CN113756290A - 一种砂卵石地质变截面螺杆桩施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种砂卵石地质变截面螺杆桩施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：测量放线；步骤二：移动螺杆钻机就位钻螺杆桩孔；步骤三：灌装及拔管；步骤四：灌注混凝土结束后，移开钻杆并沉放钢筋笼；有益效果在于：采用变截面的构造形状，其主要技术特征表现为桩的“上部为直柱型，下部为螺丝型”，在卵石（砂）地质中满足桩身附加应力的分布规律和刚度变化的同时，调整了卵石（砂）地质层与桩身之间的作用，桩身与岩身（卵石等）产生胶结效应，形成胶结状共同体，增大了桩侧摩阻力和端阻力。此外，桩体下部螺牙对桩周和桩端土体产生斜下挤土效应。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种砂卵石地质变截面螺杆桩施工工艺。
背景技术
在砂卵石地质情况下进行灌注桩施工时，尤其是在卵石含量较大（70%以上），卵石粒径较大（100mm以上）且卵石层层厚较大时，在成孔过程中钻杆易受影响发生偏移，导致成孔偏移，影响成孔质量；同时在传统灌注桩成桩后，由于桩身与卵石之间摩擦力较小，会导致桩身的承载力降低，尤其是在地下水位较高的区域，桩身承载力降低尤为明显。因此，申请人提出一种成桩效果好且称在性能高的成孔施工工艺。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种砂卵石地质变截面螺杆桩施工工艺，本发明提供的诸多技术方案中优选的技术方案具有：采用螺杆桩方式成孔施工，可提高砂卵石地质条件下的成孔和成桩效果，提高成桩施工效率，提高桩身的承载性能等技术效果，详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种砂卵石地质变截面螺杆桩施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：测量放线，确定桩位，并在卵石层引孔；
步骤二：移动螺杆钻机就位；钻孔初始，关闭钻头阀门，启动钻机，钻进速度先慢后快；成孔过程中，钻杆每下降一个螺距，钻杆旋转二周以上，钻至螺杆桩直线段设计深度，形成螺杆桩圆柱段；之后，钻杆每下降一个螺距，钻杆旋转一周，钻至螺杆桩螺纹段设计深度，形成螺杆桩螺纹端；
步骤三：灌装及拔管；成孔达到设计标高后，停止钻进，开始向桩孔内连续不间断泵送混凝土，当钻杆芯管充满混凝土后，螺杆钻机反向旋转提升钻杆；
提钻过程中，钻杆顺着已形成的土体螺纹轨迹钻杆反向旋转，并控制钻杆的旋转转数和提升速度保持同步和匹配；其中，钻杆旋转一圈，钻杆上升一个螺距，拔管速度匀速控制在3m/min；同时，泵送高压的细石混凝土迅速填充钻杆同步旋转提升所产生的螺纹段空间；
当钻杆提升至螺纹段顶面的设计高度时，钻杆再次正向旋转或直接提升产生带圆柱空间，同时钻头泵出高压混凝土浇筑，灌注形成桩体的圆柱段，直至桩顶的设计标高；
步骤四：灌注混凝土结束后，移开钻杆并沉放钢筋笼；
先将套筒放入桩孔，钢筋笼对准桩位后点动吊车下放按钮下放钢筋笼，再采用振动器振动下笼，下笼过程中慢放，保证钢筋笼的垂直度和保护层厚度，将钢筋笼送至设计标高。
作为优选，步骤二中，钻机就位后调整钻杆位置与标杆位置对中，且垂直度偏差不大于1.0%；
钻杆位置的调整采用外部调整与桩机内部调整相结合的方式进行，其中外部调整为基于桩机周围四向的四根垂直标杆进行对照位置校正，钻机内部调整为根据桩机驾驶室内的直度显示器显示进行直度指数的调整。
作为优选，步骤三中，施工桩顶标高高于设计标高70cm以上，灌注成桩后，采用湿黏土盖好桩头，形成保护层。
作为优选，步骤三中，在钻杆的螺纹段完全进入桩体的圆柱段后，增加泵送混凝土的压力。
作为优选，步骤四中，下放钢筋笼时，钻杆与桩体的中心距不小于2m。
作为优选，所述混凝土采用商品混凝土，塌落度为160±20mm。
作为优选，所述钢筋笼主筋间距±10mm，箍筋间距或螺旋筋间距±20mm，钢筋笼直径±10mm，钢筋笼长度±100mm。
作为优选，步骤三中，钻头提升保持匀速，提升速度不大于混凝土浇筑速度。
作为优选，步骤四中，下放钢筋笼前，清除桩口周围的堆土和其他粉质杂物。
综上，本发明的有益效果在于：采用变截面的构造形状，其主要技术特征表现为桩的“上部为直柱型，下部为螺丝型”，在卵石（砂）地质中满足桩身附加应力的分布规律和刚度变化的同时，调整了卵石（砂）地质层与桩身之间的作用，桩身与岩身（卵石等）产生胶结效应，形成胶结状共同体，增大了桩侧摩阻力和端阻力。此外，桩体下部螺牙对桩周和桩端土体产生斜下挤土效应。
采用变截面螺杆桩进行成孔施工，较传统的钻孔施工，成孔过程中无噪音、无护壁泥浆污染、无需施工降水，可有效加快施工速度的同时，减少了环境污染；
成孔并浇筑成桩后，通过桩身螺纹段与卵石地质层之间形成的胶结效应，形成了胶结状共同体，大大增加了桩侧摩阻力和端阻力，从而提高了桩身的称在性能，同时较传统的灌注桩使用的混凝土更少，减少了钢筋和混凝土的使用成本；
在地下水位较高的砂卵石地质条件下使用本工艺，可有效规避传统灌注桩在该地质条件下塌孔严重及水下浇筑质量难以控制等缺点，提高了成桩质量。
附图说明
为了更清除地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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是本发明桩周土体位移示意图；
图2是本发明桩端土体位移示意图；
图3是本发明桩身应力泡仿真效果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清除，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供了一种砂卵石地质变截面螺杆桩施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：测量放线，确定桩位，在桩位处设置标杆；并在卵石层引孔，引孔可避免桩身位移。
步骤二：移动螺杆钻机就位后调整钻杆位置与标杆位置对中，且垂直度偏差不大于1.0%；钻杆位置的调整采用外部调整与桩机内部调整相结合的方式进行，其中外部调整为基于桩机周围四向的四根垂直标杆进行对照位置校正，钻机内部调整为根据桩机驾驶室内的直度显示器显示进行直度指数的调整。
钻孔初始，关闭钻头阀门，启动钻机，钻进速度先慢后快，这样既减少钻杆摇晃，又容易检查钻孔的偏差，以便及时纠正。成孔过程中，钻杆每下降一个螺距，钻杆旋转二周以上，钻至螺杆桩直线段设计深度，形成螺杆桩圆柱段；之后，钻杆每下降一个螺距，钻杆旋转一周，钻至螺杆桩螺纹段设计深度，形成螺杆桩螺纹端；成孔过程中，钻杆摇晃或难钻时，放慢钻进速度，避免导致钻孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。在钻孔的过程中桩机自控系统严格控制钻杆下降速度和旋转速度，使二者匹配。
步骤三：灌装及拔管；成孔达到设计标高后，停止钻进，开始向桩孔内连续不间断泵送混凝土，当钻杆芯管充满混凝土后，螺杆钻机反向旋转提升钻杆；
提钻过程中，钻杆顺着已形成的土体螺纹轨迹钻杆反向旋转，并控制钻杆的旋转转数和提升速度保持同步和匹配；其中，钻杆旋转一圈，钻杆上升一个螺距，拔管速度匀速控制在3m/min；同时，泵送高压的细石混凝土迅速填充钻杆同步旋转提升所产生的螺纹段空间；
当钻杆提升至螺纹段顶面的设计高度时，钻杆再次正向旋转或直接提升产生带圆柱空间，同时钻头泵出高压混凝土浇筑，灌注形成桩体的圆柱段，直至桩顶的设计标高；施工桩顶标高高于设计标高70cm以上，灌注成桩后，采用湿黏土盖好桩头，形成保护层。成桩过程须连续进行，施工中因其他原因不能连续灌注，须避开饱和砂土、粉土层停机。
步骤四：灌注混凝土结束后，移开钻杆并沉放钢筋笼；下放钢筋笼前，清除桩口表面的泥土、浮浆清除，如桩孔周围有堆土则应将堆土清除，钢筋笼应清理干净，防止将泥土送进桩身；搬运和吊装钢筋笼时，应防止钢筋笼骨架变形。所述钢筋笼主筋间距±10mm，箍筋间距或螺旋筋间距±20mm，钢筋笼直径±10mm，钢筋笼长度±100mm。
先将套筒放入桩孔，钢筋笼对准桩位后点动吊车下放按钮下放钢筋笼，再采用振动器振动下笼，下笼过程中慢放，保证钢筋笼的垂直度和保护层厚度，将钢筋笼送至设计标高。
作为本案优选的实施方式，步骤三中，在钻杆的螺纹段完全进入桩体的圆柱段后，增加泵送混凝土的压力。
步骤四中，下放钢筋笼时，钻杆与桩体的中心距不小于2m，以防落下土块、石块造成人身伤害；
步骤三中，钻头提升保持匀速，提升速度不大于混凝土浇筑速度。
上述施工工艺中，所述混凝土采用商品混凝土，塌落度为160±20mm，尽可能的取低值，运送时应根据运距、温度等条件预留混凝土坍落度的损失量。
采用变截面的构造形状，其主要技术特征表现为桩的“上部为直柱型，下部为螺丝型”，在卵石（砂）地质中满足桩身附加应力的分布规律和刚度变化的同时，调整了卵石（砂）地质层与桩身之间的作用，卵石层螺杆成桩充分开发和提高了土体侧摩阻力，改善了应力分摊比，桩侧与桩端形成完整的大应力泡（参考图3所示）。桩身与岩身（卵石等）产生胶结效应，形成胶结状共同体，增大了桩侧摩阻力和端阻力。此外，桩体下部螺牙对桩周和桩端土体产生斜下挤土效应（参考图1和图2所示）。
采用变截面螺杆桩进行成孔施工，较传统的钻孔施工，成孔过程中无噪音、无护壁泥浆污染、无需施工降水，可有效加快施工速度的同时，减少了环境污染；成孔并浇筑成桩后，通过桩身螺纹段与卵石地质层之间形成的胶结效应，形成了胶结状共同体，大大增加了桩侧摩阻力和端阻力，从而提高了桩身的称在性能，同时较传统的灌注桩使用的混凝土更少，减少了钢筋和混凝土的使用成本；在地下水位较高的砂卵石地质条件下使用本工艺，可有效规避传统灌注桩在该地质条件下塌孔严重及水下浇筑质量难以控制等缺点，提高了成桩质量。同时该本申请技术方案的工艺简单、适用性强，不需要特殊、复杂的工艺，施工安全性、经济性较高。
成桩质量控制指标如下：
桩径偏差≤20；
桩位偏差≤70；
垂直度偏差≤1%；
孔底沉渣厚度≤100；
混凝土充盈系数不小于1.2。
成桩后，需进行质量检测，具体包括单桩竖向抗压静载试验检测单桩抗压承载力和低应变反射波法检测桩身混凝土结构完整性，其中单桩竖向抗压静载试验检测单桩抗压承载力采用慢速维持荷载法，反力装置采用压重平台方式；低应变反射波法检测桩身混凝土结构完整性采用低应变反射波，确定桩身缺陷程度并确定其位置，判定桩身完整性类别。
成桩质量的控制要点：
1、混凝土塌落度为160±20mm，尽可能的取低值，采用商品混凝土，运送时应根据运距、温度等条件预留混凝土坍落度的损失量。砼试块取样按每台班一组（一组共3块）；
2、钢筋笼制作允许偏差：主筋间距±10mm，箍筋间距或螺旋筋间距±20mm，钢筋笼直径±10mm，钢筋笼长度±100mm；
3、钻机钻孔深度不得小于桩长设计深度，且控制电流不得小于120A；
4、钻机钻杆垂直度小于或等于1%，采用钻机塔架双面吊线技术措施，单面吊线长度不得小于10m。桩径允许偏差为-20~+50mm。
成桩质量的保证措施包括：
1、在施工现场建立质量管理机构、制度和措施，制定完善的质量保证体系，规范质量检验流程；
2、混凝土到达施工现场后，应进行塌落度的检查，实测混凝土坍落度与要求砼坍落度之间的允许偏差为±20mm；
3、混凝土现场浇灌过程中一定要确保桩体混凝土的密实性，保证桩截面尺寸，钻头提升应保持匀速，提升速度不得大于混凝土浇筑速度，防止发生缩径，断桩。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种砂卵石地质变截面螺杆桩施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：测量放线，确定桩位，并在卵石层引孔；
步骤二：移动螺杆钻机就位；钻孔初始，关闭钻头阀门，启动钻机，钻进速度先慢后快；成孔过程中，钻杆每下降一个螺距，钻杆旋转二周以上，钻至螺杆桩直线段设计深度，形成螺杆桩圆柱段；之后，钻杆每下降一个螺距，钻杆旋转一周，钻至螺杆桩螺纹段设计深度，形成螺杆桩螺纹端；
步骤三：灌装及拔管；成孔达到设计标高后，停止钻进，开始向桩孔内连续不间断泵送混凝土，当钻杆芯管充满混凝土后，螺杆钻机反向旋转提升钻杆；
提钻过程中，钻杆顺着已形成的土体螺纹轨迹钻杆反向旋转，并控制钻杆的旋转转数和提升速度保持同步和匹配；其中，钻杆旋转一圈，钻杆上升一个螺距，拔管速度匀速控制在3m/min；同时，泵送高压的细石混凝土迅速填充钻杆同步旋转提升所产生的螺纹段空间；
当钻杆提升至螺纹段顶面的设计高度时，钻杆再次正向旋转或直接提升产生带圆柱空间，同时钻头泵出高压混凝土浇筑，灌注形成桩体的圆柱段，直至桩顶的设计标高；
步骤四：灌注混凝土结束后，移开钻杆并沉放钢筋笼；
先将套筒放入桩孔，钢筋笼对准桩位后点动吊车下放按钮下放钢筋笼，再采用振动器振动下笼，下笼过程中慢放，保证钢筋笼的垂直度和保护层厚度，将钢筋笼送至设计标高。
2.根据权利要求1所述一种砂卵石地质变截面螺杆桩施工工艺，其特征在于：步骤二中，钻机就位后调整钻杆位置与标杆位置对中，且垂直度偏差不大于1.0%；
钻杆位置的调整采用外部调整与桩机内部调整相结合的方式进行，其中外部调整为基于桩机周围四向的四根垂直标杆进行对照位置校正，钻机内部调整为根据桩机驾驶室内的直度显示器显示进行直度指数的调整。
3.根据权利要求1所述一种砂卵石地质变截面螺杆桩施工工艺，其特征在于：步骤三中，施工桩顶标高高于设计标高70cm以上，灌注成桩后，采用湿黏土盖好桩头，形成保护层。
4.根据权利要求1所述一种砂卵石地质变截面螺杆桩施工工艺，其特征在于：步骤三中，在钻杆的螺纹段完全进入桩体的圆柱段后，增加泵送混凝土的压力。
5.根据权利要求1所述一种砂卵石地质变截面螺杆桩施工工艺，其特征在于：步骤四中，下放钢筋笼时，钻杆与桩体的中心距不小于2m。
6.根据权利要求1所述一种砂卵石地质变截面螺杆桩施工工艺，其特征在于：所述混凝土采用商品混凝土，塌落度为160±20mm。
7.根据权利要求1所述一种砂卵石地质变截面螺杆桩施工工艺，其特征在于：所述钢筋笼主筋间距±10mm，箍筋间距或螺旋筋间距±20mm，钢筋笼直径±10mm，钢筋笼长度±100mm。
8.根据权利要求1所述一种砂卵石地质变截面螺杆桩施工工艺，其特征在于：步骤三中，钻头提升保持匀速，提升速度不大于混凝土浇筑速度。
9.根据权利要求1所述一种砂卵石地质变截面螺杆桩施工工艺，其特征在于：步骤四中，下放钢筋笼前，清除桩口周围的堆土和其他粉质杂物。
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- 2021-09-13 CN CN202111066363.1A patent/CN113756290A/zh active Pending
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