CN111058439B - 一种沉管嵌岩灌注桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沉管嵌岩灌注桩施工方法，包括以下步骤：通过沉管挤密桩机夯击出桩孔并埋设钢管，钢管嵌入至强风化或中风化岩层内；将潜孔锤钻机的钻杆伸入至所述钢管内，通过合金钻头对所述桩孔的底部进行破碎钻进并在破碎钻进过程中通过高压风将所述桩孔底部的岩砂及小颗粒碎石吹扫出所述钢管；待所述桩孔底部检测合格后，下放钢筋笼至所述钢管内，并在所述钢管内灌注混凝土；将所述钢管向上提出地面，制得钢筋混凝土桩。采用钢管护壁解决了泥浆护壁的扩径和沉渣的问题，采用干成孔方式没有泥浆产生，通过合金钻头破碎钻进，加快了岩层掘进和成孔速度。

Description

一种沉管嵌岩灌注桩施工方法

技术领域

本发明涉及平移防护门的技术领域，具体来说，涉及一种沉管嵌岩灌注桩施工方法。

背景技术

目前，钻孔灌注桩成孔方式多采用重力冲击和机械钻进方式钻进成孔，采用泥浆护壁成孔冲击而成，对较硬岩层钻进速度慢或无法钻进，施工到桩底后虽会对桩底进行反复清孔，但无法对孔底沉渣清理干净，造成桩承载力不足，沉降过大，不符合规范要求。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种沉管嵌岩灌注桩施工方法，解决了泥浆护壁扩孔及孔底沉渣的问题，钻进过程对较硬岩层能快速掘进，成桩效率提高10倍以上，单桩承载提高30％，并且节约了混凝土杜绝了浪费。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种沉管嵌岩灌注桩施工方法，包括以下步骤：

S1通过沉管挤密桩机夯击出桩孔并埋设钢管，钢管嵌入至强风化或中风化岩层内；

S2将潜孔锤钻机的钻杆伸入至所述钢管内，通过合金钻头对所述桩孔的底部进行破碎钻进并在破碎钻进过程中通过高压风将所述桩孔底部的岩砂及小颗粒碎石吹扫出所述钢管；

S3待所述桩孔底部检测合格后，下放钢筋笼至所述钢管内，并在所述钢管内灌注混凝土；

S4将所述钢管向上提出地面，制得钢筋混凝土桩。

进一步地，所述沉管挤密桩机包括底盘，所述底盘的下方设置有行走履带，所述底盘与所述行走履带之间设置有回转平台，所述底盘上固定连接有竖直的套管，所述套管内滑动连接有立杆，所述立杆的顶部固定连接有横梁，所述横梁上设置有若干可转动的第一滑轮，所述底盘上还设置有主卷扬机和副卷扬机，所述主卷扬机上的钢丝绳绕过对应的所述第一滑轮后连接重锤的上端，所述副卷扬机上的钢丝绳绕过对应的所述第一滑轮后连接护筒的上端，所述重锤与所述护筒滑动配合，所述护筒的顶部设置有振动器，所述振动器的中心处设置有能供重锤穿过的孔洞。

进一步地，在S1中，先通过所述重锤夯击出所述桩孔并使所述护筒振动下沉至所述桩孔内直至所述护筒嵌入至强风化或中风化岩层内的深度达到设定深度，然后将所述重锤向上提出所述护筒，并将所述钢管下放入所述护筒内，最后将所述护筒向上提出地面即可完成所述钢管的埋设。

进一步地，在上提所述护筒前，先将所述重锤下放至所述护筒内使所述重锤压住所述钢管后再上提所述护筒。

进一步地，在S2中，所述钻杆与所述钢管同轴设置，避免在岩层钻进时合金钻头跑偏造成提升合金钻头时出现卡钻现象。

进一步地，在S2中，达到入岩深度后，利用高压风对所述桩孔底部反复进行吹扫，以将所述岩砂及所述小颗粒碎石吹扫出所述钢管。

进一步地，在S3中，在灌注混凝土前，将振捣棒插入至所述桩孔的底部，待混凝土的灌注高度达到50cm后停止浇注并振捣20秒，然后一边浇注混凝土一边将所述振捣棒缓慢提升并振捣，直至混凝土的浇注高度超过所述钢筋笼的高度。

进一步地，在S4中，在将所述钢管向上提升10—20cm后，观察所述钢筋混凝土桩是否跟随所述钢管上升，若所述钢筋混凝土桩出现上升现象采用重锤将该钢筋混凝土桩下压至原位，以确保所述钢筋混凝土桩不上浮。

本发明的有益效果：采用钢管护壁解决了泥浆护壁的扩径和沉渣的问题，采用干成孔方式没有泥浆产生，通过合金钻头破碎钻进，加快了岩层掘进和成孔速度，通过高压风清孔，可将孔底沉渣清理干净，使得单桩承载力高，不仅加快了施工速度，而且经济环保。

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他的附图。

图1是根据本发明实施例所述的沉管挤密桩机的示意图。

图中：

1、套管；2、支撑杆；3、主卷扬机；4、副卷扬机；5、行走履带；6、压载重块；7、底盘；8、第一滑轮；9、立杆；10、横梁；11、回转平台；12、第二滑轮；13、电控箱；14、支撑腿。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，根据本发明实施例所述的一种沉管嵌岩灌注桩施工方法，包括以下步骤：

S1通过沉管挤密桩机夯击出桩孔并埋设钢管，钢管嵌入至强风化或中风化岩层内；

S2将潜孔锤钻机的钻杆伸入至所述钢管内，通过合金钻头对所述桩孔的底部进行破碎钻进并在破碎钻进过程中通过高压风将所述桩孔底部的岩砂及小颗粒碎石吹扫出所述钢管；

S3待所述桩孔底部检测合格后，下放钢筋笼至所述钢管内，并在所述钢管内灌注混凝土；

S4将所述钢管向上提出地面，制得钢筋混凝土桩。

在本发明的一个具体实施例中，所述沉管挤密桩机包括底盘7，所述底盘7的下方设置有行走履带5，所述底盘7与所述行走履带5之间设置有回转平台11，所述底盘7上固定连接有竖直的套管1，所述套管1内滑动连接有立杆9，所述立杆9的顶部固定连接有横梁10，所述横梁10上设置有若干可转动的第一滑轮8，所述底盘7上还设置有主卷扬机3和副卷扬机4，所述主卷扬机3上的钢丝绳绕过对应的所述第一滑轮8后连接重锤的上端，所述副卷扬机4上的钢丝绳绕过对应的所述第一滑轮8后连接护筒的上端，所述重锤与所述护筒滑动配合，所述护筒的顶部设置有振动器，所述振动器的中心处设置有能供重锤穿过的孔洞。

在本发明的一个具体实施例中，在S1中，先通过所述重锤夯击出所述桩孔并使所述护筒振动下沉至所述桩孔内直至所述护筒嵌入至强风化或中风化岩层内的深度达到设定深度，然后将所述重锤向上提出所述护筒，并将所述钢管下放入所述护筒内，最后将所述护筒向上提出地面即可完成所述钢管的埋设。

在本发明的一个具体实施例中，在上提所述护筒前，先将所述重锤下放至所述护筒内使所述重锤压住所述钢管后再上提所述护筒。

在本发明的一个具体实施例中，在S2中，所述钻杆与所述钢管同轴设置，避免在岩层钻进时合金钻头跑偏造成提升合金钻头时出现卡钻现象。

在本发明的一个具体实施例中，在S2中，达到入岩深度后，利用高压风对所述桩孔底部反复进行吹扫，以将所述岩砂及所述小颗粒碎石吹扫出所述钢管。

在本发明的一个具体实施例中，在S3中，在灌注混凝土前，将振捣棒插入至所述桩孔的底部，待混凝土的灌注高度达到50cm后停止浇注并振捣20秒，然后一边浇注混凝土一边将所述振捣棒缓慢提升并振捣，直至混凝土的浇注高度超过所述钢筋笼的高度。

在本发明的一个具体实施例中，在S4中，在将所述钢管向上提升10—20cm后，观察所述钢筋混凝土桩是否跟随所述钢管上升，若所述钢筋混凝土桩出现上升现象采用重锤将该钢筋混凝土桩下压至原位，以确保所述钢筋混凝土桩不上浮。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式对本发明的上述技术方案进行详细说明。

本发明所述的沉管挤密桩机包括套管1、支撑杆2、主卷扬机3、副卷扬机4、行走履带5、压载重块6、底盘7、第一滑轮8、立杆9、横梁10、回转平台11、第二滑轮12、电控箱13和支撑腿14。其中，底盘7上设置有若干支撑腿14，支撑腿14上设置有可调节的支撑脚，套管1通过倾斜的支撑杆2连接底盘7，底盘7上还设置有电控箱13，电控箱13分别连接主卷扬机3和副卷扬机4、行走履带5和回转平台11，底盘7上还设置有压载重块6，底盘7上还设置有可转动的第二滑轮12，副卷扬机4上的钢丝绳先绕过第二滑轮12后再绕过第一滑轮8。

行走履带5用于带动底盘7移动，回转平台11用于驱动底盘7转动，支撑腿14可通过支撑脚来调节高度，从而使底盘7稳固，底盘7的前侧设有套管1，套管1通过倾斜的支撑杆2支撑于底盘7上，套管1内套设有立杆9，立杆9的顶部固定连接横梁10，通过套管1和立杆9使得横梁10的高度可调，当调整好横梁10的高度后，套管1可通过销轴或紧定螺栓等紧定装置来将立杆9固定住，或者也可通过设置液压缸来连接立杆9以实现横梁10高度的调整。在底盘7上固定有主卷扬机3和副卷扬机4，在横梁10的顶部设有第一滑轮8，从主卷扬机3伸出的钢丝绳绕过第一滑轮8后悬吊有重锤，从而实现重锤的升降，从副卷扬机4伸出的钢丝绳绕过第一滑轮8后与护筒连接，从而实现护筒的升降，重锤与护筒滑动配合，从而可在护筒内上下滑动，可实现对桩孔底部的夯击。重锤的下端为尖端，可通过挤密的方式夯击出桩孔。护筒的顶部设置有对其施加振动力的振动器，当振动器开启时可使护筒振动下沉。振动器整体呈环形，中部具有能供重锤穿过的孔洞。振动器为电磁振动器，比如可采用如专利号为CN208007899U的现有技术中的圆盘电磁振动器，应用时只需将圆盘电磁振动器上的盖板去掉即可。

电控箱13包括箱体以及位于箱体内的PLC控制器，PLC控制器分别连接触摸屏、行走履带5的驱动电机、回转平台11的驱动电机、主卷扬机、副卷扬机4等，PLC控制器的型号为SIEMENS S7-1200，触摸屏的型号为SIEMENS TP1200。

具体使用时，通过重锤上下移动来夯击出桩孔，护筒振动下沉至桩孔底部，通过锤击成孔的方式成孔速度快，当护筒穿透杂填土和回填土的建筑垃圾、块石和原有的浅基础下沉至强风化或中风化岩层内一定深度后，将重锤向上移动并从护筒中抽出来，把钢管放置到护筒内（钢管比护筒直径小2-3公分），然后再把重锤放置到护筒内压住钢管后向上提升护筒，当护筒慢慢提升出地面后，钢管埋设完成。

本发明所述的沉管嵌岩灌注桩施工方法具体包括如下几个步骤：

1）通过沉管挤密桩机采用锤击成孔方式下沉护筒至强风化或中风化岩层内一定深度，然后将重锤向上提出所述护筒，将尺寸长度合适的钢管通过护筒放入岩层中，为防止在提升护筒时，护筒带动钢管上移，将4.0吨重的重锤下放至护筒以压住钢管，当护筒慢慢提升出地面后，钢管埋设完成。

2）潜孔锤钻机掘进，潜孔锤钻机施工原理为利用高压风带动冲击器及合金钻头对岩石进行破碎钻进，将岩石冲击破碎成砂粉形态。潜孔锤钻机可采用专利号为CN107620567A的现有技术中的潜孔钻机。

潜孔锤钻机对位时一定要与埋设的钢管垂直并处于钢管中心（即钻杆与钢管同轴），避免对岩层钻进时合金钻头跑偏造成提升合金钻头时出现卡钻现象。

利用高压风将沉渣吹带出钢管，在达到入岩深度后需对孔底（即桩孔底部）反复进行吹扫，把孔底的岩砂及小颗粒碎石吹扫出钢管。

3）下钢筋笼灌注混凝土，在高压风清扫孔底后，撤去潜孔锤钻机，对孔底进行检测，若岩砂厚度不超过设定高度，则检测合格。

检测合格后下放钢筋笼至钢管内，并控制钢筋笼的标高在规范之内。

将振捣棒插入孔底，待混凝土的灌注高度达到50cm后停止浇注并振捣20秒，然后一边浇注一边缓慢提升振捣至桩顶，混凝土的浇注高度要求掩盖钢筋笼。

4）提管后成桩，使用钳掐咬合钢管后将钢管向上提升10—20cm，然后施工人员密切关注钢筋混凝土桩是否跟随钢管上升，若钢筋混凝土桩出现上升现象需用重锤将钢筋混凝土桩下压恢复到原深度，确保钢筋混凝土桩不上浮。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，护筒可以穿透杂填土和回填土的建筑垃圾、块石和原有的浅基础，并在进入强风化岩层或中风化岩层一定深度后把钢管埋设到强风化岩层或中风化岩层内，从而形成强风化或中风化岩层以上钢管护壁，不会因扩径浪费混凝土；通过潜孔锤钻机利用高压风带动冲击器及含金钻头对岩石进行破碎钻进，钻进速度是冲击钻进、旋转钻进的10倍以上，岩石冲击破碎成砂粒形态利用高压风吹带出钢管；整个施工过程干成孔，没有水，没有泥浆，桩底没有沉渣，单桩承载力比同等桩径同等桩长灌注提高30％，经济环保；施工中可大面积埋设钢管，具备一次灌注多棵桩孔的条件，提高了施工速度，适用范围更广。

以上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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种沉管嵌岩灌注桩施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1通过沉管挤密桩机夯击出桩孔并埋设钢管，钢管嵌入至强风化或中风化岩层内；

S2将潜孔锤钻机的钻杆伸入至所述钢管内，通过合金钻头对所述桩孔的底部进行破碎钻进并在破碎钻进过程中通过高压风将所述桩孔底部的岩砂及小颗粒碎石吹扫出所述钢管；

S3待所述桩孔底部检测合格后，下放钢筋笼至所述钢管内，并在所述钢管内灌注混凝土；

S4将所述钢管向上提出地面，制得钢筋混凝土桩；

所述沉管挤密桩机包括底盘(7)，所述底盘(7)的下方设置有行走履带(5)，所述底盘(7)与所述行走履带(5)之间设置有回转平台(11)，所述底盘(7)上固定连接有竖直的套管(1)，所述套管(1)内滑动连接有立杆(9)，所述立杆(9)的顶部固定连接有横梁(10)，所述横梁(10)上设置有若干可转动的第一滑轮(8)，所述底盘(7)上还设置有主卷扬机(3)和副卷扬机(4)，所述主卷扬机(3)上的钢丝绳绕过对应的所述第一滑轮(8)后连接重锤的上端，所述副卷扬机(4)上的钢丝绳绕过对应的所述第一滑轮(8)后连接护筒的上端，所述重锤与所述护筒滑动配合，所述护筒的顶部设置有振动器，所述振动器的中心处设置有能供重锤穿过的孔洞；

在S1中，先通过所述重锤夯击出所述桩孔并使所述护筒振动下沉至所述桩孔内直至所述护筒嵌入至强风化或中风化岩层内的深度达到设定深度，然后将所述重锤向上提出所述护筒，并将所述钢管下放入所述护筒内，最后将所述护筒向上提出地面即可完成所述钢管的埋设；

在S2中，达到入岩深度后，利用高压风对所述桩孔底部反复进行吹扫，以将所述岩砂及所述小颗粒碎石吹扫出所述钢管；

在上提所述护筒前，先将所述重锤下放至所述护筒内使所述重锤压住所述钢管后再上提所述护筒。

2.根据权利要求1所述的沉管嵌岩灌注桩施工方法，其特征在于，在S2中，所述钻杆与所述钢管同轴设置，避免在岩层钻进时合金钻头跑偏造成提升合金钻头时出现卡钻现象。

3.根据权利要求1所述的沉管嵌岩灌注桩施工方法，其特征在于，在S3中，在灌注混凝土前，将振捣棒插入至所述桩孔的底部，待混凝土的灌注高度达到50cm后停止浇注并振捣20秒，然后一边浇注混凝土一边将所述振捣棒缓慢提升并振捣，直至混凝土的浇注高度超过所述钢筋笼的高度。

4.根据权利要求1所述的沉管嵌岩灌注桩施工方法，其特征在于，在S4中，在将所述钢管向上提升10-20cm后，观察所述钢筋混凝土桩是否跟随所述钢管上升，若所述钢筋混凝土桩出现上升现象采用重锤将该钢筋混凝土桩下压至原位，以确保所述钢筋混凝土桩不上浮。

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