CN113089659A - 一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法，属于灌注桩工程施工技术领域，用于解决多年冻土地区基础桩施工难度大、效率低的技术问题。施工步骤包括：施工准备；桩位放样；旋挖钻机钻孔；使用特制旋压挤扩螺纹钻头旋转挤出螺纹；反向提钻并灌注混凝土至设计无螺纹区停止灌注；安装钢筋笼；安装钢护筒；继续混凝土灌注；待灌注桩成桩后，进行桩基检测。本施工方法在桩位处旋挖成孔后采用特制旋压挤扩螺纹钻头在桩孔内壁上旋挖螺纹，并在灌注螺纹桩内设置钢筋笼和钢护筒，桩体结构具有较高的强度和良好的稳定性，螺纹桩成型后具有良好的竖向承载与抗冻拔性能，该施工方法对土质环境扰动小，能适应各种复杂地质环境，施工效率高。

Description

一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法

技术领域

本发明属于灌注桩工程施工技术领域，涉及一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法。

背景技术

冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。一般可分为短时冻土（数小时/数日以至半月）/季节冻土（半月至数月）以及多年冻土（又称永久冻土，指的是持续二年或二年以上的冻结不融的土层），其中，多年冻土面积占陆地面积的25%。冻土是一种对温度极为敏感的，含有丰富的地下冰。因此，冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。正由于这些特征，在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险：冻胀和融沉。

在青藏铁路中使用了大量的桩基础形式，未来在多年冻土区修筑交通及土建工程，必定会采用大量的桩基础形式以保证结构的稳定性及减少对多年冻土的扰动。由于多年冻土地区环境相对恶劣，对基础桩的结构要求和施工要求较高，并且施工难度较大、效率较低。

针对多年冻土地区的特殊土质环境，提出一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法，能够提高螺纹桩施工效率,且具有良好的竖向承载与抗冻拔性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法，该装置要解决的技术问题是：如何提高多年冻土地区螺纹桩的施工效率和结构的稳定性。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法，施工步骤如下，

步骤一，施工准备,确定所要施工的各个旋挖成孔灌注螺纹桩的分布与位置，明确每个桩的各项参数；

步骤二，桩位放样，组织测量人员对所有桩位进行放样，用十字线标出桩心位置，并延出控制线；

步骤三，采用旋挖钻机进行钻孔，将旋挖钻头安装到旋挖钻机输出轴上，钻孔深度达到设计桩底标高后，拔出旋挖钻头；清孔，清孔，并检测桩孔的各项指标，包括孔径、孔深和垂直度检测；

步骤四，在孔内旋挖螺纹，将特制旋压挤扩螺纹钻头安装到旋挖钻机输出轴上，使用特制旋压挤扩螺纹钻头在原孔位旋挖螺纹；

步骤五，安装灌注支架、混凝土灌注管、及储料斗，并反向提拉特制旋压挤扩螺纹钻头时进行砼灌注；混凝土灌注过程中，需要多次测探孔内混凝土面的位置，及时拆卸混凝土灌注管，调整混凝土灌注管埋深，灌注至设计无螺纹区时停止灌注；

步骤六，制作并安装钢筋笼，钢筋笼由顶到底分节制作，在制作好钢筋笼后，将各节声测管安装在各节钢筋笼的骨架内，然后对接各节钢筋笼和声测管，最后，采用振冲法放钢筋笼；每节钢筋笼骨架内至少设有两个呈周向均匀分布的声测管，声测管管口应高出顶节钢筋笼 100mm以上，且各声测管管口高度一致；

步骤七，安装钢护筒，采用振动锤下压钢护筒至浇筑面；

步骤八，向钢护筒内继续灌注混凝土，灌注成桩后完成灌注工序；

步骤九，进行桩基检测。

在施工准备过程中，需要对所采用的施工材料进行抽检，并进行相关原材料及混凝土配合比试验。

在采用旋挖钻机进行钻孔过程中，旋挖钻头对准孔位，使钻头剪与十字线中心对中；旋挖钻头升降速度要均匀，避免碰撞孔壁；钻斗倒出的土距孔口的最小距离应大于6m，并及时清除。

旋挖钻机进行清孔作业时，更换清孔钻头进行清孔，清孔钻到达设计深度后，再反复清孔至少一次，控制孔底沉渣厚度在5cm以内。

在检测桩孔的各项指标时，根据孔径制作制作笼式探孔器入孔检测，探孔器用钢筋制作，其外径小于钻孔桩设计孔径2-4cm，其长度等于1.5-2倍桩径；检测时，将探孔器吊起，孔的中心与起吊钢丝绳保持一致，慢慢放入孔内，上下通畅无阻表明孔径、孔形及竖直度符合要求；在笼式探孔器内放置摄像头与照明设备观察孔壁；在检测桩孔的垂直度时，先用两条网线交叉架于桩口上使交点与桩心点重合，然后用钢尺从桩心测量出桩边缘半径位置，再把线垂沿桩壁保持平行慢慢放入桩底，并查看线垂定端与桩心的距离，桩心位偏差不得大于5㎝，桩身斜度不得大于1%，单边偏差不得大于5㎝；孔深和孔底沉渣厚度采用标准测绳检测，检测时，测绳必须经检校过的钢尺进行校核，其具体检测方法如下：使用满足灌注桩高度的测锤，慢慢地沉入孔内,探测沉渣顶面的位置，其施工孔深和测量孔深之差，即为沉渣厚度。

在孔内旋挖螺纹过程中，使用特制旋压挤扩螺纹钻头旋挖螺纹时应对准已挖孔中心，特制旋压挤扩螺纹钻头升降速度要均匀，保证侧壁螺纹的质量。特制旋压挤扩螺纹钻头的结构如下：

特制旋压挤扩螺纹钻头包括连接柱、连接桶和螺旋挤扩结构，连接柱与旋挖钻机输出轴连接，连接柱固定设置在连接桶的上端，螺旋挤扩结构为设置在连接桶外壁上螺旋凸起结构，连接桶的下端设置有定位端头，螺旋挤扩结构从下至上分为螺旋起始段、螺旋中段和螺旋末段；连接柱与定位端头均通过若干隔板与连接桶的内壁连接，若干隔板呈圆周阵列分布，隔板和定位端头的下端均伸出连接桶的下端，隔板的下端设置圆弧过渡；连接桶为厚壁圆桶，连接桶下端的外径与已开设桩孔的直径相同，连接桶的下端设置有倒角；便于钻头的准确定位以及顺利进入需要挤扩螺纹的孔洞。

螺旋挤扩结构的螺旋结构从螺旋起始段经过2个螺距的距离后截面变为梯形桩齿结构，螺旋结构的截面变为梯形桩齿结构后经过0.5个螺距的距离后截面逐渐缩小，螺旋末段至连接桶的上端面处结束，螺旋挤扩结构的螺旋起始段为凸起尖端，凸起尖端呈刀刃状，螺旋起始段和螺旋末段均设置有圆弧倒角，有利于螺旋挤扩结构的进洞和出洞；螺旋起始段为与孔洞内壁接触的起始段，刀刃状凸起结构能够有效减少钻头入土时所需的扭矩，提高挤扩螺纹的成型效率，螺旋挤扩结构能够在在多年冻土层中旋挖成孔后在桩孔内壁上迅速挤扩出完整的螺纹结构，便于螺纹桩的灌注施工，保证结构的稳定性。

钢筋笼的具体要求如下：

(1)钢筋原材：①按规范抽样送检，钢筋的表面应洁净，使用前将表面油渍、麟锈等清除干净；②钢筋应平直，无局部弯折，成盘的钢筋和弯曲钢筋均应调直。

(2)钢筋焊接：①钢筋接头若采用搭接电弧焊时，采用单面焊接；②钢筋接头采用搭接电弧焊时，两钢筋搭接端部应预弯，使两结合钢筋轴线一致，接头双面焊的长度不应小于5d，单面焊的长度不应小于10d(d为钢筋直径)；③受力钢筋焊接或绑扎接头应设置在内力较小处，并错开布置，同一断面内的钢筋接头不得超过总数的50％；对于绑扎接头，两接头间距离不小于1.3倍搭接长度；④在同一根钢筋上应尽量减少接头；⑤电弧焊接和绑扎接头与钢筋弯曲处的距离不应小于10倍钢筋直径，也不得位于构件的最大弯矩处。

（3）钢筋笼安装入桩孔后的容许偏差：①钢筋笼中心与桩孔中心偏差不大于±10cm， ②钢筋笼底面高程偏差不大于±10cm。

（4）钢筋笼主筋接头应互相错开，错开距离≥35d，d为钢筋直径，钢筋连接方式采用单面搭焊接且接头百分率不大于50％，桩身主筋与加劲箍筋务必焊牢，主筋与箍筋联结处宜 点焊，若主筋较多时，可交错点焊或绑扎；钢筋笼成型后，需在钢筋笼外侧的螺旋筋上设置保护层垫块，垫块的直径为15cm，沿钢筋笼长度方向每隔2m设置一组垫块，每组垫块沿钢筋笼同一截面圆周方向对称设置至少3块。

（5）声测管的底管需用堵头封闭，在底节钢筋笼制作时即安装在其上，其余各节预先绑扎在钢筋笼内，每节钢筋笼对接完后，对接声测管、固定牢靠，并保证成桩后的声测管互相平行；每节钢筋笼下放时应将声测管灌满清水，然后略微提高钢筋笼，并停滞一段时间观察检测管内水位，若水位无任何变化则表明检测管密实无漏，进行下放；若水位有所下降，则应将钢筋笼缓慢提起，查找漏水位置，并予以封堵，封堵完毕即可插入下放。

（6）采用吊车吊装钢筋笼时，钢筋笼采用分段吊装方式进行两点起吊，第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到上三分点之间，吊放钢筋笼入孔时应对准孔径，钢筋笼入孔时，动作要轻缓，对准孔中心，防止碰撞孔壁，造成塌孔将泥土杂物带入孔中；保持垂直，轻放、慢放入孔，入孔后应徐徐下放，不宜左右旋转，严禁摆动碰撞孔壁，严禁高提猛落和强制下放；下至最后一根加强筋断面时，用两根钢管平等对穿其中，压在孔口两侧枕木上，再将第二节钢筋笼吊起使其中心与第一节钢筋笼中心及桩孔中心重合，两钢筋笼主筋接头对正，保证钢筋笼焊接后上下段的轴线在一条直线上，不得出现转折。

混凝土的要求：混凝土运至灌注地点时，应检查和易性和塌落度，混凝土塌落度18-22cm，首批灌注混凝土的数量应能满足导管埋入混凝土的深度≥2 .0m和填充导管底部间隙的需要；在灌注过程中，应将孔内溢出的水和泥浆引流至泥浆池中，不得随意排放，污染环境；混凝土应灌注至距地表3m-2m，具体依照桩体设计确定。

混凝土灌注过程中，导管埋深一般控制在2-6米。

钢护筒是由多节钢护筒现场组装并焊接而成，钢护筒采用锰钢制成，钢护筒厚度为10mm或12mm，每节钢护筒长为2m-3m，具体依照桩体设计确定；钢护筒埋设后应保证护筒斜度不大于１％，其埋设深度为2-3m，具体依照桩体设计确定。

钢护筒安装到桩孔中后，继续灌注混凝土至桩顶标高以上0.5m；多余部分在进入下一道工序前凿除，保证桩头砼无松散层。

与现有技术相比，本多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法具有以下优点：

本发明提供的一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法，在桩位处旋挖成孔后，采用特制旋压挤扩螺纹钻头在桩孔内壁上旋挖螺纹，并在灌注螺纹桩内安装钢筋笼和钢护筒，桩体结构具有较高的强度和良好的稳定性；灌注螺纹桩成型后具有良好的竖向承载与抗冻拔性能，更加经济环保，该施工方法对土质环境扰动小，能够适应各种复杂地质情况，操作简单，施工方便，能够有效提高施工效。

附图说明

图1是本施工方法中主要施工步骤的结构示意图；

图1中A部分是旋挖钻机钻孔示意图；

图1中图B部分是特制旋压挤扩螺纹钻头旋挖螺纹示意图；

图1中C部分是螺纹孔内灌注混凝土示意图；

图1中D部分是钢筋笼安装示意图；

图1中E部分是钢护筒安装示意图；

图1中F部分是灌注螺纹桩灌注成桩后整体结构示意图；

图2是本发明中特制旋压挤扩螺纹钻头的下轴测结构示意图；

图3是本发明中特制旋压挤扩螺纹钻头的上轴测结构示意图；

图中：1-旋挖钻机输出轴、2-旋挖钻头、3-特制旋压挤扩螺纹钻头、31-连接柱、32-连接桶、33-螺旋挤扩结构、331-螺旋起始段、332-螺旋中段、333-螺旋末段、34-定位端头、35-隔板、4-混凝土灌注管、5-钢筋笼、6-钢护筒、7-混凝土、8-季节活动层、9-多年冻土层。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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专利和简化描述，而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专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

请参阅图1-3，本实施例提供了一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法，多年冻土地区的土质结构包括位于上层的季节活动层8和下层的多年冻土层9，旋挖成孔灌注螺纹桩的施工步骤如下，

步骤一，施工准备,确定所要施工的各个旋挖成孔灌注螺纹桩的分布与位置，明确每个桩的各项参数；

步骤二，桩位放样，组织测量人员对所有桩位进行放样，用十字线标出桩心位置，并延出控制线；

步骤三，如图1中A部分所示，采用旋挖钻机进行钻孔，将旋挖钻头2安装到旋挖钻机输出轴1上，钻孔深度达到设计桩底标高后，拔出旋挖钻头2；清孔，并检测桩孔的各项指标，包括孔径、孔深和垂直度检测；

步骤四，如图1中B部分所示，在孔内旋挖螺纹，将特制旋压挤扩螺纹钻头3安装到旋挖钻机输出轴1上，使用特制旋压挤扩螺纹钻头3在原孔位旋挖螺纹；

步骤五，如图1中C部分所示，安装灌注支架、混凝土灌注管4、及储料斗，并反向提拉特制旋压挤扩螺纹钻头3时进行砼灌注；混凝土7灌注过程中，需要多次测探孔内混凝土面的位置，及时拆卸混凝土灌注管4，调整混凝土灌注管4埋深，灌注至设计无螺纹区时停止灌注；

步骤六，如图1中D部分所示，制作并安装钢筋笼5，钢筋笼5由顶到底分节制作，在制作好钢筋笼5后，将各节声测管安装在各节钢筋笼5的骨架内，然后对接各节钢筋笼5和声测管，最后，采用振冲法放钢筋笼5；每节钢筋笼骨架内至少设有两个呈周向均匀分布的声测管，声测管管口应高出顶节钢筋笼 100mm以上，且各声测管管口高度一致；

步骤七，如图1中E部分所示，安装钢护筒6，采用振动锤下压钢护筒6至浇筑面；

步骤八，如图1中F部分所示，向钢护筒6内继续灌注混凝土7，灌注成桩后完成灌注工序；

步骤九，进行桩基检测。

在施工准备过程中，需要对所采用的施工材料进行抽检，并进行相关原材料及混凝土配合比试验。

在采用旋挖钻机进行钻孔过程中，旋挖钻头2对准孔位，使钻头剪与十字线中心对中；旋挖钻头2升降速度要均匀，避免碰撞孔壁；钻斗倒出的土距孔口的最小距离应大于6m，并及时清除。

旋挖钻机进行清孔作业时，更换清孔钻头进行清孔，清孔钻到达设计深度后，再反复清孔至少一次，控制孔底沉渣厚度在5cm以内。

在检测桩孔的各项指标时，根据孔径制作制作笼式探孔器入孔检测，探孔器用钢筋制作，其外径小于钻孔桩设计孔径2-4cm，其长度等于1.5-2倍桩径；检测时，将探孔器吊起，孔的中心与起吊钢丝绳保持一致，慢慢放入孔内，上下通畅无阻表明孔径、孔形及竖直度符合要求；在笼式探孔器内放置摄像头与照明设备观察孔壁；在检测桩孔的垂直度时，先用两条网线交叉架于桩口上使交点与桩心点重合，然后用钢尺从桩心测量出桩边缘半径位置，再把线垂沿桩壁保持平行慢慢放入桩底，并查看线垂定端与桩心的距离，桩心位偏差不得大于5㎝，桩身斜度不得大于1%，单边偏差不得大于5㎝；孔深和孔底沉渣厚度采用标准测绳检测，检测时，测绳必须经检校过的钢尺进行校核，其具体检测方法如下：使用满足灌注桩高度的测锤，慢慢地沉入孔内,探测沉渣顶面的位置，其施工孔深和测量孔深之差，即为沉渣厚度。

在孔内旋挖螺纹过程中，使用特制旋压挤扩螺纹钻头3旋挖螺纹时应对准已挖孔中心，特制旋压挤扩螺纹钻头3升降速度要均匀，保证侧壁螺纹的质量。特制旋压挤扩螺纹钻头3的结构如下：

特制旋压挤扩螺纹钻头3包括连接柱31、连接桶32和螺旋挤扩结构33，连接柱31与旋挖钻机输出轴1连接，连接柱31固定设置在连接桶32的上端，螺旋挤扩结构33为设置在连接桶32外壁上螺旋凸起结构，连接桶32的下端设置有定位端头34，螺旋挤扩结构33从下至上分为螺旋起始段331、螺旋中段332和螺旋末段333；连接柱31与定位端头34均通过若干隔板35与连接桶32的内壁连接，若干隔板35呈圆周阵列分布，隔板35和定位端头34的下端均伸出连接桶32的下端，隔板35的下端设置圆弧过渡；连接桶32为厚壁圆桶，连接桶32下端的外径与已开设桩孔的直径相同，连接桶32的下端设置有倒角；便于钻头的准确定位以及顺利进入需要挤扩螺纹的孔洞。

螺旋挤扩结构33的螺旋结构从螺旋起始段331经过2个螺距的距离后截面变为梯形桩齿结构，螺旋结构的截面变为梯形桩齿结构后经过0.5个螺距的距离后截面逐渐缩小，螺旋末段333至连接桶32的上端面处结束，螺旋挤扩结构33的螺旋起始段331为凸起尖端，凸起尖端呈刀刃状，螺旋起始段331和螺旋末段333均设置有圆弧倒角，有利于螺旋挤扩结构33的进洞和出洞；螺旋起始段331为与孔洞内壁接触的起始段，刀刃状凸起结构能够有效减少钻头入土时所需的扭矩，提高挤扩螺纹的成型效率，螺旋挤扩结构33能够在在多年冻土层中旋挖成孔后在桩孔内壁上迅速挤扩出完整的螺纹结构，便于螺纹桩的灌注施工，保证结构的稳定性。

钢筋笼5的具体要求如下：

(1)钢筋原材：①按规范抽样送检，钢筋的表面应洁净，使用前将表面油渍、麟锈等清除干净；②钢筋应平直，无局部弯折，成盘的钢筋和弯曲钢筋均应调直。

(2)钢筋焊接：①钢筋接头若采用搭接电弧焊时，采用单面焊接；②钢筋接头采用搭接电弧焊时，两钢筋搭接端部应预弯，使两结合钢筋轴线一致，接头双面焊的长度不应小于5d，单面焊的长度不应小于10d(d为钢筋直径)；③受力钢筋焊接或绑扎接头应设置在内力较小处，并错开布置，同一断面内的钢筋接头不得超过总数的50％；对于绑扎接头，两接头间距离不小于1.3倍搭接长度；④在同一根钢筋上应尽量减少接头；⑤电弧焊接和绑扎接头与钢筋弯曲处的距离不应小于10倍钢筋直径，也不得位于构件的最大弯矩处。

（3）钢筋笼5安装入桩孔后的容许偏差：①钢筋笼5中心与桩孔中心偏差不大于±10cm， ②钢筋笼5底面高程偏差不大于±10cm。

钻孔桩钢筋笼5骨架允许偏差如下表：

钻孔桩钢筋骨架允许偏差表

（4）钢筋笼5主筋接头应互相错开，错开距离≥35d，d为钢筋直径，钢筋连接方式采用单面搭焊接且接头百分率不大于50％，桩身主筋与加劲箍筋务必焊牢，主筋与箍筋联结处宜 点焊，若主筋较多时，可交错点焊或绑扎；钢筋笼5成型后，需在钢筋笼外侧的螺旋筋上设置保护层垫块，垫块的直径为15cm，沿钢筋笼长度方向每隔2m设置一组垫块，每组垫块沿钢筋笼同一截面圆周方向对称设置至少3块。

（5）声测管的底管需用堵头封闭，在底节钢筋笼制作时即安装在其上，其余各节预先绑扎在钢筋笼内，每节钢筋笼对接完后，对接声测管、固定牢靠，并保证成桩后的声测管互相平行；每节钢筋笼下放时应将声测管灌满清水，然后略微提高钢筋笼，并停滞一段时间观察检测管内水位，若水位无任何变化则表明检测管密实无漏，进行下放；若水位有所下降，则应将钢筋笼缓慢提起，查找漏水位置，并予以封堵，封堵完毕即可插入下放。

（6）采用吊车吊装钢筋笼时，钢筋笼采用分段吊装方式进行两点起吊，第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到上三分点之间，吊放钢筋笼入孔时应对准孔径，钢筋笼入孔时，动作要轻缓，对准孔中心，防止碰撞孔壁，造成塌孔将泥土杂物带入孔中；保持垂直，轻放、慢放入孔，入孔后应徐徐下放，不宜左右旋转，严禁摆动碰撞孔壁，严禁高提猛落和强制下放；下至最后一根加强筋断面时，用两根钢管平等对穿其中，压在孔口两侧枕木上，再将第二节钢筋笼吊起使其中心与第一节钢筋笼中心及桩孔中心重合，两钢筋笼主筋接头对正，保证钢筋笼焊接后上下段的轴线在一条直线上，不得出现转折。

混凝土7的要求：混凝土运至灌注地点时，应检查和易性和塌落度，混凝土塌落度18-22cm，首批灌注混凝土的数量应能满足导管埋入混凝土的深度≥2 .0m和填充导管底部间隙的需要；在灌注过程中，应将孔内溢出的水和泥浆引流至泥浆池中，不得随意排放，污染环境；混凝土应灌注至距地表3m-2m，具体依照桩体设计确定。

混凝土灌注过程中，导管埋深一般控制在2-6米。

钢护筒6是由多节钢护筒现场组装并焊接而成，钢护筒采用锰钢制成，钢护筒厚度为10mm或12mm，每节钢护筒长为2m-3m，具体依照桩体设计确定；钢护筒埋设后应保证护筒斜度不大于１％，其埋设深度为2-3m，具体依照桩体设计确定。

钢护筒6安装到桩孔中后，继续灌注混凝土至桩顶标高以上0.5m；多余部分在进入下一道工序前凿除，保证桩头砼无松散层。

本发明提供的一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法，在桩位处旋挖成孔后，采用特制旋压挤扩螺纹钻头3在桩孔内壁上旋挖螺纹，并在灌注螺纹桩内安装钢筋笼5和钢护筒6，桩体结构具有较高的强度和良好的稳定性；灌注螺纹桩成型后具有良好的竖向承载与抗冻拔性能，更加经济环保，该施工方法对土质环境扰动小，能够适应各种复杂地质情况，施工简单，能够有效提高了施工效率。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法，，其特征在于，所述旋挖成孔灌注螺纹桩的施工步骤如下，

步骤一，施工准备,确定所要施工的各个旋挖成孔灌注螺纹桩的分布与位置，明确每个桩的各项参数；

步骤二，桩位放样，组织测量人员对所有桩位进行放样，用十字线标出桩心位置，并延出控制线；

步骤三，采用旋挖钻机进行钻孔，将旋挖钻头安装到旋挖钻机输出轴上，钻孔深度达到设计桩底标高后，拔出旋挖钻头；清孔，并检测桩孔的各项指标，包括孔径、孔深和垂直度检测；

步骤四，在孔内旋挖螺纹，将特制旋压挤扩螺纹钻头安装到旋挖钻机输出轴上，使用特制旋压挤扩螺纹钻头在原孔位旋挖螺纹；

步骤五，安装灌注支架、混凝土灌注管、及储料斗，并反向提拉特制旋压挤扩螺纹钻头时进行砼灌注；混凝土灌注过程中，需要多次测探孔内混凝土面的位置，及时拆卸混凝土灌注管，调整混凝土灌注管埋深，灌注至设计无螺纹区时停止灌注；

步骤六，制作并安装钢筋笼，钢筋笼由顶到底分节制作，在制作好钢筋笼后，将各节声测管安装在各节钢筋笼的骨架内，然后对接各节钢筋笼和声测管，最后，采用振冲法放钢筋笼；每节钢筋笼骨架内至少设有两个呈周向均匀分布的声测管，声测管管口应高出顶节钢筋笼 100mm以上，且各声测管管口高度一致；

步骤七，安装钢护筒，采用振动锤下压钢护筒至浇筑面；

步骤八，向钢护筒内继续灌注混凝土，灌注成桩后完成灌注工序；

步骤九，进行桩基检测。

2.根据权利要求1所述的一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法，其特征在于，所述步骤一，在施工准备过程中，需要对所采用的施工材料进行抽检，并进行相关原材料及混凝土配合比试验。

3.根据权利要求1所述的一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法，其特征在于，所述步骤三，在采用旋挖钻机进行钻孔过程中，旋挖钻头对准孔位，使钻头剪与十字线中心对中；旋挖钻头升降速度要均匀，避免碰撞孔壁；钻斗倒出的土距孔口的最小距离大于6m，并及时清除。

4.根据权利要求3所述的一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法，其特征在于，所述步骤三，旋挖钻机进行清孔作业时，更换清孔钻头进行清孔，清孔钻到达设计深度后，再反复清孔至少一次，控制孔底沉渣厚度在5cm以内。

5.根据权利要求4所述的一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法，其特征在于，所述步骤三，在检测桩孔的各项指标时，根据孔径制作制作笼式探孔器入孔检测，探孔器用钢筋制作，其外径小于钻孔桩设计孔径2-4cm，其长度等于1.5-2倍桩径；检测时，将探孔器吊起，孔的中心与起吊钢丝绳保持一致，慢慢放入孔内，上下通畅无阻表明孔径、孔形及竖直度符合要求；在笼式探孔器内放置摄像头与照明设备观察孔壁；在检测桩孔的垂直度时，先用两条网线交叉架于桩口上使交点与桩心点重合，然后用钢尺从桩心测量出桩边缘半径位置，再把线垂沿桩壁保持平行慢慢放入桩底，并查看线垂定端与桩心的距离，桩心位偏差不得大于5㎝，桩身斜度不得大于1%，单边偏差不得大于5㎝；孔深和孔底沉渣厚度采用标准测绳检测，检测时，测绳必须经检校过的钢尺进行校核，其具体检测方法如下：使用满足灌注桩高度的测锤，慢慢地沉入孔内,探测沉渣顶面的位置，其施工孔深和测量孔深之差，即为沉渣厚度。

6.根据权利要求5所述的一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法，其特征在于，所述步骤四，在孔内旋挖螺纹过程中，使用特制旋压挤扩螺纹钻头旋挖螺纹时应对准已挖孔中心，特制旋压挤扩螺纹钻头升降速度均匀，保证侧壁螺纹的质量；

所述特制旋压挤扩螺纹钻头包括连接柱、连接桶和螺旋挤扩结构，连接柱与旋挖钻机输出轴连接，连接柱固定设置在连接桶的上端，螺旋挤扩结构为设置在连接桶外壁上螺旋凸起结构，连接桶的下端设置有定位端头，螺旋挤扩结构从下至上分为螺旋起始段、螺旋中段和螺旋末段；连接柱与定位端头均通过若干隔板与连接桶的内壁连接，若干隔板呈圆周阵列分布，隔板和定位端头的下端均伸出连接桶的下端，隔板的下端设置圆弧过渡；连接桶为厚壁圆桶，连接桶下端的外径与已开设桩孔的直径相同，连接桶的下端设置有倒角；螺旋挤扩结构的螺旋结构从螺旋起始段经过2个螺距的距离后截面变为梯形桩齿结构，螺旋结构的截面变为梯形桩齿结构后经过0.5个螺距的距离后截面逐渐缩小，螺旋末段至连接桶的上端面处结束，螺旋挤扩结构的螺旋起始段为凸起尖端，凸起尖端呈刀刃状，螺旋起始段和螺旋末段均设置有圆弧倒角。

7.根据权利要求6所述的一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法，其特征在于，所述钢筋笼的具体要求如下：

(1)钢筋原材：按规范抽样送检，钢筋的表面应洁净，使用前将表面油渍、麟锈等 清除干净；钢筋应平直，无局部弯折，成盘的钢筋和弯曲钢筋均应调直；

(2)钢筋焊接：钢筋接头若采用搭接电弧焊时，采用单面焊接；钢筋接头采用搭接电弧焊时，两钢筋搭接端部应预弯，使两结合钢筋轴线一致，接头双面焊的长度不应小于5d，单面焊的长度不应小于10d，d为钢筋直径；受力钢筋焊接或绑扎接头应设置在内力较小处，并错开布置，同一断面内的钢筋接头不得超过总数的50％；对于绑扎接头，两接头间距离不小于1.3倍搭接长度；在同一根钢筋上应尽量减少接头；电弧焊接和绑扎接头与钢筋弯曲处的距离不应小于10倍钢筋直径，也不得位于构件的最大弯矩处；

（3）钢筋笼安装入桩孔后的容许偏差：钢筋笼中心与桩孔中心偏差不大于±10cm， 钢筋笼底面高程偏差不大于±10cm；

（4）钢筋笼主筋接头应互相错开，错开距离≥35d，d为钢筋直径，钢筋连接方式采用单面搭焊接且接头百分率不大于50％，桩身主筋与加劲箍筋务必焊牢，主筋与箍筋联结处宜点焊，若主筋较多时，可交错点焊或绑扎；钢筋笼成型后，需在钢筋笼外侧的螺旋筋上设置保护层垫块，垫块的直径为15cm，沿钢筋笼长度方向每隔2m设置一组垫块，每组垫块沿钢筋笼同一截面圆周方向对称设置至少3块；

（5）声测管的底管需用堵头封闭，在底节钢筋笼制作时即安装在其上，其余各节预先绑扎在钢筋笼内，每节钢筋笼对接完后，对接声测管、固定牢靠，并保证成桩后的声测管互相平行；每节钢筋笼下放时应将声测管灌满清水，然后略微提高钢筋笼，并停滞一段时间观察检测管内水位，若水位无任何变化则表明检测管密实无漏，进行下放；若水位有所下降，则应将钢筋笼缓慢提起，查找漏水位置，并予以封堵，封堵完毕即可插入下放；

（6）采用吊车吊装钢筋笼时，钢筋笼采用分段吊装方式进行两点起吊，第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到上三分点之间，吊放钢筋笼入孔时应对准孔径，钢筋笼入孔时，动作要轻缓，对准孔中心，防止碰撞孔壁，造成塌孔将泥土杂物带入孔中；保持垂直，轻放、慢放入孔，入孔后应徐徐下放，不宜左右旋转，严禁摆动碰撞孔壁，严禁 高提猛落和强制下放；下至最后一根加强筋断面时，用两根钢管平等对穿其中，压在孔口两侧枕木上，再将第二节钢筋笼吊起使其中心与第一节钢筋笼中心及桩孔中心重合，两钢筋笼主筋接头对正，保证钢筋笼焊接后上下段的轴线在一条直线上，不得出现转折。

8.根据权利要求7所述的一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法，其特征在于，所述混凝土灌注过程中，导管埋深控制在2-6米。

9.根据权利要求8所述的一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法，其特征在于，所述钢护筒是由多节钢护筒现场组装并焊接而成，钢护筒采用锰钢制成，钢护筒厚度为10mm或12mm，每节钢护筒长为2m-3m；钢护筒埋设后应保证护筒斜度不大于1％，其埋设深度为2-3m。

10.根据权利要求1所述的一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法，其特征在于，所述步骤八中，钢护筒安装到桩孔中后，继续灌注混凝土至桩顶标高以上0.5m，多余部分在进入下一道工序前凿除，保证桩头砼无松散层。

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