CN114045854A - 一种复杂地质条件下桥梁桩基复合施工方法 - Google Patents

Abstract

一种复杂地质条件下桥梁桩基复合施工方法，包括以下步骤：S1：对场地平整压实后，进行桩位放样；S2：埋设护筒；S3：冲击钻机安装就位，对中后开始钻探；S4：钻探至砂岩层，移开冲击钻机，旋挖钻机安装就位，对中；S5：旋挖钻机钻进、成孔后进行验收；S6：第一次清孔后，安装钢筋笼和导管；S7：第二次清孔后，灌注水下砼，制作砼试块，本发明在粘土地层和卵石地层中采用冲击成孔，既保证了施工效率又保证了桩壁的稳定，在岩石地层采用旋挖钻孔，既保证了施工效率又保证了成孔效果，通过两种成孔方法的联合应用，大大提高了桩基施工效率，节约了施工成本。

Description

一种复杂地质条件下桥梁桩基复合施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁桩基施工技术领域，具体涉及一种复杂地质条件下桥梁桩基复合施工方法。

背景技术

由桩和连接桩顶的桩承台组成的深基础或由柱与桩基连接的单桩基础，简称桩基，若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基，建筑桩基通常为低承台桩基础，桥梁基础是桥梁结构物直接与地基接触的最下部分，是桥梁下部结构的重要组成部分，承受基础传来的荷载的部一部分地层则称为地基，地基与基础受到各种荷载后，其本身将产生应力和变形，为了保证桥梁的正常使用和安全，地基和基础必须具有足够的强度和稳定性，变形也应在容许范围之内，与一般建筑物基础相比，桥梁基础埋置较深，一般规定桥梁的明挖、沉井、沉箱等基础的基底按其重要性和维修加固难易，对于陆地墩台基础，除考虑地基冻胀要求外，还要考虑生物和人类活动及其他自然因素对表土的破坏,基底应在地面以下不小于1.0米，对于城市桥梁,常把基础顶置于最低水位或地面以下,以免影响市容，基顶平面尺寸应较墩台底的截面尺寸大，以利施工。

目前传统的桥梁桩基施工单桩成孔往往采用单一工艺，但是复杂地质条件桩基单一工艺施工面临施工周期长、桩壁坍塌等难题，冲击钻孔在岩石地层施工周期太长，旋挖钻孔在卵石地层成孔容易塌孔。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的桥梁桩基施工单桩成孔往往采用单一工艺，但是复杂地质条件桩基单一工艺施工面临施工周期长、桩壁坍塌等难题，冲击钻孔在岩石地层施工周期太长，旋挖钻孔在卵石地层成孔容易塌孔的技术缺陷。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种复杂地质条件下桥梁桩基复合施工方法，包括以下步骤：

S1：对场地平整压实后，进行桩位放样；

S2：埋设护筒；

S3：冲击钻机安装就位，对中后开始钻探；

S4：钻探至砂岩层，移开冲击钻机，旋挖钻机安装就位，对中；

S5：旋挖钻机钻进、成孔后进行验收；

S6：第一次清孔后，安装钢筋笼和导管；

S7：第二次清孔后，灌注水下砼，制作砼试块。

进一步的，在步骤S1中，桩位放样是依据已布设的平面控制点坐标和经复核的各钻孔桩中心坐标，用全站仪测设各桩的中心桩位，桩基定位以后，在工作平台上布置4个对称的护桩，成“十”型，交点与桩基中心桩位重合。

进一步的，步骤S3中，冲击钻机通过吊装就位，检查其底座及顶端应平稳，钻机持力层应确保钻机不发生倾斜，冲击钻机就位后安装钻头，钻机钻头中心及桩位点误差应在5mm以内。

进一步的，步骤S3中，钻探时，冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的冲钻头(冲击锤)提高到一定高度，靠自由下落的冲击力冲击土层或切削破碎岩层钻进，利用泥浆护壁和孔内水压保证孔壁的稳定，利用泥浆悬浮钻渣至沉淀池，经沉淀后泥浆再入孔内，不断循环达到排渣效果，直至钻到砂岩层。

进一步的，步骤S5中，通过所述旋挖钻机自有的行走功能和桅杆变幅机构使钻具迅速达到桩位,利用桅杆导向下放钻杆将底部带有活门的筒式钻头置放到孔位,旋挖钻机动力头装置为钻杆提供扭矩,加压装置通过加压动力头的方式将加压力传递给钻杆、钻头,钻头回旋破碎岩土,并直接将其装入钻头内,然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土,这样循环往复,不断取土、卸土,直至钻到设计孔深，在钻进过程中，根据土层情况调整扭矩大小和泥浆稠度，控制进尺速度。

进一步的，步骤S6中，所述清孔采用换浆法清孔，钻孔成孔后，保持泥浆正常循环，同时定期提升钻头进行第一次清孔；钢筋骨架，导管安放完毕，利用导管作为输浆设备进行二次换浆清孔，根据沉渣厚度及时调整泥浆参数直至沉渣厚度满足设计及施工规范要求。

进一步的，步骤S6中，安装钢筋笼，采用长吊绳小夹角的方法减小水平分力，起吊时顶端吊点采用两根等长钢丝绳，根部采用一根钢丝绳，吊点处设置弦形木吊垫与钢绳捆连，吊机主钩吊顶端钢丝绳，副钩吊根部钢丝绳，先起吊顶部钢丝绳，后起吊根部钢丝绳，使平卧变为斜吊，根部离开地面时，顶端吊点迅速起吊到90°后，停止起吊，解除根部吊点及木垫，检查钢筋笼是否顺直，如有弯曲应调直，当钢筋笼进入孔口后，应将其扶正徐徐下降，严禁摆动碰撞孔壁。

进一步的，步骤S7中，灌注水下砼采用垂直导管法施工，灌注设备主要由导管、混凝土储料斗等组成，导管与储料斗下口采用丝口连接，配料斗放置在护筒上，配料斗下口设置阀门。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明在粘土地层和卵石地层中采用冲击成孔，既保证了施工效率又保证了桩壁的稳定，在岩石地层采用旋挖钻孔，既保证了施工效率又保证了成孔效果，通过两种成孔方法的联合应用，大大提高了桩基施工效率，节约了施工成本。且本发明采用的施工设备主要为冲击钻机和旋挖钻机，这些设备在桥梁桩基施工中普遍采用，市场存量很大，运输调遣方便，本工法的普遍应用具备了有利的设备条件。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的所应用的地层结构示意图；

图2为本发明的步骤逻辑框图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，一种复杂地质条件下桥梁桩基复合施工方法，包括以下步骤：

S1：对场地平整压实后，进行桩位放样；

S2：埋设护筒；

S3：冲击钻机安装就位，对中后开始钻探；

S4：钻探至砂岩层，移开冲击钻机，旋挖钻机安装就位，对中；

S5：旋挖钻机钻进、成孔后进行验收；

S6：第一次清孔后，安装钢筋笼和导管；

S7：第二次清孔后，灌注水下砼，制作砼试块。

具体的，如图所示，在步骤S1中，所述的场地平整是指一般路段地质情况较好区域，对场地平整压实后能满足承载力要求即可进行桩基施工；局部存在淤泥或软土时需进行清淤换填处理。桩位放样是依据已布设的平面控制点坐标和经复核的各钻孔桩中心坐标，用全站仪测设各桩的中心桩位，桩基定位以后，在工作平台上布置4个对称的护桩，成“十”型，交点与桩基中心桩位重合。

具体的，如图所示，步骤S3中，冲击钻机通过吊装就位，检查其底座及顶端应平稳，钻机持力层应确保钻机不发生倾斜，冲击钻机就位后安装钻头，钻机钻头中心及桩位点误差应在5mm以内。

具体的，如图所示，步骤S3中，钻探时，冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的冲钻头(冲击锤)提高到一定高度，靠自由下落的冲击力冲击土层或切削破碎岩层钻进，利用泥浆护壁和孔内水压保证孔壁的稳定，利用泥浆悬浮钻渣至沉淀池，经沉淀后泥浆再入孔内，不断循环达到排渣效果，直至钻到砂岩层。开孔阶段，采用小冲程冲击(0.6～1.0m)，待整个钻头全部、均衡地进入地层后，再采用中冲程(1.3m)、高频次冲孔。在覆盖层中冲孔时，使用小冲程(0.6～1.0m)。当冲孔快到灰岩层时，采用小冲程冲击。当冲孔至基岩时，注意先用小冲程冲孔，待钻头全部进入岩层后使用中冲程(1.3m)钻进。在冲孔过程中保证护筒内的泥浆面始终高于地下水位1.5m左右，确保孔壁的稳定。钻孔至砂岩层时，移开冲击钻、旋挖钻机就位

具体的，如图所示，步骤S5中，通过所述旋挖钻机自有的行走功能和桅杆变幅机构使钻具迅速达到桩位,利用桅杆导向下放钻杆将底部带有活门的筒式钻头置放到孔位,旋挖钻机动力头装置为钻杆提供扭矩,加压装置通过加压动力头的方式将加压力传递给钻杆、钻头,钻头回旋破碎岩土,并直接将其装入钻头内,然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土,这样循环往复,不断取土、卸土,直至钻到设计孔深，在钻进过程中，根据土层情况调整扭矩大小和泥浆稠度，控制进尺速度。由硬地层钻到软地层时，可适当加快钻进速度；当软地层变为硬地层时，要减速慢进。在易缩径的地层中，应适当增加扫孔次数，防止缩径；对硬塑层采用快转速钻进,以提高钻进效率。砂层钻进采用慢转速，慢钻进，减慢进尺速度，减小每个钻进回次的进尺量。增加泥浆比重和粘度，控制好孔内泥浆水头高度，保证孔壁稳定，防止塌孔。

具体的，如图所示，步骤S6中，所述清孔采用换浆法清孔，钻孔成孔后，保持泥浆正常循环，同时定期提升钻头进行第一次清孔；钢筋骨架，导管安放完毕，利用导管作为输浆设备进行二次换浆清孔，根据沉渣厚度及时调整泥浆参数直至沉渣厚度满足设计及施工规范要求。此次清孔应达标准为孔内排出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆相对密度1.03～1.10，含砂率小于2％，黏度17～20pa·s，沉淀层厚度≤20cm。

具体的，如图所示，步骤S6中，安装钢筋笼，采用长吊绳小夹角的方法减小水平分力，起吊时顶端吊点采用两根等长钢丝绳，根部采用一根钢丝绳，吊点处设置弦形木吊垫与钢绳捆连，吊机主钩吊顶端钢丝绳，副钩吊根部钢丝绳，先起吊顶部钢丝绳，后起吊根部钢丝绳，使平卧变为斜吊，根部离开地面时，顶端吊点迅速起吊到90°后，停止起吊，解除根部吊点及木垫，检查钢筋笼是否顺直，如有弯曲应调直，当钢筋笼进入孔口后，应将其扶正徐徐下降，严禁摆动碰撞孔壁。

具体的，如图所示，所述安装导管是首先在护筒上搭设导管安装平台。导管安装平台可在现场临时制作，具体制作方法：利用一块50cm×50cm×1cm厚钢板，采用气焊在其中心按导管截面形式进行切割，然后将钢板对中切割。在钢板下方设置2根2.5m长I22a型钢，并将钢板与型钢铰接。

具体的，如图所示，步骤S7中，灌注水下砼采用垂直导管法施工，灌注设备主要由导管、混凝土储料斗等组成，导管与储料斗下口采用丝口连接，配料斗放置在护筒上，配料斗下口设置阀门。

所述的复杂地质条件下桥梁桩基复合施工工艺，是综合两种钻机施工优缺点，在单桩施工中选用两种钻机配合施工。冲击钻孔与旋挖钻孔联合成孔的基本原理：粘土层和卵石层，地层不密实稳定性较差，冲击钻机在这些地层中钻进速度较快且不易塌孔，因此在粘土层和卵石层采用冲击钻孔施工；砂岩和页岩地层，地层密实稳定性高，冲击钻机在岩石地层钻进速度太慢，旋挖钻机在岩石地层钻进较快且不易塌孔，因此在砂岩和页岩地层改用旋挖钻继续钻进成孔。充分发挥冲击钻孔与旋挖钻孔的优点克服两种工艺的缺点，达到施工效率和施工成本最优化的效果。

以上所述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。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种复杂地质条件下桥梁桩基复合施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对场地平整压实后，进行桩位放样；

S2：埋设护筒；

S3：冲击钻机安装就位，对中后开始钻探；

S4：钻探至砂岩层，移开冲击钻机，旋挖钻机安装就位，对中；

S5：旋挖钻机钻进、成孔后进行验收；

S6：第一次清孔后，安装钢筋笼和导管；

S7：第二次清孔后，灌注水下砼，制作砼试块。

2.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下桥梁桩基复合施工方法，其特征在于，在步骤S1中，桩位放样是依据已布设的平面控制点坐标和经复核的各钻孔桩中心坐标，用全站仪测设各桩的中心桩位，桩基定位以后，在工作平台上布置4个对称的护桩，成“十”型，交点与桩基中心桩位重合。

3.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下桥梁桩基复合施工方法，其特征在于，步骤S3中，冲击钻机通过吊装就位，检查其底座及顶端应平稳，钻机持力层应确保钻机不发生倾斜，冲击钻机就位后安装钻头，钻机钻头中心及桩位点误差应在5mm以内。

4.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下桥梁桩基复合施工方法，其特征在于，步骤S3中，钻探时，冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的冲钻头(冲击锤)提高到一定高度，靠自由下落的冲击力冲击土层或切削破碎岩层钻进，利用泥浆护壁和孔内水压保证孔壁的稳定，利用泥浆悬浮钻渣至沉淀池，经沉淀后泥浆再入孔内，不断循环达到排渣效果，直至钻到砂岩层。

5.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下桥梁桩基复合施工方法，其特征在于，步骤S5中，通过所述旋挖钻机自有的行走功能和桅杆变幅机构使钻具迅速达到桩位,利用桅杆导向下放钻杆将底部带有活门的筒式钻头置放到孔位,旋挖钻机动力头装置为钻杆提供扭矩,加压装置通过加压动力头的方式将加压力传递给钻杆、钻头,钻头回旋破碎岩土,并直接将其装入钻头内,然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土,这样循环往复,不断取土、卸土,直至钻到设计孔深，在钻进过程中，根据土层情况调整扭矩大小和泥浆稠度，控制进尺速度。

6.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下桥梁桩基复合施工方法，其特征在于，步骤S6中，所述清孔采用换浆法清孔，钻孔成孔后，保持泥浆正常循环，同时定期提升钻头进行第一次清孔；钢筋骨架，导管安放完毕，利用导管作为输浆设备进行二次换浆清孔，根据沉渣厚度及时调整泥浆参数直至沉渣厚度满足设计及施工规范要求。

7.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下桥梁桩基复合施工方法，其特征在于，步骤S6中，安装钢筋笼，采用长吊绳小夹角的方法减小水平分力，起吊时顶端吊点采用两根等长钢丝绳，根部采用一根钢丝绳，吊点处设置弦形木吊垫与钢绳捆连，吊机主钩吊顶端钢丝绳，副钩吊根部钢丝绳，先起吊顶部钢丝绳，后起吊根部钢丝绳，使平卧变为斜吊，根部离开地面时，顶端吊点迅速起吊到90°后，停止起吊，解除根部吊点及木垫，检查钢筋笼是否顺直，如有弯曲应调直，当钢筋笼进入孔口后，应将其扶正徐徐下降，严禁摆动碰撞孔壁。

8.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下桥梁桩基复合施工方法，其特征在于，步骤S7中，灌注水下砼采用垂直导管法施工，灌注设备主要由导管、混凝土储料斗等组成，导管与储料斗下口采用丝口连接，配料斗放置在护筒上，配料斗下口设置阀门。

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