CN112030961B - 长螺旋灌注桩振动跟管施工工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及地基工程的技术领域，公开了长螺旋灌注桩振动跟管施工工艺，包括如下施工步骤：步骤一、施工前准备；步骤二、钻进成孔；步骤三、混凝土灌注；步骤四、钢套管的锤入；步骤五、置入钢筋笼；步骤六、混凝土二次灌注和钢套管拔除。本申请利用桩机的管桩在钻孔内灌注混凝土砂浆，可以保证钻孔的孔径，避免发生缩径塌孔的情况，随后利用振动锤将套管锤入灌注有混凝土砂浆的原桩位，原桩位未凝结的混凝土向四周挤压，扩大桩径，提高桩基的直径和与地层的结合程度，从而提高桩基的承载力度和稳定性。

Description

长螺旋灌注桩振动跟管施工工艺

技术领域

本申请涉及地基工程的技术的领域，尤其是涉及长螺旋灌注桩振动跟管施工工艺。

背景技术

在建筑施工时，通常会在某些建筑区的地质分层含有淤泥层，淤泥层在素土下方，距地表较深，对淤泥层具有可塑性，在放置钢筋笼前容易造成桩孔的缩径和坍塌，因此需要在钻孔之后先放置钢护筒进行支撑防护。

相关技术，如中国发明专利申请公开号CN110158579A公开了一种钻孔灌注桩施工方法，包括以下步骤：施工准备、护筒埋设、粘土造浆、钻进成孔、清孔、吊装钢筋笼、导管设立、二次清孔、混凝土灌注、拆除导管、拆除护筒及钻机移位，通过本发明的实施，可以在山区等地质复杂的条件下顺利进行桩基的施工，施工时通过护筒等防护措施，防止桩孔内塌陷，提高了施工的安全性和施工效率，钻孔灌注桩能够有效控制地基沉降，从而对土层产生压实效果，使得桩基稳定可靠。

针对上述中的相关技术，该发明的灌注桩施工方法对桩基与桩孔的结合程度和桩基的直径大小有限，单桩提供的承载力不足，不能满足承载力度要求较高的建筑。

发明内容

为了提高单桩的承载力度和质量，本申请提供长螺旋灌注桩振动跟管施工工艺。

本申请提供的长螺旋灌注桩振动跟管施工工艺采用如下的技术方案：

长螺旋灌注桩振动跟管施工工艺，其特征在于，包括如下施工步骤：

步骤一、施工前准备：测定地面标高，同时确定桩位；

步骤二、钻进成孔：桩机的钻具对准桩位，快钻慢进，对钻具与水平地面等高的位置做标记，作为控制孔深的依据；

步骤三、混凝土灌注：所述桩机的钻具成孔到标高后，利用所述桩机钻具内的桩管对钻孔灌注混凝土砂浆，混凝土砂浆的投入量不少于设计灌注量；

步骤四、钢套管的锤入：利用起重机吊起振动锤，所述振动锤夹持钢套管移动到桩位上方，所述钢套管底部连接可启闭的活掰式桩尖，所述振动锤将钢套管锤入钻孔中，所述钢套管的内部形成供混凝土灌注的管孔；

步骤五、置入钢筋笼：制备钢筋笼，利用所述起重机将钢筋笼整节吊挂至竖直状态，且位于桩位的上方，所述钢筋笼沉入钢套管内部；

步骤六、混凝土二次灌注和钢套管拔除：开启所述活掰式桩尖，对所述钢套管灌注混凝土砂浆，利用所述振动锤边拔出边振动钢套管，完成桩基的灌注。

通过采用上述技术方案，利用桩机钻孔后，桩机的桩管对钻孔内灌注混凝土砂浆，桩机的长螺旋钻具在灌注混凝土砂浆的同时缓慢拔出，可以保证钻孔的孔径，避免发生缩径塌孔的情况，随后利用振动锤将套管锤入灌注有混凝土砂浆的原桩位，原桩位未凝结的混凝土向四周挤压，扩大桩径，同时混凝土砂浆与土层的结合度提高，在钢套管内置入钢筋网，进行二次混凝土灌注，随后拔出钢套管，即完成桩基的灌注，该方案可以提高桩基的稳定性和质量，桩基的承载力度提高，避免出现缩径塌孔的问题。

优选的，在步骤二中，所述桩机的钻具钻进过程中利用挖掘机和铲土车清理返出孔口的渣土，修整压实场地。

通过采用上述技术方案，桩机的钻具钻孔过程中，钻孔内部的渣土会随桩机的螺旋页返出孔口，渣土会堆积在桩位的周边，清理后便于后续的施工操作。

优选的，在步骤三中，待所述桩机的桩管注满混凝土砂浆后，预先对所述钻孔的底部进行部分混凝土砂浆的灌注，随后边灌注边提桩管。

通过采用上述技术方案，利用桩机的桩管灌注混凝土时，桩管预先对钻孔的底部灌注部分混凝土砂浆，可以避免钻孔的底部发生浮土现象，随后边灌注边提桩管，同时保持钻孔内混凝土处于负压状态。

优选的，在步骤三中，所述桩机的桩管内部安装有振动器，所述振动器在桩机的桩管拔出时对混凝土振实。

通过采用上述技术方案，振动器对钻孔内部灌注的混凝土砂浆提供振实作用，使混凝土桩基可以保证密实，提高桩基的稳固和承载力度。

优选的，在步骤四中，所述活掰式桩尖的直径大于钢套管直径，所述活掰式桩尖的直径与钢套管的直径相差1mm-5mm。

通过采用上述技术方案，活掰式桩尖在锤入桩位时，可以形成孔径大于钢套管的桩孔，在后续拔桩的过程中，钢套管脱离桩孔所受的阻力和桩孔的变形量会减少，保证桩基的质量。

优选的，在步骤五中，所述钢筋笼的外径小于钢套管内径，所述钢筋笼的外径与钢套管的内径相差50mm-70mm，所述钢筋笼在轴向方向的长度大于钢套管的长度。

通过采用上述技术方案，钢筋笼的直径尺寸大小可以避免与钢套管发生碰撞，钢筋笼伸出钢套管，可以与地面上的建筑物利用混凝土浇筑连接，加强对建筑物的稳固作用。

优选的，在步骤五中，所述钢筋笼的底端呈尖锥头形状设置，所述钢筋笼的内部沿轴线方向排布固定有十字型的加强筋。

通过采用上述技术方案，钢筋笼的头部呈尖锥头设置，可以在置入钢套管内部的过程中提供导向作用，使钢筋笼准确放入钢套管内部，降低施工困难，加强筋可以加钢筋网的整体强度，提高桩基的承载力度。

优选的，在步骤五中，所述钢套管的内壁环向设置有多个对钢筋笼外侧支撑的竖柱，所述竖柱通过多个横柱与钢套管的内壁连接，所述竖柱与钢筋笼的间距为5mm-10mm。

通过采用上述技术方案，利用竖柱支撑钢套管内部的钢筋笼，使钢筋笼可以保持竖立在钢套管的中部位置，避免桩机内的钢筋笼发生偏摆，提高施工质量。

优选的，在步骤五中，所述竖柱开设有与横柱远离钢套管内壁的一端固定插接的连接槽，所述横柱远离钢套管的一端固定设置有弹簧，所述弹簧远离横柱的一端与连接槽的槽底固定连接。

通过采用上述技术方案，钢筋笼放入钢套管或者钢套管拔除桩位时，竖柱与钢筋笼相抵触时，竖柱可以压缩弹簧发生一定的偏移，提供缓冲作用，减少钢筋笼与竖柱之间的摩擦和碰撞作用。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.利用桩机钻孔后，桩机的桩管对钻孔内灌注混凝土砂浆，桩机的长螺旋钻具在灌注混凝土砂浆的同时缓慢拔出，可以保证钻孔的孔径，避免发生缩径塌孔的情况，随后利用振动锤将套管锤入灌注有混凝土砂浆的原桩位，原桩位未凝结的混凝土向四周挤压，扩大桩径，同时混凝土砂浆与土层的结合度提高，在钢套管内置入钢筋网，进行二次混凝土灌注，随后拔出钢套管，即完成桩基的灌注，该方案可以提高桩基的稳定性和质量，桩基的承载力度提高，避免出现缩径塌孔的问题；

2.活掰式桩尖在锤入桩位时，可以形成孔径大于钢套管的桩孔，在后续拔桩的过程中，钢套管脱离桩孔所受的阻力和桩孔的变形量会减少，保证桩基的质量；

3.利用竖柱支撑钢套管内部的钢筋笼，使钢筋笼可以保持竖立在钢套管的中部位置，避免桩机内的钢筋笼发生偏摆，提高施工质量。

附图说明

图1是本实施例中的桩机施工时的结构示意图；

图2是本实例中的钢筋笼置入时的结构示意图；

图3是图2中A部分的局部放大结构示意图。

附图标记说明：1、钻孔；2、桩机；21、桩管；3、起重机；4、振动锤；5、钢套管；51、活掰式桩尖；52、横柱；521、弹簧；53、竖柱；531、连接槽；6、钢筋笼；61、加强筋；7、桩孔。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开长螺旋灌注桩振动跟管施工工艺，包括以下施工步骤：

步骤一、施工前准备

综合评价施工场地，根据地基、土层状况等选择合适灌桩部位，测定桩位并用钢筋做好标记，测定场地内地面标高以确定桩顶埋深，利用水准仪控制管桩平面误差及桩身垂直度偏差；

参照图1和图2，选取履带式长螺旋多功能钻孔桩机2、起重机3、振动锤4、挖掘机和铲土车作为施工机械，其中，长螺旋多功能钻孔桩机2以下简称桩机2。

步骤二、钻进成孔

桩机2的钻具对孔校正后，保持钻具中心位于桩位上方，且与桩位的偏差不大于20mm；

快钻慢进，钻进速度先慢后快，在基岩中钻进时，可以通过配置加重铤或重块来提高钻压，当钻头到达设计桩底标高位置时，钻具与水平地面等高的部位作标记，作为施工时控制孔深的依据；

钻进过程中利用挖掘机和铲土车随时清理返出孔口的渣土，修整压实场地，保证钻孔1过程中桩机2上螺旋桩管21的垂直度。

步骤三、混凝土灌注

成孔到设计标高后停钻，提前制备好混凝土砂浆，利用桩机2的桩管21压灌混凝土，待桩机2的桩管21中空注满混凝土浆液后，预先对钻孔1的底部灌注部分混凝土，避免钻孔1底部产生浮土现象，随后边灌注混凝土砂浆边提桩管21，桩管21不得回转，提管要求慢速均匀，始终保持钻孔1内的混凝土具有一定的压力，提升速度小于2m/min，以保证孔径和混凝土桩基的密实度；

桩管21的内部安装有振动器，提管过程中振动器对混凝土浆液进行振实，进一步保证混凝土桩基的密实度，混凝土砂浆的投入量不得少于设计灌注量。

步骤四、钢套管5锤入

待步骤三的混凝土砂浆灌注完成后且未固化时，立即进行钢套管5的锤入，利用起重机3吊起振动锤4，振动锤4的夹具夹紧钢套管5一端，将钢套管5吊挂到于桩位正上方对齐的位置，钢套管5的底部与活掰式桩尖51连接，对钢套管5和活掰式桩尖51的连接部位进行防水处理，避免地下水渗入钢套管5内部；

钢套管5开始时利用重力作用在桩位的钻孔1下沉，随后利用振动锤4将钢套管5锤击沉入钻孔1中，形成桩孔7，在偏心矩为零时启动振动锤4，在偏心矩为最大偏心矩的10%-25%时起振，按最大偏心力矩的30%-40%递增激振力，钢套管5的外径小于钻孔1直径，钢套管5外径与钻孔1直径相差20mm-40mm，原桩位未凝结的混凝土向四周挤压，扩大桩径，钢套管5的内部形成供混凝土灌注的管孔；

在本实施例中，活掰式桩尖51的直径大于钢套管5直径，活掰式桩尖51直径与钢套管5直径相差1mm-5mm，这样保证桩孔7的直径大于钢套管5的直径，后续拔桩过程中钢套管5所受的阻力和桩孔7的变形量会减少。

步骤五、置入钢筋笼6

根据钢套管5的内径大小提前制作钢筋笼6，钢筋笼6的底端呈尖锥头形状设置，钢筋笼6的外径应比钢套管5内径小，钢筋笼6的外径与钢套管5的内径相差50mm-70mm，钢筋笼6轴线方向的长度大于钢套管5的长度，钢筋笼6的内部沿轴线方向排布固定有十字型的加强筋61；

利用起重机3将钢筋笼6整节吊挂至竖直状态，且位于桩位的上方，钢筋笼6的尖锥头预先垂直沉入钢套管5的内部，钢筋笼6的尖锥头沉入管孔的底部，防止碰撞孔壁；

参照图3，在本实施例中，钢套管5的内管壁固定有对钢筋笼6外侧进行支撑的多个竖柱53，竖柱53的长度方向与钢套管5的轴线相互平行，多个竖柱53环向围合形成环状，竖柱53与钢筋笼6的间距为5mm-10mm，竖柱53通过多个横柱52与钢套管5的内壁固定连接，多个竖柱53将钢筋笼6竖立在钢套管5的中部，保持中立，提高钢筋笼6的稳定性。

具体地，竖柱53开设有多个与不同横柱52相对应的连接槽531，横柱52远离钢套管5内壁的一端配合卡入连接槽531内部，横柱52远离钢套管5内壁的一端与连接槽531的槽底留有间距，横柱52伸入连接槽531的一端固定有弹簧521，弹簧521远离横柱52的一端与连接槽531的槽底固定连接，弹簧521提供缓冲作用，在钢筋笼6放入钢套管5内部以及钢套管5拔出过程中提供缓冲作用，减少碰撞和磨损。

步骤六、混凝土二次灌注和钢套管5拔除

参照图2，活掰式桩尖51开启，利用钢套管5顶部的倒料斗对管孔内部进行混凝土灌注，预先灌注1/3的混凝土砂浆，随后利用振动锤4的夹具夹紧钢套管5，振动的同时并向上拔出钢套管5，边拔出、边振动，振动锤4的拔出速率控制在0.3m/min-1m/min，混凝土砂浆分三次徐徐灌注，钢套管5在混凝土砂浆倒入的过程中停止振动和拔出，钢套管5在拔出底面高度约4/3时，停止振动，缓慢向上拔除钢套管5，完成桩基的灌注。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.长螺旋灌注桩振动跟管施工工艺，其特征在于，包括如下施工步骤：

步骤一、施工前准备：测定地面标高，同时确定桩位；

步骤二、钻进成孔：桩机(2)的钻具对准桩位，快钻慢进，对钻具与水平地面等高的位置做标记，作为控制孔深的依据；

步骤三、混凝土灌注：所述桩机(2)的钻具成孔到标高后，利用所述桩机(2)钻具内的桩管(21)对钻孔(1)灌注混凝土砂浆，混凝土砂浆的投入量不少于设计灌注量；

步骤四、钢套管(5)的锤入：利用起重机(3)吊起振动锤(4)，所述振动锤(4)夹持钢套管(5)移动到桩位上方，所述钢套管(5)底部连接可启闭的活瓣式桩尖(51)，所述振动锤(4)将钢套管(5)锤入钻孔(1)中，所述钢套管(5)的内部形成供混凝土灌注的管孔；

步骤五、置入钢筋笼(6)：制备钢筋笼(6)，利用所述起重机(3)将钢筋笼(6)整节吊挂至竖直状态，且位于桩位的上方，所述钢筋笼(6)沉入钢套管(5)内部；

步骤六、混凝土二次灌注和钢套管(5)拔除：开启所述活瓣式桩尖(51)，对所述钢套管(5)灌注混凝土砂浆，利用所述振动锤(4)边拔出边振动钢套管(5)，完成桩基的灌注；

在步骤三中，待所述桩机(2)的桩管(21)注满混凝土砂浆后，预先对所述钻孔(1)的底部进行部分混凝土砂浆的灌注，随后边灌注边提桩管(21)；

在步骤五中，所述钢套管(5)的内壁环向设置有多个对钢筋笼(6)外侧支撑的竖柱(53)，所述竖柱(53)通过多个横柱(52)与钢套管(5)的内壁连接，所述竖柱(53)与钢筋笼(6)的间距为5mm-10mm；

在步骤五中，所述竖柱(53)开设有与横柱(52)远离钢套管(5)内壁的一端固定插接的连接槽(531)，所述横柱(52)远离钢套管(5)的一端固定设置有弹簧(521)，所述弹簧(521)远离横柱(52)的一端与连接槽(531)的槽底固定连接；

在步骤六中，活瓣式桩尖(51)开启，利用钢套管(5)顶部的倒料斗对管孔内部进行混凝土灌注，预先灌注1/3的混凝土砂浆，随后利用振动锤(4)的夹具夹紧钢套管(5)，振动的同时并向上拔出钢套管(5)，边拔出、边振动，振动锤(4)的拔出速率控制在0.3m/min-1m/min，混凝土砂浆分三次徐徐灌注，钢套管(5)在混凝土砂浆倒入的过程中停止振动和拔出，完成桩基的灌注。

2.根据权利要求1所述的长螺旋灌注桩振动跟管施工工艺，其特征在于：在步骤二中，所述桩机(2)的钻具钻进过程中利用挖掘机和铲土车清理返出孔口的渣土，修整压实场地。

3.根据权利要求1所述的长螺旋灌注桩振动跟管施工工艺，其特征在于：在步骤三中，所述桩机(2)的桩管(21)内部安装有振动器，所述振动器在桩机(2)的桩管(21)拔出时对混凝土振实。

4.根据权利要求1所述的长螺旋灌注桩振动跟管施工工艺，其特征在于：在步骤四中，所述活瓣式桩尖(51)的直径大于钢套管(5)直径，所述活瓣式桩尖(51)的直径与钢套管(5)的直径相差1mm-5mm。

5.根据权利要求1所述的长螺旋灌注桩振动跟管施工工艺，其特征在于：在步骤五中，所述钢筋笼(6)的外径小于钢套管(5)内径，所述钢筋笼(6)的外径与钢套管(5)的内径相差50mm-70mm，所述钢筋笼(6)在轴线方向的长度大于钢套管(5)的长度。

6.根据权利要求1所述的长螺旋灌注桩振动跟管施工工艺，其特征在于：在步骤五中，所述钢筋笼(6)的底端呈尖锥头形状设置，所述钢筋笼(6)的内部沿轴线方向排布固定有十字型的加强筋(61)。

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