注桩的施工质量。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种深水大直径灌注桩施工方法，包括：

测量放样；搭设钻孔平台，用全站仪坐标放样法确定桩位，并设置水准点；

利用全站仪测放出桩位的中心点，并设置四点引桩，利用三角高程法测出水准点标高；

护筒埋设；基于所述桩位的中心点及引桩，在钻孔平台上设置导向架，所述导向架用于对护筒进行导向定位；所述导向架包括导向定位框架及设置于导向定位框架上的第一导向轮组件及第二导向轮组件，且所述第一导向轮组件与第二导向轮组件关于所述中心点对称设置，在所述导向定位框架中间设有环形导向孔；

根据钢护筒沉放时的吊装施工顺序分层装船运输至钻孔平台附近；每节钢护筒内两端及中部设置“十”字支撑，所述钢护筒距两端0.5～0.8m处设有吊环；

吊船将钢护筒从运输船上水平起吊安放在钻孔平台上；

用200t浮吊和1台履带吊或者2台履带吊配合，通过顶端和底部两端的所述吊环将第一节钢护筒吊起竖立；

起吊竖立第一节钢护筒保持护筒底部高于钻孔平台预定距离；

将第一节护筒底部的“十”字支撑以下部分切割掉；

吊放第一节钢护筒缓慢沉入所述导向架的环形导向孔中，直至第一节钢护筒上端的吊耳碰到位于环形导向孔顶端的导向定位框架上；

将所述第一节钢护筒通过所述吊耳支撑在所述环形导向孔顶端；

在引桩或导向架顶部设置的第一导向轮组件及第二导向轮组件上垂直吊线锤以检测第一节护筒的垂直度；

若检测出所述第一节钢护筒的垂直度未在设计要求的垂直度范围内，则调整第一节钢护筒的垂直度至设计要求的垂直度范围内，并继续通过所述吊耳支撑在所述环形导向孔顶端；

重复起吊第一节钢护筒的方法，起吊第二节钢护筒对准至第一节钢护筒顶端位置处，与第一节钢护筒顶端对位焊接成一体；

焊接完成后，割掉第一节护筒的吊耳和内“十”字支撑，调节焊接成一体的钢护筒的垂直度，并用全站仪与线锤控制钢护筒的平面位置与垂直位置；

缓慢下放护筒插入河床稳定土层中，利用第二节吊耳支撑在所述环形导向孔顶端；

松钩吊起APE400B震动打桩机将护筒向下打至钢护筒顶面高出钻孔平台1.0m；

重复第二节钢护筒起吊、插入和打桩的过程，对位第二节钢护筒顶端焊接第三节钢护筒，并插打至河床预定设计深度；

将插打至预定设计深度的钢护筒与钻孔平台连接；

钻机就位；将旋挖钻机行驶到要施工的孔位，调整钻杆角度，将钻头中心与钢护筒形围设的孔道中心对准，并放入钢护筒围设的孔道内，调整钻机平台水平及垂直度参数，使钻杆垂直，同时提升钻具；

测放护筒顶、地面及钻机平台水准点标高，调整钻头中心与护筒顶面中心的偏差在设计公差范围内；

钻进成孔；采用泥浆护壁钻进成孔；

清孔换浆；当钻孔至设计高程时，采用气举反循环方式清孔，并对孔形检测；

检测合格后，安放钢筋笼，下放若干节导管；

在下完钢筋笼及导管后，测量孔底沉渣厚度，若沉渣厚度未超过第一阈值，则搭设灌注平台，灌注混凝土，并根据混凝土灌注速度确定是否提升或拔出导管；

当灌注至设计的桩标高时，停止灌注，完成灌注桩施工。

优选地，所述采用泥浆护壁钻进成孔包括步骤：

在钢护筒内设置20m³空压机一台，利用空压机及钻杆风包，向护筒内部注入空气，以使护筒内的存水处于不断翻腾状态；

同时向护筒内投放膨润土、碳酸钠，纤维素及聚丙烯酞胺以制备泥浆；

采用3.0m双底双开截齿钻头放入护筒内缓慢向下钻进；所述钻头转速≤10r/min，以保证孔位在掘进中控制在设计要求范围内；

当钻进至接近钢护筒底口位置1～2m左右时，采用第一钻压与第一钻速钻进，并控制掘进尺寸，以确保护筒底口部位地层的稳定；

当钻头钻出护筒底口2～3m后，恢复至第二钻压与第二钻速钻进状态；所述第二钻压大于所述第一钻压，所述第二钻速大于所述第一钻速；

在钻进过程中，保持孔内泥浆面高于护筒底0.5m以上或地下水位1.5～20m；

在低于护筒顶部0.3m处开口以防止浆液溢出，掏渣后及时补浆；

钻进过程中通过钻机本身的三向垂直控制系统反复检查成孔的垂直度，以确保成孔质量。

优选地，所述在钻进过程中，保持孔内泥浆面高于护筒底0.5m或地下水位1.5～20m；在低于护筒顶部0.3m处开口以防止浆液溢出，掏渣后及时补浆包括步骤：

实时检测孔内泥浆面高度；

当检测到孔内泥浆面高度低于护筒底0.5m或地下水位1.5～20m时，利用泥浆循环系统的泥浆船向护筒内输送泥浆；

当检测到钻孔内沉渣大于第一阈值时，抽取钻孔内泥浆至泥浆分离器；

所述泥浆分离器对泥浆进行过滤，将过滤后的泥浆输送至储浆池；

当再次检测到护筒内的泥浆面高度低于护筒底0.5m或地下水位1.5～20m时，将储浆池中的泥浆输送至护筒内，以实现泥浆的循环利用；

所述泥浆循环系统包括：泥浆船，所述泥浆船上设有泥浆搅拌机及泥浆泵，所述泥浆泵通过第一导管连接于护筒内；所述泥浆泵用于抽取所述泥浆搅拌机制作的泥浆至护筒内；

空压机，所述空压机通过第二导管连接于护筒内底部，用于向泥浆放气体以使泥浆翻腾；

泥浆分离器及储浆池，通过第三导管连接于所述护筒内，用于在需要清孔时，从护筒内抽出泥浆，将泥浆分离过滤后输送至储浆池中，以在钻孔过程中循环利用泥浆。

优选地，所述检测合格后，安放钢筋笼包括步骤：

在加工车间采用胎架长线法分节制作钢筋笼，所述钢筋笼至少包括由HPB300钢筋与竖向结构主筋两面焊接形成的“几”字形接地钢筋；

所述分节制作钢筋笼包括：

检查钢筋料端部是否有弯曲，若有则调直，以使端面平整、且与钢筋轴线垂直；

采用钢筋锯切套丝机对钢筋料锯段、切平，并在每段钢筋的端部滚丝加工制作成钢筋笼主筋，箍筋及加劲环；

加工完成后钢筋丝头用保护帽将加工的丝头进行保护，以防止螺纹被磕碰；

制作专用连接套筒，在套筒端部设置保护端盖；所述连接套筒套筒的螺纹牙型完整、且表面没有裂纹；

对所述每段钢筋的丝头及专用连接套筒用螺纹规进行检验，将合格的钢筋主筋、箍筋及加劲环制作成多节钢筋笼，并钢筋笼根据现场安装顺序编号；

钢筋笼吊装包括：

将编号的钢筋孔及专用连接套装箱运输至桩位附近；

在钢筋笼外周面上设置保护层垫块，所述保护层垫块由混凝土垫块形成，沿桩身间距2m布置，每层设置6个保护层垫块，保护层垫块为直径为14cm，厚度6cm的C40混凝土圆环形垫块，在在圆环形垫块的径向上穿设有12mm的圆钢，与主筋点焊固定；

在钻孔平台桥面板上布置垫梁，现场抄垫平整，并自行设置限位；

采用130t履带吊、200t浮吊或者100t龙门吊按照钢筋孔安装顺序进行分节下放安装；其中，具有接地钢筋的一节钢筋笼为第一节吊装的钢筋笼；

每节钢筋笼下放完成后，采用卡板进行钢筋笼定位后，作业人员采用连接套筒对钢筋笼上下对接；

钢筋笼顶至钻孔平台段采用吊筋架进行接长，设计钢筋笼顶至钻孔平台段为23.5m，吊筋架由主筋及加劲环组成，主筋为10根Φ28mmHRB400钢筋，加劲环为Φ32mmHRB400钢筋，沿竖向每两米一道，每节吊筋架顶部设置双层加劲环和L型加强钢筋；

钢筋笼下放就位后，将吊筋架顶部加劲环放置在卡板上，10根主筋到对应卡板位置间距不超过5cm。

优选地，所述分节制作钢筋笼还包括：

在钢筋孔外周面上竖向绑扎超声波声测管，声测管下端采用封口的定型底节，上端加盖临时盖帽拧紧，管内无异物；

位于安装位置在最上节钢筋笼上的超声波声测管的管口与钻孔平台平齐，且各超声波声测管竖向平行设置、且管口高度一致。

优选地，所述下放若干节导管之前包括：

对导管进行水密承压实验；包括步骤：

导管按序拼好；

向导管内灌水；

将两端密封，其中一端设置水阀，并设有输气管；

将输气管通过压力表连接空压管路；所述空压管路包括空气压缩机；

启动空气压缩机，向导管内输气，气压保持1.54MPa，持续15min；

检查导管是否漏水；

若不漏水，则合格。

优选地，所述第一阈值为5cm。

优选地，所述灌注混凝土包括：计算首批混凝土灌注量；

基于所述灌注量确定灌注架拔球及料斗的尺寸规格；所述拔球设置于灌注架料斗的颈口处；

向料斗中注入混凝土，向上提所述拔球，混凝土灌入钻孔孔底；

在灌注过程中，观测导管内混凝土下降和孔内水位上升状况；

反复测量混凝土面的高度，并根据所述高度调整导管的埋深，使导管埋深控制在2～6m；

基于所述埋深确定是否需要提升或拔出导管；

当混凝土灌注到距桩顶5m以内时，不再提升导管，待灌注至设计的桩标高，一次拔出导管。

优选地，所述方法还包括：在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要减慢灌入速度；

优选地，所述方法还包括：灌注完成第一灌注桩后，对其进行标记记录；

对灌注工具进行清洗，并开始灌注临近位置的桩孔，直至完成所有灌注桩施工。

本发明实施例提供的深水大直径灌注桩施工方法，包括测量放样；搭设钻孔平台，用全站仪坐标放样法确定桩位，并设置水准点；利用全站仪测放出桩位的中心点，并设置四点引桩，利用三角高程法测出水准点标高；护筒埋设；基于所述桩位的中心点及引桩，在钻孔平台上设置导向架，所述导向架用于对护筒进行导向定位；所述导向架包括导向定位框架及设置于导向定位框架上的第一导向轮组件及第二导向轮组件，且所述第一导向轮组件与第二导向轮组件关于所述中心点对称设置，在所述导向定位框架中间设有环形导向孔；根据钢护筒沉放时的吊装施工顺序分层装船运输至钻孔平台附近；每节钢护筒内两端及中部设置“十”字支撑，所述钢护筒距两端0.5～0.8m处设有吊环；吊船将钢护筒从运输船上水平起吊安放在钻孔平台上；用200t浮吊和1台履带吊或者2台履带吊配合，通过顶端和底部两端的所述吊环将第一节钢护筒吊起竖立；起吊竖立第一节钢护筒保持护筒底部高于钻孔平台预定距离；将第一节护筒底部的“十”字支撑以下部分切割掉；吊放第一节钢护筒缓慢沉入所述导向架的环形导向孔中，直至第一节钢护筒上端的吊耳碰到位于环形导向孔顶端的导向定位框架上；将所述第一节钢护筒通过所述吊耳支撑在所述环形导向孔顶端；在引桩或导向架顶部设置的第一导向轮组件及第二导向轮组件上垂直吊线锤以检测第一节护筒的垂直度；若检测出所述第一节钢护筒的垂直度未在设计要求的垂直度范围内，则调整第一节钢护筒的垂直度至设计要求的垂直度范围内，并继续通过所述吊耳支撑在所述环形导向孔顶端；重复起吊第一节钢护筒的方法，起吊第二节钢护筒对准至第一节钢护筒顶端位置处，与第一节钢护筒顶端对位焊接成一体；焊接完成后，割掉第一节护筒的吊耳和内“十”字支撑，调节焊接成一体的钢护筒的垂直度，并用全站仪与线锤控制钢护筒的平面位置与垂直位置；缓慢下放护筒插入河床稳定土层中，利用第二节吊耳支撑在所述环形导向孔顶端；松钩吊起APE400B震动打桩机将护筒向下打至钢护筒顶面高出钻孔平台1.0m；重复第二节钢护筒起吊、插入和打桩的过程，对位第二节钢护筒顶端焊接第三节钢护筒，并插打至河床预定设计深度；将插打至预定设计深度的钢护筒与钻孔平台连接；钻机就位；将旋挖钻机行驶到要施工的孔位，调整钻杆角度，将钻头中心与钢护筒形围设的孔道中心对准，并放入钢护筒围设的孔道内，调整钻机平台水平及垂直度参数，使钻杆垂直，同时提升钻具；测放护筒顶、地面及钻机平台水准点标高，调整钻头中心与护筒顶面中心的偏差在设计公差范围内；钻进成孔；采用泥浆护壁钻进成孔；清孔换浆；当钻孔至设计高程时，采用气举反循环方式清孔，并对孔形检测；检测合格后，安放钢筋笼，下放若干节导管；在下完钢筋笼及导管后，测量孔底沉渣厚度，若沉渣厚度未超过第一阈值，则搭设灌注平台，灌注混凝土，并根据混凝土灌注速度确定是否提升或拔出导管；当灌注至设计的桩标高时，停止灌注，完成灌注桩施工，可以适用于江中深水域灌注桩的施工，由于，在施工过程中进行了严格的测量及检测，可以保证大直径灌注桩的施工质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例深水大直径灌注桩施工方法流程示意图；

图2为本实施例下导向架一设置结构示意图；

图3为本实施例上导向架一设置结构示意图；

图4为本实施例泥浆循环系统一实施例结构示意图；

图5为本实施例混凝土灌注平台布置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一种深水大直径灌注桩施工方法，可以适用于江中深水域的灌注桩施工。从而可以适用于深水域桥梁的建设工程中。

图1为本发明实施例深水大直径灌注桩施工方法流程示意图；参看图1所示，所述方法包括步骤：

测量放样。

本实施例中，测量放样具体包括：搭设钻孔平台，用全站仪坐标放样法确定桩位，并设置水准点；利用全站仪测放出桩位的中心点，并设置四点引桩，利用三角高程法测出水准点标高。

护筒埋设；具体包括：基于所述桩位的中心点及引桩，在钻孔平台上设置导向架，所述导向架用于对护筒进行导向定位。

参看图2及图3所示，在本发明的一个实施例中，导向架包括导向定位框架11及设置于导向定位框架11上的第一导向轮组件12及第二导向轮组件13，用于挂设线锤，以对护筒1下放过程中的垂直度进行调整；且第一导向轮组件12与第二导向轮组件13关于所述中心点对称设置，在所述导向定位框架中间设有环形导向孔(图中护筒1的位置处)，护筒沿所述环形导向孔下放，下放过程中对护筒进行导向定位。

其中，导向架1包括上导向架及下导向架，用于配合对护筒进行导向定位，所述下导向架连接于钻孔平台下端的连接系2上；所述下导向架包括导向定位框架及设置于导向定位框架上的第一导向轮组件，导向定位框架通过垫板3焊接于钻孔平台的连接系上，垫板与连接系间焊缝高度为8mm。

在钻孔平台上端、与所述下导向架对应位置处设置上导向架；所述上导向架包括导向定位框架及设置于导向定位框架上的第一导向轮组件及第二导向轮组件，且第一导向轮组件与第二导向轮组件关于所述中心点对称设置；所述上导向架通过导向框架上的螺栓孔连接于钻孔平台的反力座4上，反力座与导向框架间设置型钢钢抄垫5，再通过抄垫型钢分别与反力座及导向框架焊接固定。

其中，在所述定位框架中间设有环形导向孔，第一导向轮与第二导向轮可采用5.6级M27普通螺栓进行连接。

在具体施工时，由于桩位不止一个，下导向架制作可以制作的数量多些，例如45套。上导向架可以制作少些，循环倒用，例如，6套。

根据钢护筒沉放时的吊装施工顺序分层装船运输至钻孔平台附近；这样可以减少二次倒运。每节钢护筒内两端及中部设置“十”字支撑，以保证钢护筒在制造、运输、起吊的过程中不变形；所述钢护筒距两端0.5～0.8m处设有吊环，以便于起吊。

吊船将钢护筒从运输船上水平起吊安放在钻孔平台上；装运钢护筒应采用运输胎架固定，并设置垫木，用钢丝绳紧固，防止滚动；并对运输船进行严格检查、采取必要的加固措施。钢护筒长度可根据桩位处水深、地质、冲刷情况及钻孔需要确定，钢护筒内径较桩径35cm，例如当桩径为3m时，钢护筒内径为3.35m；钢护筒采用厚度24mm钢板卷制，单个钢护筒重约88吨。在一实施例中，钢护筒底节长度18m、中间节长度18m、顶节长度8m；另一组合中，钢护筒底节长度16或18m、中间节长度16m、顶节长度12m或10m；钢护筒底设计高程为-19.16m，以进入稳定的细圆砾土层，保证桩基的稳定性。

在本发明的一个实施例中，由于钢护筒直径大、入土深度长，为保证插打过程钢护筒顶口及底口不受损破坏，分别在护筒顶口50cm高度范围贴焊10mm厚钢板，在钢护筒底口100cm范围贴焊20mm厚钢板进行加强，这样，可以较好的保证大直径灌注桩施工的顺利进行。

用200t浮吊和1台履带吊或者2台履带吊配合，通过顶端和底部两端的所述吊环将第一节钢护筒吊起竖立；其中，钢护筒倒运至钻孔平台由200t浮吊负责；竖立由200t浮吊和1台履带吊或者2台履带吊负责；接高及插打过程由130t履带吊、100t龙门吊或200t浮吊负责吊起；在起吊竖立或运输前还需检查钢护筒的质量，尤其是直径、线形和椭圆度，检查护筒顶部的吊耳。

起吊竖立第一节钢护筒保持护筒底部高于钻孔平台预定距离，例如1.0m左右。将第一节护筒底部的“十”字支撑以下部分切割掉；吊放第一节钢护筒缓慢沉入所述导向架的环形导向孔中，直至第一节钢护筒上端的吊耳碰到位于环形导向孔顶端的导向定位框架上。

本实施例中，护筒吊放入桩孔要缓慢下放，由于环形导向孔与钢护筒之间的空隙小，钢护筒下放到环形导向孔顶面时，如果位置没有对正，应转动钢护筒使其自动进入导向孔内，严禁高起猛落下放护筒。

将所述第一节钢护筒通过所述吊耳支撑在所述环形导向孔顶端；在4个垂直方向的引桩或导向架顶部设置的第一导向轮组件及第二导向轮组件上垂直吊线锤以检测第一节护筒的垂直度。

若检测出所述第一节钢护筒的垂直度未在设计要求的垂直度范围内，则调整第一节钢护筒的垂直度至设计要求的垂直度范围内，例如，将钢护筒的垂直度调整在1/250以内，并继续通过所述吊耳支撑在所述环形导向孔顶端。

重复起吊第一节钢护筒的方法，起吊第二节钢护筒(即中间节钢护筒)对准至第一节钢护筒顶端位置处，与第一节钢护筒顶端对位焊接成一体；

焊接完成后，割掉第一节护筒的吊耳和内“十”字支撑，调节焊接成一体的钢护筒的垂直度，并用全站仪与线锤控制钢护筒的平面位置与垂直位置，以对钢护筒的水平及垂直度控制；在焊接完成后，还需要用超声波对焊缝探伤。

缓慢下放护筒插入河床稳定土层中，利用第二节吊耳支撑在所述环形导向孔顶端；松钩吊起APE400B震动打桩机将护筒向下打至钢护筒顶面高出钻孔平台1.0m。APE400双联型液压震动打桩机悬挂重量55吨，最大功率(738*2)kW，最大激振力640.6t。

重复第二节钢护筒起吊、插入和打桩的过程，对位第二节钢护筒顶端焊接第三节钢护筒，并插打至河床预定设计深度；将插打至预定设计深度的钢护筒与钻孔平台连接。

本实施例中，在第一桩位钢护筒施工完成后，重复上述步骤完成其他桩位钢护筒的施工。各桩位钢护筒施工完成后需要符合以下质量要求：钢护筒的垂直度必须满足以下要求：①满足钻孔桩施工的需要，即钻孔桩垂直度不超过1/250，钻孔桩平面位置偏差不超过50mm；②钢护筒插打垂直度精度不得阻碍钢套箱围堰的下放，主要是围堰的固定导环调整量与护筒偏差相互关系。

钢护筒质量应满足设计要求：①外周长偏差：+10mm，-0mm；②椭圆度：不大于5mm；③端部平面倾斜度：不大于2mm；④端部平整度：不大于2mm；⑤焊缝：咬边深度＜0.5mm，对接焊缝加高高度1～3mm；对接焊缝遮盖过坡口宽度3～4mm；⑥对接板缝边错位：不大于2mm；⑦接头坡口偏差：5°；⑧相邻桩位管径偏差：不大于2mm；⑨护筒纵向弯曲矢高不大于长度的1/1000，且不大于10mm；⑩护筒焊缝质量检查：超声波探伤抽查40％。钢护筒开孔需打磨光圆；吊耳耳板开孔需采用钻孔，严禁割孔；钢护筒的沉放过程及沉放后的各种技术数据不得大于设计及规范的允许偏差。

钻机就位；将旋挖钻机行驶到要施工的孔位，调整钻杆角度，将钻头中心与钢护筒形围设的孔道中心对准，并放入钢护筒围设的孔道内，调整钻机平台水平及垂直度参数，使钻杆垂直，同时提升钻具；在一个实施例中，旋挖钻机配置5台，以对塔墩的多个桩位循环钻孔。

测放护筒顶、地面及钻机平台水准点标高，调整钻头中心与护筒顶面中心的偏差在设计公差范围内；钻进成孔；采用泥浆护壁钻进成孔；钻孔泥浆选用不分散、低固相、高粘度的PHP优质膨润土化学泥浆。泥浆由优质膨润土、碱(Na2CO3)、甲基纤维素(CMC)和聚丙烯酞胺(PHP)等原料组成，制浆用水就近采用江水。钻孔采用泥浆护壁成孔，在钻进过程中泥浆起到护壁的作用。

在本发明的一个实施例中，所述采用泥浆护壁钻进成孔包括步骤：

在钢护筒内设置20m³空压机一台，利用空压机及钻杆风包，向护筒内部注入空气，以使护筒内的存水处于不断翻腾状态；同时向护筒内投放膨润土、碳酸钠，纤维素及聚丙烯酞胺以制备泥浆，作为开孔前钻机所需的泥浆。

采用3.0m双底双开截齿钻头放入护筒内缓慢向下钻进；所述钻头转速≤10r/min，以保证孔位在掘进中控制在设计要求范围内；在开孔后，泥浆制备在泥浆船上进行，设置1.5m³搅拌机1台。

当钻进至接近钢护筒底口位置1～2m左右时，采用第一钻压与第一钻速钻进，并控制掘进尺寸，以确保护筒底口部位地层的稳定；当钻头钻出护筒底口2～3m后，恢复至第二钻压与第二钻速钻进状态；其中，所述第二钻压大于所述第一钻压，所述第二钻速大于所述第一钻速。所述第一钻压为8～10t，所述第一钻速为3～6r/min；所述第二钻压为10～20t，所述第二钻速为6～10r/min。

在钻进过程中，保持孔内泥浆面高于护筒底0.5m以上或地下水位1.5～20m；在低于护筒顶部0.3m处开口以防止浆液溢出，掏渣后及时补浆；

钻进过程中通过钻机本身的三向垂直控制系统反复检查成孔的垂直度，以确保成孔质量。

本实施例中，作为一可选实施例，在钻进过程中，保持孔内泥浆面高于护筒底0.5m或地下水位1.5～20m；在低于护筒顶部0.3m处开口以防止浆液溢出，掏渣后及时补浆包括步骤：

实时检测孔内泥浆面高度；当检测到孔内泥浆面高度低于护筒底0.5m或地下水位1.5～20m时，利用泥浆循环系统的泥浆船向护筒内输送泥浆；当检测到钻孔内沉渣大于第一阈值时，抽取钻孔内泥浆至泥浆分离器；所述泥浆分离器对泥浆进行过滤，将过滤后的泥浆输送至储浆池；当再次检测到护筒内的泥浆面高度低于护筒底0.5m或地下水位1.5～20m时，将储浆池中的泥浆输送至护筒内，以实现泥浆的循环利用。优选地，所述第一阈值为5cm。

其中，参看图4所示，钻孔平台为01，所述泥浆循环系统包括：泥浆船6，所述泥浆船上设有泥浆搅拌机及泥浆泵，所述泥浆泵通过第一导管61连接于护筒7内；所述泥浆泵用于抽取所述泥浆搅拌机制作的泥浆至护筒内；空压机8，所述空压机通过第二导管71连接于护筒内底部，用于向泥浆放气体以使泥浆翻腾；泥浆分离器9及储浆池10，通过第三导管81连接于所述护筒内，用于在需要清孔时，从护筒内抽出泥浆，将泥浆分离过滤后输送至储浆池中，以在钻孔过程中循环利用泥浆。

清孔换浆；当钻孔至设计高程时，采用气举反循环方式清孔，并对孔形检测。

检测合格后，安放钢筋笼，下放若干节导管；在下完钢筋笼及导管后，测量孔底沉渣厚度，若沉渣厚度未超过第一阈值，则搭设灌注平台，灌注混凝土，并根据混凝土灌注速度确定是否提升或拔出导管；当灌注至设计的桩标高时，停止灌注，完成灌注桩施工。

本发明实施例提供的深水大直径灌注桩施工方法，包括测量放样；搭设钻孔平台，用全站仪坐标放样法确定桩位，并设置水准点；利用全站仪测放出桩位的中心点，并设置四点引桩，利用三角高程法测出水准点标高；护筒埋设；基于所述桩位的中心点及引桩，在钻孔平台上设置导向架，所述导向架用于对护筒进行导向定位；所述导向架包括导向定位框架及设置于导向定位框架上的第一导向轮组件及第二导向轮组件，且所述第一导向轮组件与第二导向轮组件关于所述中心点对称设置，在所述导向定位框架中间设有环形导向孔；根据钢护筒沉放时的吊装施工顺序分层装船运输至钻孔平台附近；每节钢护筒内两端及中部设置“十”字支撑，所述钢护筒距两端0.5～0.8m处设有吊环；吊船将钢护筒从运输船上水平起吊安放在钻孔平台上；用200t浮吊和1台履带吊或者2台履带吊配合，通过顶端和底部两端的所述吊环将第一节钢护筒吊起竖立；起吊竖立第一节钢护筒保持护筒底部高于钻孔平台预定距离；将第一节护筒底部的“十”字支撑以下部分切割掉；吊放第一节钢护筒缓慢沉入所述导向架的环形导向孔中，直至第一节钢护筒上端的吊耳碰到位于环形导向孔顶端的导向定位框架上；将所述第一节钢护筒通过所述吊耳支撑在所述环形导向孔顶端；在引桩或导向架顶部设置的第一导向轮组件及第二导向轮组件上垂直吊线锤以检测第一节护筒的垂直度；若检测出所述第一节钢护筒的垂直度未在设计要求的垂直度范围内，则调整第一节钢护筒的垂直度至设计要求的垂直度范围内，并继续通过所述吊耳支撑在所述环形导向孔顶端；重复起吊第一节钢护筒的方法，起吊第二节钢护筒对准至第一节钢护筒顶端位置处，与第一节钢护筒顶端对位焊接成一体；焊接完成后，割掉第一节护筒的吊耳和内“十”字支撑，调节焊接成一体的钢护筒的垂直度，并用全站仪与线锤控制钢护筒的平面位置与垂直位置；缓慢下放护筒插入河床稳定土层中，利用第二节吊耳支撑在所述环形导向孔顶端；松钩吊起APE400B震动打桩机将护筒向下打至钢护筒顶面高出钻孔平台1.0m；重复第二节钢护筒起吊、插入和打桩的过程，对位第二节钢护筒顶端焊接第三节钢护筒，并插打至河床预定设计深度；将插打至预定设计深度的钢护筒与钻孔平台连接；钻机就位；将旋挖钻机行驶到要施工的孔位，调整钻杆角度，将钻头中心与钢护筒形围设的孔道中心对准，并放入钢护筒围设的孔道内，调整钻机平台水平及垂直度参数，使钻杆垂直，同时提升钻具；测放护筒顶、地面及钻机平台水准点标高，调整钻头中心与护筒顶面中心的偏差在设计公差范围内；钻进成孔；采用泥浆护壁钻进成孔；清孔换浆；当钻孔至设计高程时，采用气举反循环方式清孔，并对孔形检测；检测合格后，安放钢筋笼，下放若干节导管；在下完钢筋笼及导管后，测量孔底沉渣厚度，若沉渣厚度未超过第一阈值，则搭设灌注平台，灌注混凝土，并根据混凝土灌注速度确定是否提升或拔出导管；当灌注至设计的桩标高时，停止灌注，完成灌注桩施工，可以适用于江中深水域灌注桩的施工，由于，在施工过程中进行了严格的测量及检测，可以保证大直径灌注桩的施工质量。

在本发明的另一个实施例中，钻进过程中，所述方法还包括：及时取渣观测地层的变化情况，并根据地质情况及时调整钻进参数。

在本发明的又一个实施例中，所述检测合格后，安放钢筋笼包括步骤：在加工车间采用胎架长线法分节制作钢筋笼，所述钢筋笼至少包括由HPB300钢筋与竖向结构主筋两面焊接形成的“几”字形接地钢筋；所述分节制作钢筋笼包括：检查钢筋料端部是否有弯曲，若有则调直，以使端面平整、且与钢筋轴线垂直；采用钢筋锯切套丝机对钢筋料锯段、切平，并在每段钢筋的端部滚丝加工制作成钢筋笼主筋，箍筋及加劲环；加工完成后钢筋丝头用保护帽将加工的丝头进行保护，以防止螺纹被磕碰；制作专用连接套筒，在套筒端部设置保护端盖；所述连接套筒套筒的螺纹牙型完整、且表面没有裂纹；对所述每段钢筋的丝头及专用连接套筒用螺纹规进行检验，将合格的钢筋主筋、箍筋及加劲环制作成多节钢筋笼，并钢筋笼根据现场安装顺序编号。

钢筋笼吊装包括：将编号的钢筋孔及专用连接套装箱运输至桩位附近；在钢筋笼外周面上设置保护层垫块，所述保护层垫块由混凝土垫块形成，沿桩身间距2m布置，每层设置6个保护层垫块，保护层垫块为直径为14cm，厚度6cm的C40混凝土圆环形垫块，在在圆环形垫块的径向上穿设有12mm的圆钢，与主筋点焊固定；在钻孔平台顶面板011上布置垫梁20，现场抄垫平整，并自行设置限位；采用130t履带吊、200t浮吊或者100t龙门吊按照钢筋孔安装顺序进行分节下放安装；其中，具有接地钢筋的一节钢筋笼为第一节吊装的钢筋笼21；每节钢筋笼下放完成后，采用卡板22对钢筋笼定位后，作业人员采用连接套筒对钢筋笼上下对接；钢筋笼顶至钻孔平台段采用吊筋架进行接长，设计钢筋笼顶至钻孔平台段为23.5m，吊筋架由主筋22及加劲环组成，主筋为10根Φ28mmHRB400钢筋，加劲环为Φ32mmHRB400钢筋，沿竖向每两米一道，每节吊筋架顶部设置双层加劲环和L型加强钢筋；钢筋笼下放就位后，将吊筋架顶部加劲环放置在卡板上，10根主筋到对应卡板位置间距不超过5cm。

本实施例中，具体地，所述分节制作钢筋笼还包括：在钢筋孔外周面上竖向绑扎超声波声测管，以检测钻孔灌注桩质量；声测管下端采用封口的定型底节，上端加盖临时盖帽拧紧，管内无异物；位于安装位置在最上节钢筋笼上的超声波声测管的管口与钻孔平台平齐，且各超声波声测管竖向平行设置、且管口高度一致。

在本发明的又一个实施例中，所述下放若干节导管之前包括：对导管进行水密承压实验；具体包括步骤：导管按序拼好；向导管内灌水；将两端密封，其中一端设置水阀，并设有输气管；将输气管通过压力表连接空压管路；所述空压管路包括空气压缩机；启动空气压缩机，向导管内输气，气压保持1.54MPa，持续15min；检查导管是否漏水；若不漏水，则合格。

参看图5所示，在本发明的再一个实施例中，所述灌注混凝土包括：计算首批混凝土灌注量；计算公式为：

式中：V为首批混凝土所需数量，单位为m³；H1为孔内混凝土面高度达到Hc时，导管内混凝土平衡导管外水(或泥浆)压所需要的高层，即H1≥Hw*rw/rc；Hc为灌注首批混凝土时所需井孔内混凝土面至孔底高度Hc＝h2+h3；Hw为孔内混凝土面以上水或泥浆深度，取81m；D为孔直径Φ3m；d为导管直径Φ0.305m；rc为混凝土拌和物容量，在一实施例中取23.97kN/m³；rw为钻孔内水或泥浆容重，在一实施例中为10.3～11kN/m3；h2为导管初次埋置深度，按1.5m计；h3为导管底端至孔底的间隙，在一实施例中为0.3m.

基于所述灌注量确定灌注架拔球及料斗的尺寸规格；首批混凝土方量不小于15.43m³，采用6m³料斗与15.8m³灌注架拔球；所述拔球设置于灌注架料斗的颈口处；向料斗中注入混凝土，向上提所述拔球，混凝土灌入钻孔孔底；在灌注过程中，观测导管内混凝土下降和孔内水位上升状况；反复测量混凝土面的高度，并根据所述高度调整导管的埋深，使导管埋深控制在2～6m；基于所述埋深确定是否需要提升或拔出导管；当混凝土灌注到距桩顶5m以内时，不再提升导管，待灌注至设计的桩标高，一次拔出导管。

本实施例中，具体地，料斗颈口处用钢盖板(拔球)封口，导管内放隔水栓(活门)，钢盖板通过钢丝绳与吊机小钩连接，混凝土入料斗时先采用钢管或者钢筋将钢盖板顶死压紧，防止钢盖板移位，当灌注架混凝土和料斗内混凝土储存满时，由现场指挥人员下指令拔球，作业人员根据指令立即提出钢盖板，同时打开灌注架阀门，让灌注架内混凝土进入接料斗，然后让料斗内混凝土压着空气及隔水栓冲入孔底，隔水栓浮出泥浆面后捞出。

在本发明的一个实施例中，在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要减慢灌入速度；这样可以避免在导管内形成高压气囊，影响混凝土下落。

在本发明的一个实施例中，灌注完成第一灌注桩后，对其进行标记记录；

对灌注工具进行清洗，并开始灌注临近位置的桩孔，直至完成所有灌注桩施工。在灌浆中，为防止钢筋笼上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部lm左右时，降低混凝土灌注速度；当混凝土上升至钢筋笼底口4m以上时，提升导管，使底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注速度。

为防止钢筋笼下沉，钢筋笼下放就位后定位在钢筋笼下放装置卡板上，确保10块卡板同时受力，并设置限位装置；同时检查孔位处钻孔平台变形情况，以防钢筋笼下沉。

本实施例提供的深水大直径灌注桩施工方法，可以适用于江中深水域的灌注桩施工，且可以保证灌注桩的施工质量。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种深水大直径灌注桩施工方法，其特征在于，包括：

测量放样；搭设钻孔平台，用全站仪坐标放样法确定桩位，并设置水准点；

利用全站仪测放出桩位的中心点，并设置四点引桩，利用三角高程法测出水准点标高；

护筒埋设；基于所述桩位的中心点及引桩，在钻孔平台上设置导向架，所述导向架用于对护筒进行导向定位；所述导向架包括导向定位框架及设置于导向定位框架上的第一导向轮组件及第二导向轮组件，且所述第一导向轮组件与第二导向轮组件关于所述中心点对称设置，在所述导向定位框架中间设有环形导向孔；

根据钢护筒沉放时的吊装施工顺序分层装船运输至钻孔平台附近；每节钢护筒内两端及中部设置“十”字支撑，所述钢护筒距两端0.5～0.8m处设有吊环；

吊船将钢护筒从运输船上水平起吊安放在钻孔平台上；

用200t浮吊和1台履带吊或者2台履带吊配合，通过顶端和底部两端的所述吊环将第一节钢护筒吊起竖立；

起吊竖立第一节钢护筒保持护筒底部高于钻孔平台预定距离；

将第一节护筒底部的“十”字支撑以下部分切割掉；

吊放第一节钢护筒缓慢沉入所述导向架的环形导向孔中，直至第一节钢护筒上端的吊耳碰到位于环形导向孔顶端的导向定位框架上；

将所述第一节钢护筒通过所述吊耳支撑在所述环形导向孔顶端；

在引桩或导向架顶部设置的第一导向轮组件及第二导向轮组件上垂直吊线锤以检测第一节护筒的垂直度；

若检测出所述第一节钢护筒的垂直度未在设计要求的垂直度范围内，则调整第一节钢护筒的垂直度至设计要求的垂直度范围内，并继续通过所述吊耳支撑在所述环形导向孔顶端；

重复起吊第一节钢护筒的方法，起吊第二节钢护筒对准至第一节钢护筒顶端位置处，与第一节钢护筒顶端对位焊接成一体；

焊接完成后，割掉第一节护筒的吊耳和内“十”字支撑，调节焊接成一体的钢护筒的垂直度，并用全站仪与线锤控制钢护筒的平面位置与垂直位置；

缓慢下放护筒插入河床稳定土层中，利用第二节吊耳支撑在所述环形导向孔顶端；

松钩吊起APE400B震动打桩机将护筒向下打至钢护筒顶面高出钻孔平台1.0m；

重复第二节钢护筒起吊、插入和打桩的过程，对位第二节钢护筒顶端焊接第三节钢护筒，并插打至河床预定设计深度；

将插打至预定设计深度的钢护筒与钻孔平台连接；

钻机就位；将旋挖钻机行驶到要施工的孔位，调整钻杆角度，将钻头中心与钢护筒形围设的孔道中心对准，并放入钢护筒围设的孔道内，调整钻机平台水平及垂直度参数，使钻杆垂直，同时提升钻具；

测放护筒顶、地面及钻机平台水准点标高，调整钻头中心与护筒顶面中心的偏差在设计公差范围内；

钻进成孔；采用泥浆护壁钻进成孔；

清孔换浆；当钻孔至设计高程时，采用气举反循环方式清孔，并对孔形检测；

检测合格后，安放钢筋笼，下放若干节导管；

在下完钢筋笼及导管后，测量孔底沉渣厚度，若沉渣厚度未超过第一阈值，则搭设灌注平台，灌注混凝土，并根据混凝土灌注速度确定是否提升或拔出导管；

当灌注至设计的桩标高时，停止灌注，完成灌注桩施工。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用泥浆护壁钻进成孔包括步骤：

在钢护筒内设置20m³空压机一台，利用空压机及钻杆风包，向护筒内部注入空气，以使护筒内的存水处于不断翻腾状态；

同时向护筒内投放膨润土、碳酸钠，纤维素及聚丙烯酞胺以制备泥浆；

采用3.0m双底双开截齿钻头放入护筒内缓慢向下钻进；所述钻头转速≤10r/min，以保证孔位在掘进中控制在设计要求范围内；

当钻进至接近钢护筒底口位置1～2m左右时，采用第一钻压与第一钻速钻进，并控制掘进尺寸，以确保护筒底口部位地层的稳定；

当钻头钻出护筒底口2～3m后，恢复至第二钻压与第二钻速钻进状态；所述第二钻压大于所述第一钻压，所述第二钻速大于所述第一钻速；

在钻进过程中，保持孔内泥浆面高于护筒底0.5m以上或地下水位1.5～20m；

在低于护筒顶部0.3m处开口以防止浆液溢出，掏渣后及时补浆；

钻进过程中通过钻机本身的三向垂直控制系统反复检查成孔的垂直度，以确保成孔质量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在钻进过程中，保持孔内泥浆面高于护筒底0.5m或地下水位1.5～20m；在低于护筒顶部0.3m处开口以防止浆液溢出，掏渣后及时补浆包括步骤：

实时检测孔内泥浆面高度；

当检测到孔内泥浆面高度低于护筒底0.5m或地下水位1.5～20m时，利用泥浆循环系统的泥浆船向护筒内输送泥浆；

当检测到钻孔内沉渣大于第一阈值时，抽取钻孔内泥浆至泥浆分离器；

所述泥浆分离器对泥浆进行过滤，将过滤后的泥浆输送至储浆池；

当再次检测到护筒内的泥浆面高度低于护筒底0.5m或地下水位1.5～20m时，将储浆池中的泥浆输送至护筒内，以实现泥浆的循环利用；

所述泥浆循环系统包括：泥浆船，所述泥浆船上设有泥浆搅拌机及泥浆泵，所述泥浆泵通过第一导管连接于护筒内；所述泥浆泵用于抽取所述泥浆搅拌机制作的泥浆至护筒内；

空压机，所述空压机通过第二导管连接于护筒内底部，用于向泥浆放气体以使泥浆翻腾；

泥浆分离器及储浆池，通过第三导管连接于所述护筒内，用于在需要清孔时，从护筒内抽出泥浆，将泥浆分离过滤后输送至储浆池中，以在钻孔过程中循环利用泥浆。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一阈值为5cm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测合格后，安放钢筋笼包括步骤：

在加工车间采用胎架长线法分节制作钢筋笼，所述钢筋笼至少包括由HPB300钢筋与竖向结构主筋两面焊接形成的“几”字形接地钢筋；

所述分节制作钢筋笼包括：

检查钢筋料端部是否有弯曲，若有则调直，以使端面平整、且与钢筋轴线垂直；

采用钢筋锯切套丝机对钢筋料锯段、切平，并在每段钢筋的端部滚丝加工制作成钢筋笼主筋，箍筋及加劲环；

加工完成后钢筋丝头用保护帽将加工的丝头进行保护，以防止螺纹被磕碰；

制作专用连接套筒，在套筒端部设置保护端盖；所述连接套筒套筒的螺纹牙型完整、且表面没有裂纹；

对所述每段钢筋的丝头及专用连接套筒用螺纹规进行检验，将合格的钢筋主筋、箍筋及加劲环制作成多节钢筋笼，并钢筋笼根据现场安装顺序编号；

钢筋笼吊装包括：

将编号的钢筋孔及专用连接套装箱运输至桩位附近；

在钢筋笼外周面上设置保护层垫块，所述保护层垫块由混凝土垫块形成，沿桩身间距2m布置，每层设置6个保护层垫块，保护层垫块为直径为14cm，厚度6cm的C40混凝土圆环形垫块，在在圆环形垫块的径向上穿设有12mm的圆钢，与主筋点焊固定；

在钻孔平台桥面板上布置垫梁，现场抄垫平整，并自行设置限位；

采用130t履带吊、200t浮吊或者100t龙门吊按照钢筋孔安装顺序进行分节下放安装；其中，具有接地钢筋的一节钢筋笼为第一节吊装的钢筋笼；

每节钢筋笼下放完成后，采用卡板进行钢筋笼定位后，作业人员采用连接套筒对钢筋笼上下对接；

钢筋笼顶至钻孔平台段采用吊筋架进行接长，设计钢筋笼顶至钻孔平台段为23.5m，吊筋架由主筋及加劲环组成，主筋为10根Φ28mmHRB400钢筋，加劲环为Φ32mmHRB400钢筋，沿竖向每两米一道，每节吊筋架顶部设置双层加劲环和L型加强钢筋；

钢筋笼下放就位后，将吊筋架顶部加劲环放置在卡板上，10根主筋到对应卡板位置间距不超过5cm。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述分节制作钢筋笼还包括：

在钢筋孔外周面上竖向绑扎超声波声测管，声测管下端采用封口的定型底节，上端加盖临时盖帽拧紧，管内无异物；

位于安装位置在最上节钢筋笼上的超声波声测管的管口与钻孔平台平齐，且各超声波声测管竖向平行设置、且管口高度一致。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述下放若干节导管之前包括：

对导管进行水密承压实验；包括步骤：

导管按序拼好；

向导管内灌水；

将两端密封，其中一端设置水阀，并设有输气管；

将输气管通过压力表连接空压管路；所述空压管路包括空气压缩机；

启动空气压缩机，向导管内输气，气压保持1.54MPa，持续15min；

检查导管是否漏水；

若不漏水，则合格。

所述灌注混凝土包括：计算首批混凝土灌注量；

基于所述灌注量确定灌注架拔球及料斗的尺寸规格；所述拔球设置于灌注架料斗的颈口处；

向料斗中注入混凝土，向上提所述拔球，混凝土灌入钻孔孔底；

在灌注过程中，观测导管内混凝土下降和孔内水位上升状况；

反复测量混凝土面的高度，并根据所述高度调整导管的埋深，使导管埋深控制在2～6m；

基于所述埋深确定是否需要提升或拔出导管；

当混凝土灌注到距桩顶5m以内时，不再提升导管，待灌注至设计的桩标高，一次拔出导管。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要减慢灌入速度。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：灌注完成第一灌注桩后，对其进行标记记录；

对灌注工具进行清洗，并开始灌注临近位置的桩孔，直至完成所有灌注桩施工。