CN113756288A - 一种钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层孤石穿越工法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层孤石穿越工法，涉及建筑施工技术领域。工艺包括以下步骤：采用钓鱼法振动钢管桩，将钢管振动至岩层顶面或无法下沉，得到下沉后钢管桩；采用钻机，并在钻机上配备预设重量的冲击锥，将冲击锥置入于钢管桩内，以钢管桩作为钢护筒，进行冲孔作业；挪走钻机，在钻孔后钢管桩上接长钢管桩，再使用振动锤继续振动钢管桩下沉，直至无法下沉；向钻孔后钢管桩的钻孔内灌入填充材料，并使用冲击锥进行夯实。该工艺遇到浅覆盖或无覆盖层地质和深覆盖但是存在较大孤石漂石或者岩石层时也能够实施，其具有施工简便，功效高、节省成本的特点，没有枯水期机械冲(钻)孔要求，同时钢护筒入岩可靠保证结构安全。

Description

一种钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层孤石穿越工法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体而言，涉及一种钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层岩层穿越工法。

背景技术

钢管桩工艺目前在国内建筑施工行业运用较为广泛，绝大部分是使用在大型临时结构当中。根据具体方案的不同，主要发挥其自身支撑、抗拔以及围护的作用。

目前钢管桩打入工艺通常都使用锤击和振动锤振动下沉，达到设计标高或贯入度后停止；同时拆除也使用振动锤进行振动拔除。

但是通过锤击和震动锤下沉的钢管桩对现场地质要求较高，通常都是一定深度的泥土覆盖层或小颗粒的砂卵石层。遇到浅覆盖或无覆盖层地质和深覆盖但是存在较大孤石漂石或者岩石层则该工艺无法实施，通常使用的方案有以下几大类：

1)混凝土灌注桩接长钢筋笼和钢管桩进行焊接；

2)锚杆注浆法固定钢管桩；

3)引孔法，先钻孔(直径大于钢管桩)一定深度的孔后震动沉入钢管桩。

其中，第一类，混凝土嵌岩桩锚固法。施工工艺繁多，造价很高，同时拆除时只能考虑潜水工并且很大一部分无法拆除。最重要一点：需要枯水期满足机械钻孔的条件。形成的是混凝土桩基钢管桩体系。

第二类，锚杆注浆锚固法。虽然没有枯水期施工要求但是相对工序也很多，钢管桩临时就位--地质钻钻孔--下放锚固钢筋注浆排水管等—压浆—浇筑管内混凝土等等工序。拆除也需要潜水工水下割除，技术要求相对较高。同时形成锚杆实心钢管桩到钢管桩体系。

第三类，引孔法。工序相对少，机械冲(钻)孔成孔后用小直径钢管桩锤击或震动到位。钻孔相对较深，同时有一定几率的钢管桩无法拔出。同时也需要枯水期满足机械冲(钻)孔的条件。

故，其均很难满足浅(无)覆盖层入岩生根或深覆盖层含大孤石(漂石)岩层的施工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层孤石穿越工法，解决现有技术的不足，其遇到浅覆盖或无覆盖层地质和深覆盖但是存在较大孤石漂石或者岩石层时也能够实施，其具有施工简便，功效高、节省成本的特点，没有枯水期机械冲(钻)孔要求，同时钢护筒入岩可靠保证结构安全。

本发明的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层孤石穿越工法，包括以下步骤：

钢管桩下沉步骤，在选取的工位上，采用钓鱼法振动钢管桩，将上述钢管振动至岩层顶面或无法下沉，得到下沉后钢管桩；

管内引孔步骤，采用钻机，并在上述钻机上配备预设重量的冲击锥，将上述冲击锥置入于上述钢管桩内，以上述钢管桩作为钢护筒，进行冲孔作业，得到钻孔后钢管桩；

二次下沉步骤，挪走上述钻机，在上述钻孔后钢管桩上接长钢管桩，再使用第一振动锤继续振动上述钻孔后钢管桩下沉，直至无法下沉为止；

压力约束步骤，向上述钻孔后钢管桩的钻孔内灌入填充层，并使用上述冲击锥进行夯实，得到安装完成的栈桥上部结构；

重复步骤，以上述安装完成的栈桥上部结构为工作平台，在下个工位的钢管桩穿越施工，重复上述钢管桩下沉步骤、上述管内引孔步骤、二次下沉步骤和上述压力约束步骤。

该钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层孤石穿越工法遇到浅覆盖或无覆盖层地质和深覆盖但是存在较大孤石漂石或者岩石层时也能够实施，其具有施工简便，功效高、节省成本的特点，没有枯水期机械冲(钻)孔要求，同时钢管桩入岩可靠保证结构安全。

在本发明的一些实施例中，采用钓鱼法振动钢管桩，将上述钢管振动至岩层顶面或无法下沉，得到下沉后钢管桩的步骤前还包括：

勘察步骤，通过地质勘察工具查明施工地基各岩层的类型及分布，计算河流冲刷的最高范围值，并判断所在穿越地层是否为无覆盖层地质或裸露岩石地质。

勘察步骤的引入能及时对待施工所在穿越地层进行勘察，以及时判断所在穿越地层的地质情况，从而利于后续钻孔平台的搭建，提高后续工艺的稳定性。

在本发明的一些实施例中，在钢管桩下沉步骤后还包括：

钻孔平台搭设步骤，若所在穿越地层为无覆盖层地质或裸露岩石地质，则在上述下沉后钢管桩的四周竖立两至三根额外钢管桩。上述额外钢管桩和上述下沉后钢管桩相互配合形成钻孔平台。

若所在穿越地层为无覆盖层地质或裸露岩石地质，则其没有足够深度的覆盖层使得钢管桩自立承受钻机荷载，则需要另外搭设钢管桩和形成钻孔平台，以利于后续钻孔作业。

在本发明的一些实施例中，在采用钻机，并在上述钻机上配备预设重量的冲击锥，将上述冲击锥置入于上述钢管桩内步骤中，

冲击锥的直径小于上述下沉后钢管桩4cm-8cm且进行大冲程冲击，上述冲击锥的冲击方向沿着上述下沉后钢管桩的中心轴线方向，钢管桩上钻孔后进行击打下沉，在钻孔过程中实时观察和校正钢管桩和冲击锥的方位，直至上述钢管桩插入岩层。

实时观察和校正钢管桩和冲击锥的方位能保证钻孔始终位于钢管桩的轴线方向，钻至斜岩形成偏孔，造成钢管桩无法正常振动插打下沉。同时，冲击锥的直径小于上述下沉后钢管桩4cm-8cm，是为了使得冲击锥比孔径略小，大冲程冲击是为了冲击孔产生一定的扩孔率，达到或接近钢管桩直径。

在本发明的一些实施例中，上述冲击锥的钻入深度不小于3米。

不小于3米且小于钢管桩长度的钻入深度，既兼顾了施工效率，又有效保证了钢管桩的连接强度。

在本发明的一些实施例中，在压力约束步骤后还包括：

钢管桩拆除步骤，使用第二振动锤振动钢管桩，并将钢管桩拔出，上述第二振动锤的功率大于上述第一振动锤。

拆除时可使用相较打入钢管桩的第一振动锤大一级功率的第二振动锤，其利于钢管桩的振动拔出。

在本发明的一些实施例中，在上述压力约束步骤和重复步骤之间还包括：

连系梁搭建步骤，在相邻两钢管桩之间设置连系梁，上述连系梁的施工步骤包括在相邻两钢管桩之间的同一高度的位置搭建连系梁，上述钢管桩与连系梁之间为可拆卸连接，上述连系梁配合形成上述安装完成的栈桥上部结构。

在本发明的一些实施例中，上述填充层为砂土或砂砾。

砂砾指的是砂土和砾石的混合物，砂土和砂砾直径不同由于不同的粒径形成可密实的级配，便于钻机冲击锤夯实能使得钢管桩内部产生环向向外的压力使得内外压力加紧钢管桩，约束其转动自由度，最终形成力学模式下的固定端约束。

在本发明的一些实施例中，在上述二次下沉步骤中还包括，割除高过设计标高的钢管。

二次下沉步骤是由于在管内引孔步骤形成了很大的临空面的基础上，使得振动产生的横向压力环向向内大幅降低抵抗；同时一定的扩孔或裂隙使得钢管桩下方岩体较为破碎，整体抗压强度降低，基于以上两点振动下沉钢管桩时，钢管和岩体接合紧密。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

该钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层孤石穿越工法遇到浅覆盖或无覆盖层地质和深覆盖但是存在较大孤石漂石或者岩石层时也能够实施，其具有施工简便，功效高、节省成本的特点，没有枯水期机械冲(钻)孔要求，同时钢护筒入岩可靠保证结构安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层岩层穿越工法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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发明中的具体含义。

实施例

请参照图1，本实施例提供了一种钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层孤石穿越工法，其包括以下步骤：

钢管桩下沉步骤，在选取的工位上，采用钓鱼法振动钢管桩，将钢管振动至岩层顶面或无法下沉，得到下沉后钢管桩；

管内引孔步骤，采用钻机，并在钻机上配备预设重量的冲击锥，将冲击锥置入于钢管桩内，以钢管桩作为钢护筒，进行冲孔作业，得到钻孔后钢管桩；

二次下沉步骤，挪走钻机，在钻孔后钢管桩上接长钢管桩，再使用第一振动锤继续振动钻孔后钢管桩下沉，直至无法下沉为止；

压力约束步骤，向钻孔后钢管桩的钻孔内灌入填充材料，并使用冲击锥进行夯实，得到安装完成的栈桥基础和下部结构；

重复步骤，以安装完成的栈桥上部结构为工作平台，在下个工位的钢管桩穿越施工，重复钢管桩下沉步骤、管内引孔步骤、二次下沉步骤和压力约束步骤。

值得说明的是，该钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层孤石穿越工法遇到浅覆盖或无覆盖层地质和深覆盖但是存在较大孤石漂石或者岩石层时也能够实施，其具有施工简便，功效高、节省成本的特点，没有枯水期机械冲(钻)孔要求，同时钢护筒入岩可靠保证结构安全。

同时，可以理解的是，钢管桩下沉步骤能为钻机提供一个临时稳定的平台。

在本实施例中，采用钓鱼法振动钢管桩，将钢管振动至岩层顶面或无法下沉，得到下沉后钢管桩的步骤前还包括：

勘察步骤，通过地质勘察工具查明施工地基各岩层的类型及分布，并判断所在穿越地层是否为无覆盖层地质或裸露岩石地质。

值得说明的是，勘察步骤的引入能及时对待施工所在穿越地层进行勘察，以及时判断所在穿越地层的地质情况，从而利于后续钻孔平台的搭建，提高后续工艺的稳定性。

可选的，在钢管桩下沉步骤后还包括：钻孔平台搭设步骤，若所在穿越地层为无覆盖层地质或裸露岩石地质，则在下沉后钢管桩的四周竖立两至三根额外钢管桩。额外钢管桩和下沉后钢管桩相互配合形成钻孔平台。

具体的，若所在穿越地层为无覆盖层地质或裸露岩石地质，则其地质层本身不具备高足够的结构强度，则需要另外搭设钢管桩和形成钻孔平台，以利于后续钻孔作业。

在采用钻机，并在钻机上配备预设重量的冲击锥，将冲击锥置入于钢管桩内步骤中，

冲击锥的直径小于下沉后钢管桩4cm-8cm且进行大冲程冲击，冲击锥的冲击方向沿着下沉后钢管桩的中心轴线方向，在钢管桩上钻孔后进行击打下沉，在钻孔过程中实时观察和校正钢管桩的垂直度和冲击锥的方位，直至钢管桩插入岩层。

具体的，在上述引孔步骤中，开始引孔(入岩)前先填少量片石，防止孔斜，采用低锤密冲；进入岩层后加大冲程(大于1.5m)，泥浆密度不得小于1.15吨/立方米。此时，泥浆不需要循环只起到悬浮孔渣的作用。

可以理解的是，实时观察和校正钢管桩垂直度和冲击锥的方位能保证钻孔始终位于钢管桩的轴线方向，避免钻孔偏移或错位，造成钢管桩的浪费或钻孔失效。同时，冲击锥的直径小于下沉后钢管桩4cm-8cm，是为了使得冲击锥比孔径略小，大冲程冲击是为了冲击孔产生一定的扩孔率和周边岩层的裂缝，达到或接近钢管桩直径。

在本实施例中，冲击锥的钻入深度不小于3米。

不小于3米且小于钢管桩长度的钻入深度，既兼顾了施工效率，又有效保证了钢管桩的连接强度。

同时，在压力约束步骤后还包括：钢管桩拆除步骤，使用第二振动锤振动钢管桩，并将钢管桩拔出，第二振动锤的功率大于第一振动锤。

可以理解的是，拆除时可使用相较打入钢管桩的第一振动锤大一级功率的第二振动锤，拔除钢管桩时较打入时的工况，其受力更大更为复杂。其利于钢管桩的振动拔出。

可选的，在压力约束步骤和重复步骤之间还包括：

连系梁搭建步骤，在相邻两钢管桩之间设置连系梁，连系梁的施工步骤包括在相邻两钢管桩之间的同一高度的位置搭建连系梁，钢管桩与连系梁之间为可拆卸连接，连系梁配合形成安装完成的栈桥上部结构。

在本发明的实施例中，填充层为砂土或砂砾。

砂砾指的是砂土和砾石的混合物，砂和砂砾直径不同由于不同的粒径形成可密实的级配，便于钻机冲击锤夯实，使得钢管桩内部产生环向向外的压力使得内外压力加紧钢管桩，约束其各方向转动自由度，最终形成力学模式下的固定端约束。

具体的，最终的填充物里是砂或砂砾与钢管桩内的泥浆形成一定强度的固结形态，成型后在进行夯实作业。

在二次下沉步骤中还包括，割除高过设计标高的钢管。

二次下沉步骤是由于在管内引孔步骤形成了很大的临空面的基础上，使得振动产生的横向压力环向向内大幅降低抵抗；同时一定的扩孔或裂隙使得钢管桩下方岩体较为破碎，整体抗压强度降低，基于以上两点振动下沉钢管桩时，钢管和岩体接合紧密。

综上所述，本发明的实施例提供了一种钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层孤石穿越工法。该钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层孤石穿越工法包括以下步骤：钢管桩下沉步骤，在选取的工位上，采用钓鱼法振动钢管桩，将钢管振动至岩层顶面或无法下沉，得到下沉后钢管桩；管内引孔步骤，采用钻机，并在钻机上配备预设重量的冲击锥，将冲击锥置入于钢管桩内，以钢管桩作为钢护筒，进行冲孔作业，得到钻孔后钢管桩；二次下沉步骤，挪走钻机，在钻孔后钢管桩上接长钢管桩，再使用第一振动锤继续振动钻孔后钢管桩下沉，直至无法下沉为止；压力约束步骤，向钻孔后钢管桩的钻孔内灌入填充层，并使用冲击锥进行夯实，得到安装完成的栈桥上部结构；重复步骤，以安装完成的栈桥上部结构为工作平台，在下个工位的钢管桩穿越施工，重复钢管桩下沉步骤、管内引孔步骤、二次下沉步骤和压力约束步骤。该钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层孤石穿越工法遇到浅覆盖或无覆盖层地质和深覆盖但是存在较大孤石漂石或者岩石层时也能够实施，其具有施工简便，功效高、节省成本的特点，没有枯水期机械冲(钻)孔要求，同时钢护筒入岩可靠保证结构安全。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层孤石穿越工法，其特征在于，包括以下步骤：

钢管桩下沉步骤，在选取的工位上，采用钓鱼法振动钢管桩，将所述钢管振动至岩层顶面或无法下沉，得到下沉后钢管桩；

管内引孔步骤，采用钻机，并在所述钻机上配备预设重量的冲击锥，将所述冲击锥置入于所述钢管桩内，以所述钢管桩作为钢护筒，进行冲孔作业，得到钻孔后钢管桩；

二次下沉步骤，挪走所述钻机，在所述钻孔后钢管桩上接长钢管桩，再使用第一振动锤继续振动所述钻孔后钢管桩下沉，直至无法下沉为止；

压力约束步骤，向所述钻孔后钢管桩的钻孔内灌入填充材料，并使用所述冲击锥进行夯实，得到安装完成的栈桥基础和下部结构；

重复步骤，以所述安装完成的栈桥上部结构为工作平台，在下个工位的钢管桩穿越施工，重复所述钢管桩下沉步骤、所述管内引孔步骤、二次下沉步骤和所述压力约束步骤。

2.根据权利要求1所述的钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层孤石穿越工法，其特征在于，在选取的工位上，采用钓鱼法振动钢管桩，将所述钢管振动至岩层顶面或无法下沉，得到下沉后钢管桩的步骤前还包括：

勘察步骤，通过地质勘察工具查明施工地基各岩层的类型及分布，并判断所在穿越地层是否为无覆盖层地质或裸露岩石地质。

3.根据权利要求2所述的钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层岩层穿越工法，其特征在于，在钢管桩下沉步骤后还包括：

钻孔平台搭设步骤，若所在穿越地层为无覆盖层地质或裸露岩石地质，则在所述下沉后钢管桩的四周竖立两至三根额外钢管桩。所述额外钢管桩和所述下沉后钢管桩相互配合形成钻孔平台。

4.根据权利要求1所述的钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层岩层穿越工法，其特征在于，在采用钻机，并在所述钻机上配备预设重量的冲击锥，将所述冲击锥置入于所述钢管桩内步骤中，

冲击锥的直径小于所述下沉后钢管桩4cm-8cm且进行大冲程冲击，所述冲击锥的冲击方向沿着所述下沉后钢管桩的中心轴线方向，在所述钢管桩上钻孔后进行击打下沉，在钻孔过程中实时观察和校正钢管桩垂直度和冲击锥的方位，直至所述钢管桩插入岩层。

5.根据权利要求4所述的钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层孤石穿越工法，其特征在于，所述冲击锥的钻入深度不小于3米。

6.根据权利要求1所述的钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层孤石穿越工法，其特征在于，在压力约束步骤后还包括：

钢管桩拆除步骤，使用第二振动锤振动钢管桩，并将钢管桩拔出，所述第二振动锤的功率大于所述第一振动锤。

7.根据权利要求6所述的钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层岩层穿越工法，其特征在于，在所述压力约束步骤和重复步骤之间还包括：

连系梁搭建步骤，在相邻两钢管桩之间设置连系梁，所述连系梁的施工步骤包括在相邻两钢管桩之间的同一高度的位置搭建连系梁，所述钢管桩与连系梁之间为可拆卸连接，所述连系梁配合形成所述安装完成的栈桥上部结构。

8.根据权利要求1所述的钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层岩层穿越工法，其特征在于，在压力约束步骤中，所述填充物为砂土或砂砾。并用钻孔用的钻机和冲击锥进行夯实。

9.根据权利要求8所述的钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层岩层穿越工法，其特征在于，所述填充层的填充深度不小于3米。

10.根据权利要求1所述的钢管桩浅覆盖层入岩生根或深覆盖层岩层穿越工法，其特征在于，在所述二次下沉步骤中还包括，割除高过设计标高的钢管。

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