CN114164823B - 一种高填方地基中的桩基施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高填方地基中的桩基施工方法，能够减少蹋孔现象，提高钢筋笼安装效率，并防止其上浮，在使桩基桩身混凝土质量符合设计要求的同时提高施工效率。该方法包括：平整场地、桩位放样、护筒制作、埋设护筒、钻机就位、泥浆循环、钻进、清孔、安放钢筋骨架、安装导管、灌注混凝土、拔除护筒、桩头破除步骤。

Description

一种高填方地基中的桩基施工方法

技术领域

本发明涉及工程建设技术领域，尤其涉及一种高填方地基中的桩基施工方法。

背景技术

根据《中华人民共和国国家标准高填方地基技术规范》(GB 51254-2017)，高填方地基是指，为解决工程建设用地，经人工分层填筑并采取强夯、振动碾压、冲击压实或其他技术处理措施所形成的、填筑厚度大于20m的场地或地基。

桩基施工过程流程繁多复杂、施工周期长，多个关键施工步骤容易出现冲突，导致最终完成的桩基无法达到设计要求。例如，在钻进过程中，如果含砂层较多，钻进液面快速变化，导致地层压力失衡，造成塌孔等事故发生。在高填方地基进行桩基施工时，为确保桩基牢固，通常钻孔深度较大，因此，桩基钢筋笼长度较长，一方面多节钢筋笼的连接较难在保持结构强度的同时实现快速对接。而且，由于钢筋笼长度较长，在吊装入孔的过程中还容易导致钢筋笼冲击变形。在水下砼浇筑过程中，常常出现浆面下沉过大而导致孔内的静柱压力失衡出现蹋孔现象。并且，由于浇注的混凝土自导管翻出，由下而上的压力较大，托动了钢筋笼上浮，导致最终基桩无法符合设计要求。

发明内容

本发明的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种高填方地基中的桩基施工方法，能够减少蹋孔现象，提高钢筋笼安装效率，并防止其上浮，在使桩基桩身混凝土质量符合设计要求的同时提高施工效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下各方面。

一种高填方地基中的桩基施工方法，其包括以下主要步骤：

平整场地：将施工场地夯实达到预设硬度形成适合钻机施工作业平台；桩位放样：对桩基坐标进行测量，打下中心控制桩，并设置根护桩；护筒制作：采用钢板卷制为圆筒形状；埋设护筒：采用挖坑埋设法和静压下沉法相结合，先挖坑，后吊装护筒，再静压下沉到预设位置；钻机就位：将钻机机座垫平设置在作业平台上，调整钻机位置，使钻机顶部的起吊滑轮缘、钻头中心和设计桩中心轴线三者在同一铅锤线上；

泥浆循环，其包括泥浆制备、供水、向孔内注水和注泥浆、泥浆沉淀：泥浆循环采用正循环工艺，施工中钻渣随泥浆沿孔壁向上通过泥浆沟排入到沉淀池，使用泥浆净化装置分离泥浆、钻渣，处理后的泥浆经泥浆池沉淀净化后，通过安装泥浆泵将泥浆抽送至施工桩孔底返回钻孔内，形成泥浆循环；

钻进：在护筒刃脚处采用第一档速度钻进，当钻进至护筒刃脚下3～4m后，采用第二档速度钻进，第二档速度高于第一档速度；清孔：通过泥浆正循环清孔，使孔内沉渣厚度、含砂率、泥浆粘度等指标满足预设要求；

安放钢筋骨架：复测桩基中心在横桥向和顺桥向四个方向，与钢护筒中心偏移的距离，根据偏移的距离在钢护筒上焊接平面限位钢筋，使钢筋笼的中心与设计桩基中心重合，将钢筋笼的安放入孔至预设位置；安装导管：使整根导管垂直方向顺直，保持导管在开始浇筑混凝土前距离孔底悬空为预设高度；

灌注桩基首批灌注混凝土；通过浇筑料斗及导管进行混凝土自卸灌注；拔除护筒，并根据桩基设计标高沿桩身混泥土画出桩顶标高线；采用环切法进行桩头破除。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

在钻进过程中，通过泥浆循环保持孔内的静柱压力，防止浆面下沉过大而导致孔内压力失衡出现蹋孔；通过泥浆正循环工艺，在钻进完成之前，配制充足的预设量泥浆，能够使钢筋笼和导管安装时液面稳定，保持地层压力平衡。

通过在相邻两节钢筋笼对应钢筋上进行标记，能够快速识别，实现两节钢筋笼主筋的快速精确对接；通过在钢筋笼主筋上焊接设置倒刺，在钢筋笼上浮时，倒刺插到孔壁，增大了上浮的阻力，阻止钢筋笼上浮；钢筋笼直螺纹通过滚轧、挤压螺纹一次性生成，由于螺纹底部钢筋原材没有被切削掉而是被滚压密实，提高了原材的强度；并且，操作简便，加工工序少；接头稳定可靠，螺纹压型精度高，连接质量稳定可靠。

附图说明

图1是根据本发明示例性实施例的高填方地基中的桩基施工方法流程图。

图2是根据本发明示例性实施例的桩基施工方法中泥浆池设置示意图。

图3是根据本发明示例性实施例的桩基施工方法中的钢筋笼预接流程示意图。

图4是根据本发明示例性实施例的桩基施工方法中的钢筋笼内撑和吊耳制作示意图。

图5是根据本发明示例性实施例的桩基施工方法中的桩基首批灌注混凝土的数量计算参考图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，以使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了根据本发明示例性实施例的高填方地基中的桩基施工方法的主要步骤，该实施例的方法能够应用于各种高填方地基中的桩基施工，下文结合具体的实施例对该方法的主要步骤逐一进行详细说明。

平整场地

本步骤为施工准备阶段的基础工作，首先使用挖掘机将待施工地面的软土层清除，平整施工场地，并将施工场地夯实达到预设硬度以免钻机沉陷或倾斜，从而形成适合钻机施工作业平台。对于部分场地软土层较厚(例如，大于1米)，会导致平台硬度不够，可以在场地表面铺设60cm厚的砖渣并平整碾压，并铺设3cm厚钢板，以保证钻机施工作业的安全性。

桩位放样

首先根据设计图纸提供的桥轴线平面示意图及各参数、桩基平面布置图对桩基坐标进行测量，在钻机施工作业平台上标记桩基轴心，打下中心控制桩，并设置4根护桩，其设置在以中心控制桩为圆心、护筒半径加50cm为半径的圆的外切正方形的四个顶点。

护筒制作

针对直径(桩径)为0.5～2.5m桥梁桩基，护筒直径设置为比桩径大20～40cm，护筒长度设置为大于2.5m。护筒采用Q235钢板卷制为圆筒形状，钢板厚度设置为大于桩径的十分之一，筒体端面的倾斜度不大于3mm。护筒的椭圆度小于护筒直径的百分之一，且不大于30mm。护筒的纵轴线弯曲矢高不大于护筒长的0.1％，且不大于30mm。本步骤护筒制作，可在加工场加工制作完成，在埋设护筒之前运至施工现场安装，例如可以在平整场地之前提前制作好护筒，其可以不与图1或本文描述顺序相同。并且，可以在护筒上、下端外侧各加焊一道加劲筋，增加护筒刚度，防止护筒变形。

埋设护筒

埋设护筒采用挖坑埋设法和静压下沉法相结合，先挖坑，后吊装护筒，再静压下沉到位。具体地，通过定位的中心控制桩和4根护桩放样，把冲孔的位置标于坑底，再把护筒吊放进坑内，用十字线在护筒顶部或底部，找出护筒的圆心位置，然后移动护筒，使护筒中心与冲孔中心位置重合，同时用水平尺或垂球检查，使护筒竖直。护筒就位后，用粘土分层夯填埋固，填土时每20cm一层对称夯打。分层夯实时，每夯完一层检查一次护筒的中心位置和垂直度，使护筒中心与桩位中心一致、筒壁与水平面垂直(即筒壁与桩中心线下平行)。为使护筒在冲击过程中的保持稳定，采用人工回填土拓宽施工作业平台，根据勘察柱状图确定护筒埋深，使护筒顶高出平台面0.3m或者高出施工水位2m。

钻机就位

根据桩基地质情况，例如素填土、粉质粘土、卵石土、泥岩、砂岩、强风化、中风化花岗岩等地层，桩基钻进采用正循环冲击钻机成孔，配置多台冲击钻机，其冲孔直径为1.2m～1.8m，钻头冲程为2m～6m，冲击频率为5～6次/min，排渣方式为泥浆正循环，卷扬提升力为50KN，冲孔深度为80m，钻头额定质量为5.8t，副卷扬拉力为15KN，钢丝绳直径为28mm，主电机功率为45kw，并配置外径与设计桩基直径相同的钻头。将钻机机座垫平设置在作业平台上，调整钻机位置，使钻机顶部的起吊滑轮缘、钻头中心和设计桩中心轴线三者在同一铅锤线上。需要注意，不得以钢护筒中心代替桩中心，以免在后续冲击成孔过程中冲锤砸到钢护筒底口。钻机调整就位后，牢固固定钻机以避免在冲孔过程中因钻机的振动而影响成孔位置、孔形、倾斜度不满足设计要求。

泥浆循环

在钻孔过程中，泥浆所起的作用主要是，保护孔壁、悬浮钻渣、冷却钻具。所配制泥浆的性能指标对钻孔中的护壁效果和成孔质量有很大影响，应当根据土层环境将泥浆的相对密度、粘度、静切力、含砂率、胶体率、失水率、酸碱度(PH值)等性能指标调配至预设范围值内。而且，考虑到当地生态环境因素，废弃泥浆需要用专门泥浆车运至渣坑集中处理，泥浆坑设警示标志，不得在施工场地内或向水塘、河流任意排放，以避免污染环境。泥浆循环过程包括：泥浆制备、供水、向孔内注水和注泥浆、泥浆沉淀等步骤。

其中，泥浆制备步骤之前还包括挖设泥浆池，根据最大桩基直径1.5m、长31m，计算出冲孔容积，即需要泥浆55m³，泥浆池的容积不小于冲孔容积的1.5倍，则泥浆池容量需83m³，需开挖2.5m*6m*6m＝90m³的泥浆池。在泥浆沉淀步骤之前还包括挖设沉淀池和废浆池，沉淀池的容积不小于6m³，废浆池的容积不小于2根桩基的容积。泥浆池、沉淀池、废浆池均分隔设置，如图2所示，池四周均用直径为42mm的钢管单排架作防护围栏，围栏高度不小于1.2m，深度不小于0.5m，进出口宽度不小于1.5m；围栏池边缘不小于0.5m，立柱间距为2m，钢管之间用脚手架扣件连接，围网采用过塑钢丝网，池旁边设置明显的警示牌和刚性的安全防护措施。

泥浆制备步骤之前，可以根据地质条件，成孔方法和泥浆用途等进行泥浆试配制，确定泥浆的配合比。优选造浆能力强、粘度大的优质粘土作为造浆材料，若当地缺乏优质粘土，不能调出合格泥浆时，选用膨润土作为造浆材料，也可掺入适量的碳酸钠、烧碱等。对于砂层地质，应当严格控制泥浆密度，避免沉渣超规，灌桩困难。具体地，对于粘性土，泥浆制备步骤新配制泥浆的比重为1.04～1.05g/cm³，粘度为20～24Pa·s，含砂率<3％，PH值为8～9；循环泥浆配制的比重<1.10g/cm³，粘度<25Pa·s，含砂率<4％，PH值>8；废弃泥浆的比重>1.25g/cm³，粘度>50Pa·s，含砂率>8％，PH值为>14。对于砂性土，泥浆制备步骤新配制泥浆的比重为1.06～1.08g/cm³，粘度为25～30Pa·s，含砂率<4％，PH值为8～9；循环泥浆配制的比重<1.15g/cm³，粘度<35Pa·s，含砂率<7％，PH值>8；废弃泥浆的比重>1.35g/cm³，粘度>60Pa·s，含砂率>11％，PH值为>14。

泥浆制备可以采用机械搅拌或者钻头搅拌，在制浆前先把粘土块打碎，使其搅拌时易于成浆，缩短搅拌时间，提高泥浆质量。钻头搅拌是冲击成孔时，将粘土原料投入孔底，利用冲击钻头上下冲击，搅拌成泥浆。机械搅拌步骤包括：将清水注入泥浆池，用20％氢氧化钠溶液调节水的PH值为8～10(本步骤中，应当先把氢氧化钠配制成20％水溶液以便充分溶解，不应直接把固体氢氧化钠加入泥浆池中)，用空压机搅拌均匀(搅拌时间为10～20分钟)；打开循环泵进行自循环，通过泵出水管口均匀加入专用聚合物泥浆(一般沙层加量为0.25％，即10吨水中加入聚合物泥浆25kg)，然后用空压机搅拌不少于一小时，用工程漏斗测定溶液的粘度达到30Pa·s。在本实施例中，采用空压机取代传统使用的大功率泥浆泵来循环泥浆的方式，可将泥浆材料在池内充分的溶解开，因此能够很好地保存泥浆的有效成分并发挥出泥浆的性能。

泥浆制备过程中每隔预定时间(不超过一小时)检验至少一次泥浆比重和含砂率，并填写泥浆试验记录表。若粘度高于30Pa.s，可加清水稀释；若粘度小于30Pa.s，可能是由于搅拌时间不够，需延长搅拌时间，如果仍达不到粘度，可打开循环泵自循环后通过出水口补充专用聚合物泥浆，并再用空压机搅拌一小时左右，直至满足泥浆全部性能指标。

泥浆循环采用正循环工艺，施工中钻渣随泥浆沿孔壁向上通过泥浆沟排入到沉淀池，使用泥浆净化装置分离泥浆、钻渣。处理后的泥浆经泥浆池沉淀净化后，通过安装泥浆泵将泥浆抽送至施工桩孔底返回钻孔内，形成泥浆循环。在钻进完成之前，配制充足的预设量泥浆，确保下钢筋笼和导管的时候液面稳定，确保地层压力平衡。

钻进

首先，在护筒刃脚处设置为低档慢速钻进，锤高控制在0.4～0.6m，并使护筒刃脚处有充分的泥浆护壁。当钻进至刃脚下3～4m后，设置为中档速度钻进。

在冲击过程中，至少每个两小时提钻检查一次锤头出量研磨材料，因为锤头底量和外出量在砂卵石和基岩中磨损严重，需要及时进行修补，这样能够降低纯钻进冲击时间，同时减少修补锤头的辅助时间。

在钻进过程中，通过泥浆循环保持孔内泥浆液面在不低于护简内侧高度的1/2位置，这样能够保持孔内的静柱压力，防止浆面下沉过大而导致孔内压力失衡出现蹋孔现象。并且，每隔一小时检查至少一次孔内泥浆面的高度，保持孔内泥浆液面高出地下水位不少于1.5cm以上；每个四小时检查不少于两次桩位及垂直度，检查可采用测量检核的对角点拉角线，缓慢提起钢丝绳，观察整个过程的位偏是否大于预设阈值，如3％。在冲进过程中，如发现斜孔、弯孔、缩颈、塌孔冒浆等情况，应立即停止冲进，采取重新校正桩位、修补钻头等措施后方可继续施工。

钻进过程中，如因机械故障需要停冲，孔内泥浆循环保持正循环，以防止塌孔，并且，把锤头提离到护筒外防止埋钻，并在孔口加护盖。在冲击钻机冲进施工的整个过程，每隔一小时至少记录一次钻机冲孔冲进速度并进行土层取样，将土层取样放入土层地质样品盒，并标明品在孔桩所处的位置和取样时间。

掏渣、换钻头

在钻进过程中还包括掏渣、换钻头等步骤。具体地，应当每隔30分钟打捞一次沉降下去的砂子等杂质。钻进完成后，根据孔深停止15～40分钟后，用钻机打捞一次沉降下去的砂子等杂质，避免空浆。针对出现沉砂量较多的情况，增加掏渣打捞次数。并且，在打捞的同时，根据钻头磨损情况，更换钻头。

当孔钻到设计孔深后，钻机先暂不挪位，停留在原地；用测绳测量孔深度，计算出沉渣厚度，如果沉渣厚度不符合设计要求(例如，对于直径≤1.5m的桩，沉渣厚度＞300mm；对桩径＞1.5m或桩长＞40m或土质较差时，＞500mm)，则重新下钻捞取沉渣。当钻头接近孔底时，需轻放，以免扰动沉渣，使沉渣浮起，捞起沉渣将钻头提起到孔口时，不要停留控浆，应迅速将沉渣甩出。

清孔、验收

通过泥浆正循环清孔，使孔内沉渣厚度、含砂率、泥浆粘度等指标满足预设要求，通过验收后才能进行安放钢筋骨架步骤。清孔时指定专人及时补充泥浆，以使孔内水头保持在预设高度。清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低，可以采用空气吸泥机清孔泥浆吸走后未及时补浆，使孔内水位低于地下水位。每次清孔时间与清孔后停顿时间之和不超过30分钟，以避免坍孔。

安放钢筋骨架

当成孔验收后，复测桩基中心在横桥向和顺桥向四个方向与钢护筒中心偏移距离，根据偏移距离在钢护筒上焊接平面限位钢筋，使钢筋笼的中心与设计桩基中心重合。

采用汽车吊进行钢筋笼的安放入孔，每节钢筋笼设置水平吊点和竖向吊点，便于水平和竖向吊装作业。竖向吊点设置在钢筋笼上设置的竖向吊耳位置。水平吊装采用四点吊，吊点的位置设置在钢筋笼两端第二道加劲箍(每节钢筋笼从两端向中间数的第二道)和主筋连接位置，为了防止起吊时钢筋笼变形，吊点位置尽量靠近三角撑或十字撑位置。起吊时先栓好钢丝绳和卡环，在钢筋笼的一头拴上一根长绳子，绳子的另一头控制在人手里，慢慢吊车起钩，同时控制绳索的人拉住绳子，控制钢筋笼方向，保证钢筋笼不发生旋转，慢慢旋转将钢筋笼安放在运输平板车上指定位置。在吊装过程中，为防止钢筋笼自重过大造成钢筋笼变形，可以钢筋笼端头增加临时固定杆及支撑装置，或设置加强筋以保证钢筋笼不发生形变，待钢筋笼安装完成后再进行拆除。

每一节钢筋笼竖向安放入孔时，保持钢筋笼垂直入孔且不接触摩或碰撞擦孔壁，以免破坏孔壁。待钢筋笼下放到距顶口2m处，对拉十字线，进行对中，使桩基主筋的保护层厚度符合设计要求。每一节钢筋笼下放至护筒孔口位置时，根据成孔后的护筒偏位对钢筋笼进行定位，使钢筋笼的中心与桩基中心重合，并使用两根支撑横梁贯通穿过吊耳将钢筋笼临时支撑在护筒顶面，支撑横梁下设有枕木，枕木稳固铺设在地面上。进一步地，可以在每根支撑横梁的型钢上设置与两个吊耳相对应的两个限位凹槽，限位凹槽位置设置为两个吊耳放入两个限位凹槽后使钢筋笼的中心与桩基中心重合。

当前一节钢筋笼按上述步骤临时支撑在护筒顶面后，吊装后一节钢筋笼使其轴线与前一节钢筋笼的轴线重合，竖向受力钢筋对齐后，进行钢筋笼接头连接操作。连接接头时使相应的两根主筋紧密相接，轴线重合一致，然后用力矩扳手把直螺纹套筒拧到标记的位置，使两连接钢筋端头间隙不超过1mm且在套筒内长度相等。

声测管的分节长度与钢筋笼的分节情况一致，与钢筋笼接头同步进行声测管连接操作，声测管接头连接时采用液压接头接在一起，防止漏浆堵住声测管。每一节钢筋笼下放后，立即往声测管内注满清水作为超声波检测时的耦合剂。连接完最后一节声测管后顶口用塞子塞住或用钢板临时焊接盖住,确保混凝土灌注时泥浆和混凝土不会进入检测管内致使其堵塞。

最后一节钢筋笼安放入孔就位后，保持钢筋笼底端与孔底的距离大于10mm且小于50mm，然后对钢筋笼进行可靠固定，避免在灌注混凝土时钢筋笼上浮。并且，可以在钢筋笼上焊接开口向上的倒刺状钢筋(例如，开口向上的V字形倒刺)，避免在混凝土浇筑凝固过程中上浮。具体的，可以在钢筋笼同一截面均匀焊接一圈3～4根倒刺，每节钢筋笼设置两圈，在钢筋笼上浮时倒刺插到孔壁里增大了上浮的阻力，阻止钢筋笼上浮。

安放钢筋骨架步骤之前，还可以包括钢筋骨架制作和钢筋骨架调运步骤。

钢筋骨架制作

钢筋笼的钢筋骨架制作先进行主筋滚轧直螺纹加工和钢筋笼加劲箍制作。滚轧直螺纹加工包括，通过钢筋直螺纹滚轧台车将钢筋的端头通过滚轧、挤压螺纹一次性生成。由于螺纹底部钢筋原材没有被切削掉而是被滚压密实，提高了原材的强度；并且，操作简便，加工工序少；接头稳定可靠，螺纹压型好精度高，连接质量稳定可靠。

钢筋笼的主筋通过人工穿过固定旋转盘相应模板圆孔至移动旋转盘的相应孔中进行固定，把盘筋(绕筋)端头先焊接在一根主筋上，然后通过固定旋转盘及移动旋转盘转动把绕筋缠绕在主筋上，移动盘一边旋转一边后移，同时进行焊接，从而形成钢筋笼。钢筋笼焊接采用滚焊机，以提高钢筋笼加工质量和工效。主筋需接长时应采用机械连接，且接头错开布置，两接头间距不得小于35d，d为钢筋直径。配置在搭接长度区段内的受力钢筋,每个断面接头数量控制在50％以内。

钢筋原材料长度为12m，钢筋笼标准节长度为12m，并可以制作长度小于12m的钢筋笼作为调节段。根据各墩位桩基的长度不同，将钢筋笼长度制作为桩基长度加135cm，钢筋笼长度小于12m的可以一次加工成型。钢筋笼长度大于12m的，可以将多个钢筋笼标准节以及多个调节段进行连接。

钢筋笼之间采用机械连接工艺，例如可以采用加长型加锁母式直螺纹套筒连接。相邻两节钢筋笼制作完成后，首先用管钳扳手进行直螺纹接头预接，连接时使钢筋丝口在直螺纹套筒中央位置相互顶紧，使间隙不超过1mm，且外漏螺纹不超过2P，P为螺纹螺距。然后用扭矩力扳手校核拧紧扭矩，最小扭矩值为320N·m，预接完成后进行编号，以方便于在现场施工。

图3示出了根据本发明实施例的钢筋笼制作及预接流程，其包括ABCD四个主要步骤。步骤A中，首先将钢筋笼的主筋一端滚轧生成长螺纹丝口，根据配料绑扎绕筋及加劲圈形成第一节钢筋笼，并将直螺纹套筒顺时针旋入长螺纹丝口；步骤B中，以第一节钢筋笼为模具，定位第二节钢筋笼主筋，并滚轧生成短螺纹丝口，对接两节钢筋笼主筋使二者之间的间隙小于1mm，逆时针旋转直螺纹套筒使其旋入第二节钢筋笼；步骤C中，根据配料绑扎绕筋及加劲圈形成第二节钢筋笼，并在第一节钢筋笼和第二节钢筋笼对应钢筋上进行标记(例如，预接的对应两根钢筋标记为相同的颜色，同一节钢筋笼相邻的5根主筋使用不同颜色的油漆标记，以便在实际安装对接时能够快速识别，实现两节钢筋笼主筋的精确对接)；步骤D中，顺时针旋转直螺纹套筒使其全部旋回第一节钢筋笼；移开第一节钢筋笼，将第二节钢筋笼作为第一节，从步骤B开始制作和预接下一节钢筋笼，直至制作完预设长度的钢筋笼。

在制作钢筋笼时，还包括将桩基超声波检测管(简称声测管)分节固定在钢筋笼上的步骤，以保证对桩基的超声波检测结果准确可靠。具体地，可以设置至少3根直径为57mm的超声波检测管，均紧贴钢筋笼加强箍内侧且沿其圆周均匀分布。声测管的分节长度与钢筋笼的分节情况一致，接头处采用8#铁丝绑扎在钢筋笼内侧。声测管与钢筋笼之间相互平行，且每隔2m左右用8#铁丝进行固定。在吊装钢筋笼入孔之前，将超声波检测管两端用盖板进行防护，防止声测管和钢筋笼在运输、安装过程中出现相对位移而撕裂焊缝。声测管随钢筋笼吊装入孔时，接头连接时采用液压接头接在一起。

为了防止钢筋笼存放、转运、吊装时的变形，可以在钢筋笼内箍内侧设置三角形或十字型的内撑，每隔5m设置一道。每节钢筋笼的吊点位置还可以设置加强撑。还可以进一步在每节钢筋笼上设置竖向吊耳，以便于竖向吊装作业。如图4所示，左侧为钢筋笼的径向截面视图，右侧为钢筋笼横放轴向侧视图，竖向吊耳设置在钢筋笼顶端第一道箍筋位置，吊耳采用直径为25mm的圆钢冷弯成型，吊耳冷弯直径不小于150mm并设置为支撑横梁能够贯通穿过；吊耳与钢筋笼两根主筋双面焊接连接，每节段至少布置4个竖向吊耳。

进一步地，还可以用C15细粒石混凝土管或M10水泥砂浆预制方垫块或滚轮，在钢筋笼吊装入孔之前用铁丝牢固绑扎在主筋外侧，每隔1.5m设置一道，每道沿钢筋笼周围均匀布置4个。方垫块边长50～100mm，厚度比主筋净保护层小2～3mm。

钢筋笼制作完成后，各节段按照次序在骨架每个节段上设置标志牌，写明墩号、桩号、节号等，便于使用时按顺序装车运出。钢筋笼存放在平整、干燥的场地上，底部用20cm*20cm*100cm枕木每3m一道拼装垫高，并使钢筋笼内的十字支撑中的一根支撑保持水平状态，或者使三角形内撑的一条边保持水平状态。

钢筋骨架调运

钢筋笼装车时在每个加劲筋处设支承点，各支承点高度相等，以保证其结构形状。钢筋笼采用平板车分节运至现场，并用钢丝绳、枕木固定钢筋笼，防止在运输过程中钢筋笼移动滑出。

安装导管、二次清孔

桩基的桩身采用混凝土灌注，灌注桩身混凝土时视孔底及孔壁渗入的地下水上升速度快慢情况，可采用水下灌注方法施工。灌注混凝土导管选用直径300mm的钢管，壁厚6mm，底管不少于4m，其他每节长2.0～2.5m，配1～2节长1～1.5m的短管作为灌注过程导管拆除的调节管，导管由管端丝牙连接。

导管下放前对所使用的导管长度进行测量，标明每节导管长度尺寸。导管连接时使整根导管的顺直，套环用专用扳手拧紧，保持导管在开始浇筑混凝土前距离孔底悬空高度一般为40～60cm。导管连接完成后，再次对其长度进行确认，并记录管节的组成信息，包括下放导管的组合和总长度、导管的节数、每节导管长度、具体安放顺序位置。

导管下放到预设位置后，再一次进行孔深检测，再次检查孔底沉渣厚度，如不满足设计要求，则利用导管进行清孔操作，直至符合设计要求。

在安装导管步骤之前，还可以进一步包括导管注水试验的步骤，即水密承压试验。

导管注水试验

导管注水水密承压试验采用管内注水充压的方法进行。首先，检查每节导管有无明显孔洞，检查每节导管的密封圈是否完整，使所有导管保持结构坚固，内壁光滑、顺直、光洁和无局部凹凸，且各节导管内径大小一致，偏差不大于±2mm；如不符合预设要求，及时拆除更换或添加。然后，选择场地，使导管在地面上平整对接，对接时就各管按顺序编号，把导管首尾用密封扣件相连；再在导管两端安装封闭装置，封闭装置采用施压套，安装时使两孔位于管道的正上方，以使注水时空气从孔中溢出；安装水管后向导管内注水，注水至管道另一端出水时停止，并保证导管内冲水大于70％，方可停止；将一端注水孔密封，另一端与压力机连接，检查导管连接处封闭端，检查合格后，使用压力机充压，使水压不小于孔内水深的1.3倍压力，也不小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大压力的1.3倍，并保持压力15分钟。检查导管接头处溢水情况，记录溢水处位置和数量，将导管翻滚180°，再次加压，保持压力15分钟，检查溢水情况并记录。试验不漏水即为合格。

导管可承受的最大压力P＝Yc×hc-Yw×Hw；式中Yc为混凝土拌合物的容重(取24kN/m³)；hc为导管内混凝土柱的最大高度，以导管全长计(m)；Yw为井孔内水的容重(取10.8kN/m³)，Hw为井孔内水的深度(m)。因此，P＝Yc×hc-Yw×Hw＝24×14-10.8×14＝184.8kPa，可得进行试验时水压设置为1.3×184.8＝240.24kPa。

制砼、运送

制砼即混凝土制备步骤，首先进行混凝土配合，选用强度等级为42.5普通硅酸盐水泥，每立方米混凝土的水泥用量不小于350kg，当掺有缓凝减水剂或粉煤灰时，水泥用量可不少于300kg；粗集料采用级配良好的碎石，集料的最大粒径不应大于导管内径的1/6～1/8和钢筋最小净距的1/4，同时不应大于40mm；细集料采用级配良好的中砂；为提高混凝土的和易性并延缓混凝土的初凝时间，混凝土拌合物中掺加缓凝高效减水剂和粉煤灰，其掺量根据设计要求确定。混凝土的配合比需要具有良好的和易性。因此，还可以包括制作制试件的步骤。

混凝土配合后进行混凝土拌制，混凝土采用拌和站集中拌制，在进行混凝土拌和时保证拌和时间不少于2分钟，并配有专门的试验技术人员值班，随时监控混凝土质量。混凝土的运送，采用输送泵直接将混凝土输送至料斗内。

灌注水下砼

混凝土灌注之前，再次检查泥浆性能指标和孔底沉淀物厚度，满足设计要求后，方能开始灌注混凝土。灌注前及时将料斗内的残留水泥浆、混凝土结块清理干净，并用清水湿润料斗。

当料斗内首批混凝土方量使导管埋深大于1.0m后，由专人指挥吊车，起吊钢板塞子进行混凝土灌注。在灌注过程中，现场技术员应及时检测孔深，记录导管埋深数据，严格按照技术规范要求，控制导管埋深为2～6米，同时根据混凝土的工作性能和灌注速度将导管的埋深在2～6米范围内进行适当地调整，以保持均匀的灌注速度。当导管埋深超出规定范围时，及时，拆除相应长度的导管。

参考图5，计算桩基首批灌注混凝土的数量V。

V≥π(d/2)²·h1+π(D/2)²·HC；h1≥Hw(γw/γc)；

V：首批混凝土所需数量(m³)；

h1：混凝土面高度达到Hc时，导管内凝土柱需要的高度(m)，h1≥γwHw/γc；

Hc：灌注首批混凝土时所需孔内混凝土面至孔底的高度(m)，Hc＝H1+H2；

Hw：孔内混凝土面以上泥浆深度(m)，最大取值为(32m-1.4)＝30.6m；

D：孔直径(m)，桩径1.50m，考虑扩孔，取D＝1.80m(底口扩孔系数1.2)；

d：导管内径(m)内径，取d＝250mm；

γw：孔内泥浆的容重(kN/m³)，取最大值γw＝11kN/m³；

γc：混凝土的容重(kN/m³)，取γc＝24kN/m³；

H2：导管初次埋置深度：H2≥1.0m，取H2＝1.0m；

H1：导管底端至冲孔底间隙，取H1＝0.4m；

h1≥γwHw/γc＝30.6×11/24＝14m；

V＝π(d/2)²·h1+π(D/2)²·HC＝3.14×(0.25/2)²×14+3.14×(1.8/2)²×1.4＝4.25m³

计算得直径1.5m的桩基首批混凝土灌注量为4.25m³，因此，需要制作5m³的集料斗施工1.5m的桩基。

首批混凝土灌注成功后，混凝土经自卸，不断地通过浇筑料斗及导管灌注至水下。混凝土经自卸过程中，保持孔内的静压水头不少于2.0m。导管拆除前准确测量混凝土顶面至基准面的高度，计算导管埋深，确定拆管长度，避免导管超深或提空的现象。第一次拆管后，为便于操作，可采用小料斗代替大储料斗接在导管上，由输送泵直接向小料斗内输送混凝土的方式进行混凝土的灌注。

混凝土灌注过程中，持续观察混凝土下落情况和孔内泥浆面的变化，及时检测孔内混凝土面至基准面高度，记录可能存在的扩孔、缩孔位置，绘制混凝土灌注柱状图。并且，按规定频率检查混凝土的坍落度等混凝土质量参数，如发现不合格应将其及时处理或废弃。为保证桩头混凝土质量符合设计要求，混凝土灌注完成时，使孔内混凝土全截面高出桩顶设计标高50～100cm。

在运输和灌注过程中，均应避免混凝土显著离析、泌水现象，并在灌注时保持流动性符合设计要求。当孔径＜1.5m时，坍落度宜控制在180～220mm；当孔径≥1.5m时，坍落度宜控制在160～200mm；并且，控制每根桩基混凝土灌注时长，使其小于首批混凝土的初凝时长。

混凝土灌注步骤之后，检测桩基，符合设计要求后，拔除护筒，并测量砼面标高步骤，即根据桩基设计标高，沿桩身混泥土画出桩顶标高线。

凿桩头

桩基检测完毕合格后，开挖承台、系梁、桥台基坑，采用环切法进行桩头破除。首先，采用砂轮机环向沿桩顶标高线切缝。然后，用风镐和钢钎凿除桩身的保护层混凝土。凿除时从桩顶的钢筋底脚处开始向下凿至桩基设计标高处，直至桩基钢筋完全剥离出来。所有钢筋全部剥离出来之后，即可开始打断桩头。利用空压机，将钢楔按水平方向且垂直于桩身表面向内凿进，直至将整个桩头沿凿除面断开、分离。桩头打断后，利用吊车将桩头调离。桩头破除后，将出现弯曲的桩头钢筋调直。桩头凿除后，对桩身顶面进行平整，然后进行标高复测。最后进行桩基验收步骤。

以上所述，仅为本发明具体实施方式的详细说明，而非对本发明的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本发明的构思和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高填方地基中的桩基施工方法，其特征在于，所述桩基施工方法包括：

平整场地：将施工场地夯实达到预设硬度形成适合钻机施工作业平台；

桩位放样：对桩基坐标进行测量，打下中心控制桩，并设置4根护桩；

护筒制作：采用钢板卷制为圆筒形状；护筒直径设置为比桩径大20～40cm，护筒长度设置为大于2.5m；

埋设护筒：采用挖坑埋设法和静压下沉法相结合，先挖坑，后吊装护筒，再静压下沉到预设位置；通过定位的中心控制桩和4根护桩放样，把冲孔的位置标于坑底，再把护筒吊放进坑内，用十字线在护筒顶部或底部，找出护筒的圆心位置，然后移动护筒，使护筒中心与冲孔中心位置重合，同时用水平尺或垂球检查，使护筒竖直；护筒就位后，用粘土分层夯填埋固，填土时每20cm一层对称夯打；分层夯实时，每夯完一层检查一次护筒的中心位置和垂直度，使护筒中心与桩位中心一致、筒壁与水平面垂直；采用人工回填土拓宽施工作业平台，根据勘察柱状图确定护筒埋深，使护筒顶高出平台面0.3m 或者高出施工水位2m；

钻机就位：桩基钻进采用正循环冲击钻机成孔，将钻机机座垫平设置在作业平台上，调整钻机位置，使钻机顶部的起吊滑轮缘、钻头中心和设计桩中心轴线三者在同一铅锤线上；

泥浆循环，其包括泥浆制备、供水、向孔内注水和注泥浆、泥浆沉淀：泥浆循环采用正循环工艺，施工中钻渣随泥浆沿孔壁向上通过泥浆沟排入到沉淀池，使用泥浆净化装置分离泥浆、钻渣，处理后的泥浆经泥浆池沉淀净化后，通过安装泥浆泵将泥浆抽送至施工桩孔底返回钻孔内，形成泥浆循环；

泥浆制备采用机械搅拌或者钻头搅拌，机械搅拌步骤包括：将清水注入泥浆池，用20%氢氧化钠溶液调节水的PH值为8～10，用空压机搅拌均匀；打开循环泵进行自循环，通过泵出水管口均匀加入聚合物泥浆，然后用空压机搅拌不少于一小时，用工程漏斗测定溶液的粘度达到30Pa·s；所述泥浆制备步骤之前，进行泥浆试配制，确定泥浆的配合比；所述泥浆制备步骤之前，还包括挖设泥浆池；在泥浆沉淀步骤之前，还包括挖设沉淀池和废浆池；泥浆池、沉淀池、废浆池均分隔设置；

钻进：在护筒刃脚处采用第一档速度钻进，锤高控制在0.4～0.6m，当钻进至护筒刃脚下3～4m后，采用第二档速度钻进，第二档速度高于第一档速度；

在钻进过程中，通过泥浆循环保持孔内泥浆液面在不低于护简内侧高度的1/2位置，并且，每隔一小时检查至少一次孔内泥浆面的高度，保持孔内泥浆液面高出地下水位不少于1.5cm以上；每隔四小时检查不少于两次桩位及垂直度，检查可采用测量检核的对角点拉角线，缓慢提起钢丝绳，观察整个过程的位偏是否大于预设阈值；

清孔：通过泥浆正循环清孔，使孔内沉渣厚度、含砂率、泥浆粘度指标满足预设要求；

安放钢筋骨架：复测桩基中心在横桥向和顺桥向四个方向，与钢护筒中心偏移的距离，根据偏移的距离在钢护筒上焊接平面限位钢筋，使钢筋笼的中心与设计桩基中心重合，将钢筋笼的安放入孔至预设位置；吊装过程中，在钢筋笼端头增加临时固定杆及支撑装置，或设置加强筋以保证钢筋笼不发生形变，待钢筋笼安装完成后再进行拆除；

每一节钢筋笼竖向安放入孔时，保持钢筋笼垂直入孔且不接触摩或碰撞擦孔壁；待钢筋笼下放到距顶口2m处，对拉十字线，进行对中，使桩基主筋的保护层厚度符合设计要求；每一节钢筋笼下放至护筒孔口位置时，根据成孔后的护筒偏位对钢筋笼进行定位，使钢筋笼的中心与桩基中心重合，并使用两根支撑横梁贯通穿过吊耳将钢筋笼临时支撑在护筒顶面，支撑横梁下设有枕木，枕木稳固铺设在地面上；每根支撑横梁的型钢上设置有与两个吊耳相对应的两个限位凹槽，限位凹槽位置设置为两个吊耳放入两个限位凹槽后使钢筋笼的中心与桩基中心重合；

当前一节钢筋笼按上述步骤临时支撑在护筒顶面后，吊装后一节钢筋笼使其轴线与前一节钢筋笼的轴线重合，竖向受力钢筋对齐后，进行钢筋笼接头连接操作；连接接头时使相应的两根主筋紧密相接，轴线重合一致，然后用力矩扳手把直螺纹套筒拧到标记的位置，使两连接钢筋端头间隙不超过1mm且在套筒内长度相等；

所述安放钢筋骨架步骤之前，还包括钢筋骨架制作和预接；

首先将钢筋笼的主筋一端滚轧生成长螺纹丝口，根据配料绑扎绕筋及加劲圈形成第一节钢筋笼，并将直螺纹套筒顺时针旋入长螺纹丝口；步骤B中，以第一节钢筋笼为模具，定位第二节钢筋笼主筋，并滚轧生成短螺纹丝口，逆时针旋转直螺纹套筒使其旋入第二节钢筋笼；步骤C中，根据配料绑扎绕筋及加劲圈形成第二节钢筋笼，并在第一节钢筋笼和第二节钢筋笼对应钢筋上进行标记；步骤D中，顺时针旋转直螺纹套筒使其全部旋回第一节钢筋笼；移开第一节钢筋笼，将第二节钢筋笼作为第一节，从步骤B开始制作和预接下一节钢筋笼，直至制作完预设长度的钢筋笼；所述钢筋骨架制作还包括：在钢筋笼同一截面均匀焊接一圈3～4根倒刺，每节钢筋笼设置两圈；在每节钢筋笼上设置竖向吊耳，竖向吊耳设置在钢筋笼顶端第一道箍筋位置，吊耳采用圆钢冷弯成型，吊耳冷弯直径设置为支撑横梁能够贯通穿过；吊耳与钢筋笼两根主筋双面焊接连接，每节段至少布置4个竖向吊耳；

在制作钢筋笼时，还包括将桩基超声波检测管分节固定在钢筋笼上的步骤；固定桩基超声波检测管时，将至少3根直径为57mm的超声波检测管紧贴钢筋笼加强箍内侧且沿其圆周均匀分布；在吊装钢筋笼入孔之前，将超声波检测管两端用盖板进行防护；声测管随钢筋笼吊装入孔时，接头连接时采用液压接头接在一起；

安装导管：使整根导管垂直方向顺直，保持导管在开始浇筑混凝土前距离孔底悬空为预设高度；

灌注桩基首批灌注混凝土；通过浇筑料斗及导管进行混凝土自卸灌注，混凝土经自卸过程中，保持孔内的静压水头不少于2.0m；拔除护筒，并根据桩基设计标高沿桩身混泥土画出桩顶标高线；采用环切法进行桩头破除。

2.根据权利要求1所述的桩基施工方法，其特征在于，在安装导管步骤之前，采用管内注水充压的方法进行导管注水试验；使用压力机充压，使水压不小于孔内水深的 1.3倍压力，并且不小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大压力的 1.3 倍，并保持压力15分钟。

3.根据权利要求1所述的桩基施工方法，其特征在于，在混凝土经自卸过程中，控制导管埋深为2～6米，同时将导管埋深在2～6米范围内进行调整，以保持均匀的灌注速度；当导管埋深超出2～6范围时，拆除相应长度的导管。