CN110629747A - 复杂地质条件下桩基础全套管全回转施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复杂地质条件下桩基础全套管全回转施工工艺，包括以下步骤：钻孔前场地准备；将带有刃口的套管插入钻机本体内，并采用冲抓斗对套管内的土层进行挖掘，而后利用钻机的自回转装置边回转套管边压入地层；拼接套管，直至钻孔完成；导管法浇筑混凝土；起拔套管。本发明的桩基础施工方法无需使用泥浆，尤其是在强发育岩溶地区时采用全套管的形式，边钻孔边安装套管，避免了钻孔过程中出现塌孔现象。

Description

复杂地质条件下桩基础全套管全回转施工工艺

技术领域

本发明涉及桩基础机械施工领域，尤其是涉及一种复杂地质条件下桩基础全套管全回转施工工艺。

背景技术

传统桩基施工方式主要有人工挖孔桩和机械成孔桩，在复杂地质条件下考虑到施工安全风险，一般不予以采用人工挖孔桩，一般采用机械成孔灌注桩，传统的钻孔灌注桩一般采用泥浆护壁的形式进行边钻孔，边初步防护。

然而在复杂地质条件下，容易塌孔，尤其是在强发育岩溶地区，采用泥浆护壁的形式起不到防护的作用，灌注的混凝土数量也不可控，会造成大量的材料浪费，同时形成的钻孔灌注桩的质量也不能保证，因此需要找到一种新的桩基成孔及浇筑方式。

发明内容

本发明提供一种复杂地质条件下桩基础全套管全回转施工工艺，其采用一种桩基础全套管全回转施工方法，在钻孔过程中无需使用泥浆，尤其是在强发育岩溶地区时采用全套管的形式，边钻孔边安装套管，避免了钻孔过程中出现塌孔现象。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种复杂地质条件下桩基础全套管全回转施工工艺，包括以下步骤：S1、钻孔前准备：平整场地，测放桩孔位置，在施工现场上设置支撑全回转钻机的支架；

S2、钻孔：将带有刃口的套管插入钻机本体内，并采用冲抓斗对套管内的土层进行挖掘，而后利用钻机的自回转装置边回转套管边压入地层；

S3、拼接套管：钻进过程中平台上剩余一端长度套管时停止钻进，拼接套管；重复钻孔和拼接导管过程，直至钻孔完成；

S4、浇筑：下放钢筋笼，用导管法灌注混凝土；

S5、起拔套管：在混凝土进入套管内有一节长度时拔出所述套管，并保证所述套管底端埋深在混凝土面，直至在混凝土初凝前拔起所有的套管和导管。

通过采用上述技术方案，用套管代替现有技术中的泥浆，套管也可防止地下水进入孔中；并且较泥浆而言，套管具有很强的刚性和强度，可以为桩基础在地下部分提供足够的支撑，可提高桩基础的结构强度；在复杂条件下，可避免钻孔过程中出现塌孔现象。

进一步的，至少第一节所述套管竖直埋设。

通过采用上述技术方案，第一节最先接触地面，并且还是桩基础位于最下方的一节套管，是决定钻孔垂直度精度的关键，从而为保证钻孔施工中的垂直度，必须要保持第一节套管的垂直度精度，并且还要随时纠正第一节套管的角度。

进一步的，所述套管安装至钻机上后，套管刃口与地面之间设有作业空间。

通过采用上述技术方案，作业空间可用于检测固定于钻机上的套管垂直度情况，便于及时做相应的调整。

进一步的，起拔所述套管前，将套管以一定角度来回自转。

通过采用上述技术方案，以保证混凝土和套管壁充分脱离。

进一步的，所述钢筋笼外侧设有若干圆形滚轮垫块或钢筋环中的一种。

通过采用上述技术方案，圆形滚轮垫块可确保钢筋保护层的厚度。

进一步的，挖至岩层或卵石层时，采用冲锤击碎，并利用冲抓斗将岩石或卵石取出。

通过采用上述技术方案，全套管全回转施工方法可应用于岩层或卵石层。

进一步的，在下放钢筋笼时若遇到岩溶，在所述钢筋笼对应位置的外周侧设有铁皮。

通过采用上述技术方案，可在孔内形成双套管形式，在外侧套管拔出时，可防止混凝土在浇筑过程中顺溶洞流散。

综上所述，本发明的有益效果为：

套管较泥浆而言具有很大的强度和刚度，尤其是再复杂条件下，用边钻孔边安装套管的方法可避免钻孔过程中出现塌孔现象，可得到结构牢固可靠的桩基础，并且不使用泥浆，不会有泥浆的加工和运输，作业面干净，减少了环境污染；

对于岩溶地区，用双套管形式可避免了混凝土去充盈溶洞造成大量的材料浪费，节省施工工期以及施工成本。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是本发明中钢筋笼的结构示意图。

图中，1、钢筋笼；2、圆形滚轮垫块；3、铁皮。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

参照图1，为本发明提供一种复杂地质条件下桩基础全套管全回转施工工艺，包括如下步骤：

S1、钻孔前准备：

（1）在施工区域附近设置控制桩与水准点，不少于3 个，并且其设置位置以不受桩施工影响为原则；

（2）施工范围确定后，需要用机械对场地进行平整，便于全套管全回转钻机施工，另外还要有不小于200m2 的场地做套管堆场；

其中全套管全回转钻机的施工因其主机和配重的重量，易使强度不够的松软地面下陷，造成套管倾斜，无法作业；针对这一问题，可根据施工场地地质的不同可采用浇筑混凝土、换填石渣等方式处理，处理后使场地能达到100KN/m2的承载力；

（3）全套管全回转钻机采用履带式行走装置，其液压横向伸缩性能，使设备在场地上方便自行移动及桩心定位，钻机就位后，调整其水平并保证4个支腿油缸均匀受力。

S2、钻孔：

（1）下套管，在钻机的主副夹具完全打开的情况下，采用履带吊将带刃口的套管放入全回转钻机中，使套管带有刃口的一端朝下，再利用钻机上的楔形夹紧装置夹紧套管远离刃口的一端；借助于钻机上的楔形夹紧装置使其在任何位置都能夹紧套管，并使套管保持较高的垂直精度；并且在吊放套管的过程中，应平稳缓慢，避免其与主机机体碰撞；

安置套管后使其刃尖与地面之间留有作业空间（150mm），抱紧套管后可利用作业空间测定垂直度情况，可做微量调整，并可随时用经纬仪或测锤监测；另外，钻机还设有孔径变更装置，使得设备适用于各种桩径要求；

（2）校核钻孔垂直度，埋设第一、第二节套管必须竖直，这是决定桩孔垂直度精度的关键；在钻机上设有垂直度装置，可以保证施工中钻孔垂直度，随时纠正施工中套管的角度；这里，第一节套管必须保持很高的精度，还要细心地压入底面；第一节套管安装好后采用全站仪对钢套管边校正、边回转套管、边压入，不断校核垂直度；

（3）取渣，钻机回转钻进的同时观察扭矩、压力及垂直精度的情况，并做好记录；当钻进3m时，用冲抓斗取土，取土前套管上吊装保护套管接头的套管帽；这里，在回转钻进的同时进行取土作业，并监测取土深度，不能超挖，管底留有两倍直径的土。

S3、拼接套管：

（1）钻进时平台上剩余1m时，套管时停止钻进，测量取土深度，处理套管接口，准备接套管；吊装6m的套管进行连接，用保养过的连接螺栓要对称、均匀、加力地将两个套管紧固连接；这里套管的管口要进行防锈处理，涂抹油脂，并加一层保护膜，便于拆装，连接套管后继续钻进；

（2）重复S2和S3中（1），直至钻孔完成，并成孔后根据规范要求检查桩孔的垂直度、孔径大小、钻孔深度，同时对孔底进行清理；

本实施例中当套管进入岩层时，需采用全套管旋转钻进及冲击锤配合作业；钻进时先由套管回转切削，再由冲锤进行砸碎，冲锤施工中需将套管内岩石砸至直径小于1m，再用冲抓斗取出，循环作业直至穿过岩层或达到设计桩底。

S4、浇筑：

（1）制作钢筋笼，结合图2，钢筋笼1由多根长直的主筋和多根环绕在主筋上的圆形箍筋制成，制备过程如下：将配好定长的主筋平直摆放在焊接支撑架上；将箍筋按设计要求套入主筋并保持与主筋垂直，对二者连接处进行点焊；这里钢筋保护层为70mm，为确保保护层厚度，在钢筋笼1外侧对称设置控制钢筋保护层厚度的圆形滚轮垫块2；

结合图，在钢筋笼1在吊装前，根据钻孔记录时溶洞位置，在相应的钢筋笼1位置外侧包裹一层铁皮3，与钢筋笼1之间保护层距离2cm，再用螺旋筋或其他具有一定刚性及抗拉性能好的材料在铁皮3外侧加绑，在孔内形成双套管形式，在外侧钢套管拔出时，防止混凝土在浇筑过程中顺溶洞流散；

（2）在套管最后一节安装完成后下放钢筋笼1，桩钢筋笼1采用一次成型及分节吊装，分节吊装时采用1台25t起重机车，将钢筋笼1分段吊装至孔口，在孔口进行连接；这里起吊钢筋笼1采用三点或四点吊装法，起吊点在钢筋笼1上部箍筋与主筋连接处，且吊点对称；吊至孔口时，按设计要求对两个钢筋笼1进行焊接，单面焊接长度≥10d；

本实施例中在吊装时，挖机先进行场地平整，起重机在适当位置准备；起重机大钩钩住钢筋笼1中部，小钩钩住钢筋笼1顶部，由大钩将钢筋笼1吊起至适当高度，小钩进行钢筋笼1平衡控制；松大钩，改为小钩受力，将钢筋笼1慢慢回直，钢筋笼1底部对准桩孔缓缓送入，用钢管梁将钢筋笼1挂在护筒上，松吊车钩；

（3）用导管法灌注混凝土，导管在使用前，要检查导管的密封性，可由压水试验检查，试水压力0.6-1.0MPa，不漏水为合格。导管下入孔内必须居中，其实际长度必须做严格丈量，使导管底口与孔底的距离能保持在0.3-0.5m左右，第一段导管长度不应小于4m；

开导管时下料斗内须初存的混凝土量要经计算确定，以保证完全排出导管内泥浆，并使导管出口埋深不小于0.8m的流态混凝土中，防止泥浆卷入混凝土中，加之导管底距坑底距离为0.5m，根据压力平衡原理，计算确定混凝土初灌量；

当混凝土面快到钢筋笼1下端时，为防止钢筋笼1上浮，在混凝土面接近和初入钢筋笼1时，应保持较大的导管埋深，放慢灌注速度，当混凝土面进入钢筋笼1后，应适当提升导管，减少埋深（不得少于2.0m）以增加钢筋笼1对导管底口下的埋置深度。

S5、起拔套管：

混凝土进入套管内有一节套管的长度时，对进行套管的起拔作业，起拔套管前，先以10°的角度来回搓动套管1-2min，以保证混凝土和套管壁充分脱离，并保证套管埋深在混凝土面3m以上，应在混凝土初凝之前起拔所有套管和导管；待混凝土凝固后可得到高支撑力、高承载力、高强度的桩基础。

实施例二：

与实施例一的区别之处在于：在钢筋笼1外侧对称设置控制钢筋保护层厚度的钢筋环。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依次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，均应涵盖与本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种复杂地质条件下桩基础全套管全回转施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、钻孔前准备：平整场地，测放桩孔位置，在施工现场上设置支撑全回转钻机的支架；

S2、钻孔：将带有刃口的套管插入钻机本体内，并采用冲抓斗对套管内的土层进行挖掘，而后利用钻机的自回转装置边回转套管边压入地层；

S3、拼接套管：钻进过程中平台上剩余一端长度套管时停止钻进，拼接套管；重复钻孔和拼接导管过程，直至钻孔完成；

S4、浇筑：下放钢筋笼，用导管法灌注混凝土；

S5、起拔套管：在混凝土进入套管内有一节长度时拔出所述套管，并保证所述套管底端埋深在混凝土面，直至在混凝土初凝前拔起所有的套管和导管。

2.根据权利要求1所述的复杂地质条件下桩基础全套管全回转施工工艺，其特征在于：至少第一节所述套管竖直埋设。

3.根据权利要求1所述的复杂地质条件下桩基础全套管全回转施工工艺，其特征在于：所述套管安装至钻机上后，套管刃口与地面之间设有作业空间。

4.根据权利要求1所述的复杂地质条件下桩基础全套管全回转施工工艺，其特征在于：起拔所述套管前，将套管以一定角度来回自转。

5.根据权利要求1所述的复杂地质条件下桩基础全套管全回转施工工艺，其特征在于：所述钢筋笼(1)外侧设有若干圆形滚轮垫块(2)或钢筋环中的一种。

6.根据权利要求1所述的复杂地质条件下桩基础全套管全回转施工工艺，其特征在于：挖至岩层或卵石层时，采用冲锤击碎，并利用冲抓斗将岩石或卵石取出。

7.根据权利要求1所述的复杂地质条件下桩基础全套管全回转施工工艺，其特征在于：在下放钢筋笼(1)时若遇到岩溶，在所述钢筋笼(1)对应位置的外周侧设有铁皮(3)。