CN114438998A - 一种复杂地质条件下钢管桩嵌岩施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复杂地质条件下钢管桩嵌岩施工工艺，包括以下步骤：预成孔施工：通过钻机施工的方式，在复杂地质中，钻孔到达设计位置的若干的预成孔，并在预成孔内进行回填砂操作；所述预成孔为若干个，若干个预成孔之间的预成孔相邻设置，且相邻预成孔之间的搭接距离为15‑25cm；钢管桩沉桩：将钢管桩置于导向装置中，并对预成孔内的钢管桩进行沉桩，根据监测装置，监测钢管桩的沉桩位置和垂直度；钢管桩的浇筑：在钢管桩内，进行取砂后，利用导管法，对钢管桩进行混凝土浇筑；钢管桩的取出：取出预成孔内的钢管桩，对预成孔进行填砂，完成钢管桩的施工。本发明中，通过预成孔等的增加，实现了对于复杂地质条件下的沉桩施工。
Description
技术领域
本发明涉及钢管桩嵌岩施工技术领域，尤其涉及一种复杂地质条件下钢管桩嵌岩施工工艺。
背景技术
现有技术中，钢管桩常规的沉桩方法是通过振动锤振动插打、液压冲击锤冲沉钢管桩等，直至达到设计标高。然而，由于受振动锤、冲击锤功率、钢管桩自身的刚度、反向摩擦力等因素限制，这种常规的沉桩方法通常用于覆盖层较厚的河床内或土层中，无法穿过硬质岩层。在硬质岩层中按照该方案施工，不仅工效很低，且容易造成钢管桩桩头及锁扣位置变形开裂，或者无法沉桩到设计底标高的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复杂地质条件下钢管桩嵌岩施工工艺，其通过先预成孔，然后在进行沉桩的工艺，进而预成孔时，能克服复杂地质的缺陷，最后配合沉桩，提高了对于特殊地质环境下的钢管桩沉桩。
为了实现上述技术效果，本发明通过以下技术方案予以实现。
一种复杂地质条件下钢管桩嵌岩施工工艺，包括以下步骤：
预成孔施工：通过钻机施工的方式，在复杂地质中，钻孔到达设计位置的若干的预成孔，并在预成孔内进行回填砂操作；
所述预成孔为若干个，若干个预成孔之间的预成孔相邻设置，且相邻预成孔之间的搭接距离为15-25cm；
钢管桩沉桩：将钢管桩置于导向装置中，并对预成孔内的钢管桩进行沉桩，根据监测装置，监测钢管桩的沉桩位置和垂直度；
钢管桩的浇筑：在钢管桩内，进行取砂后，利用导管法，对钢管桩进行混凝土浇筑；
钢管桩的取出：取出预成孔内的钢管桩，对预成孔进行填砂，完成钢管桩的施工。
本技术方案中，相比于现有技术，先通过预成孔的施工，进而确保了复杂地质条件下的预施工，通过形成的预成孔，进而钢管桩可以直接沿着预成孔进行放置，配合施工即可实现整个的沉桩。
本技术方案中，预成孔有多个，且搭接设置，进而多个预成孔内的钢管桩直接连接，即可形成底部的连接体系的钢管桩沉桩，为基础结构的地基结构，提供了基础。
本技术方案中，配合有监测装置，进而多个预成孔内的钢管桩，在进行沉桩后，能够确保地基结构的垂直度，以及连接后的牢固性，如果垂直度差，整个结构是倾斜的，则地基强度无法保证。
作为本发明的进一步改进，所述预成孔施工中，具体是采用全护筒跟进的方式，直至钻岩到设计的预成孔的标高。
本技术方案中，利用全护筒跟进式的施工方式，能够避免对于其他结构的影响，使得整个的施工影响最小，且护筒具有垂直度等的保证，确保施工中预成孔的垂直度等。
作为本发明的进一步改进，所述全护筒跟进的方式具体为：根据设计高度的预成孔，按照分节的方式，一节一节的进行预成孔的开挖和回填。
本技术方案中，按照分节的方式施工，能够确保每一节的强度，同时，分节处理，相比于长距离的施工，施工效率更高，施工中每个节段的垂直度等，均能及时监测，确保效果。
作为本发明的进一步改进，所述预成孔施工后还包括护筒的拔出，所述护筒的拔出具体为：钻机施工至设计高度的预成孔后，对预成孔内的护筒进行填砂，填砂后，逐段拔出护筒。
本技术方案中，通过逐段拔出护筒的方式，能够使得护筒被慢慢拔出，确保护筒的反复使用，延长护筒的使用寿命，使得护筒施工效果更好。
作为本发明的进一步改进，所述导向装置通过H型槽钢制作而成，所述导向装置，形成若干依次连接的孔导向架，每个所述孔导向架中，对应设置一个钢管桩。
本技术方案中，为了确保管桩的垂直度和保证轴线偏差在允许误差范围内，打桩过程中必须安装导向装置(夹具)，而导架使用H形槽钢(400 ×400mm)制作而成，取材方便，成本低。
作为本发明的进一步改进，所述钢管桩沉桩中，还包括钢管桩的插桩，具体为：所述钢管桩通过履带吊吊至所述导向装置内。
本技术方案中，沉桩前，通过插桩的方式，首先，使得重量较大的钢管桩，被准确的放入到导向装置中，进而通过导向装置进行下一步的沉桩等。
作为本发明的进一步改进，所述钢管桩的沉桩具体包括钢管桩的初步送桩以及钢管桩的送桩。
本技术方案中，沉桩通过多个步骤进行实现，相比于直接通过振动锤振锤或者通过冲击锤直接捶打，其能够穿过的地基更硬一些，更适合复杂的地质环境。
作为本发明的进一步改进，所述钢管桩的初步送桩具体为：通过振动锤将钢管桩打设至第一高度，所述第一高度处的硬度低于岩石层的硬度。
本技术方案中，先配合振动锤，将地质较为软的地区，通过振动锤的方式，进行初步的沉桩，为后期复杂环境的沉桩，做好初步的基础准备工作。
作为本发明的进一步改进，所述钢管桩的送桩具体为：将位于第一高度处的钢管桩，利用液压冲击锤打设至钢管桩沉桩的设计高度。
本技术方案中，先用振动锤，后用液压冲击锤，液压冲击锤的冲击力比较大，进而能够用于强度更大的复杂地质环境下，进而用在后面的步骤中。
作为本发明的进一步改进，所述监测装置包括至少两台分别架设在导向装置两个方向上的经纬仪，分别用于钢管桩沉桩中垂直度的控制。
本技术方案中，至少两个方向设置经纬仪，进而在沉桩中，至少有两个方向是能够实时进行测量对比的，进而能够确保沉桩的强度。
附图说明
图1为本发明提供的一种复杂地质条件下钢管桩嵌岩施工工艺的施工流程图；
图2为本发明提供的导向装置的结构示意图；
图3为本发明提供的实施例4中预成孔的搭接的结构示意图；
图中：
100、导向装置；110、孔导向架；200、钻孔；210、钻孔边线；220、钢管桩边线；
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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发明创造和简化描述，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创造的限制。
术语“安装”、“相连”、“连接”、“相对固定”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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
实际施工中，结合船坞实际工序，在综合考虑工期、质量及人力及机械资源等多个方面，常规工序均无法节省工期或节约成本。
本发明所要解决的技术问题为：在不大量投入人力和机械资源的情况下，最大程度节省工期并节约成本，同时保证工程质量。
实施例1
本实施例中，主要介绍一种复杂地质条件下钢管桩嵌岩施工工艺的核心工艺，具体包括以下步骤：
预成孔施工：通过钻机施工的方式，在复杂地质中，钻孔到达设计位置的若干的预成孔，并在预成孔内进行回填砂操作；
所述预成孔为若干个，若干个预成孔之间的预成孔相邻设置，且相邻预成孔之间的搭接距离为15-25cm；
钢管桩沉桩：将钢管桩置于导向装置中，并对预成孔内的钢管桩进行沉桩，根据监测装置，监测钢管桩的沉桩位置和垂直度；
钢管桩的浇筑：在钢管桩内，进行取砂后，利用导管法，对钢管桩进行混凝土浇筑；
钢管桩的取出：取出预成孔内的钢管桩，对预成孔进行填砂，完成钢管桩的施工。
本实施例中，相比于现有技术，先通过预成孔的施工，进而确保了复杂地质条件下的预施工，通过形成的预成孔，进而钢管桩可以直接沿着预成孔进行放置，配合施工即可实现整个的沉桩。
本实施例中，预成孔有多个，且搭接设置，进而多个预成孔内的钢管桩直接连接，即可形成底部的连接体系的钢管桩沉桩，为基础结构的地基结构，提供了基础。
本实施例中，配合有监测装置，进而多个预成孔内的钢管桩，在进行沉桩后，能够确保地基结构的垂直度，以及连接后的牢固性，如果垂直度差，整个结构是倾斜的，则地基强度无法保证。
本发明中，通过预成孔以及沉桩等工艺的叠合，解决了在硬质岩层常规方法很难进行钢管桩沉桩的难题，结合本工程施工经验，该方法可以获得了较为理想的施工工效和较高的施工质量，可在类似工程中推广。
实施例2
本实施例中，以预成孔工艺的施工为主进行介绍。
具体地，本实施例中，所述预成孔施工中，具体是采用全护筒跟进的方式，直至钻岩到设计的预成孔的标高。
本实施例中，利用全护筒跟进式的施工方式，能够避免对于其他结构的影响，使得整个的施工影响最小，且护筒具有垂直度等的保证，确保施工中预成孔的垂直度等。
进一步地，所述全护筒跟进的方式具体为：根据设计高度的预成孔，按照分节的方式，一节一节的进行预成孔的开挖和回填。
本实施例中，按照分节的方式施工，能够确保每一节的强度，同时，分节处理，相比于长距离的施工，施工效率更高，施工中每个节段的垂直度等，均能及时监测，确保效果。
具体地，所述预成孔施工后还包括护筒的拔出，所述护筒的拔出具体为：钻机施工至设计高度的预成孔后，对预成孔内的护筒进行填砂，填砂后，逐段拔出护筒。
本实施例中，通过逐段拔出护筒的方式，能够使得护筒被慢慢拔出，确保护筒的反复使用，延长护筒的使用寿命，使得护筒施工效果更好。
实施例3
本实施例中，以沉桩相关的技术为主进行介绍。
参照附图2所示，所述导向装置100通过H型槽钢制作而成，所述导向装置100，形成若干依次连接的孔导向架110，每个所述孔导向架中，对应设置一个钢管桩。
本实施例中，为了确保管桩的垂直度和保证轴线偏差在允许误差范围内，打桩过程中必须安装导向装置(夹具)，而导架使用H形槽钢(400 ×400mm)制作而成，取材方便，成本低。
进一步地，所述钢管桩沉桩中，还包括钢管桩的插桩，具体为：所述钢管桩通过履带吊吊至所述导向装置内。
本实施例中，沉桩前，通过插桩的方式，首先，使得重量较大的钢管桩，被准确的放入到导向装置中，进而通过导向装置进行下一步的沉桩等。
具体地，所述钢管桩的沉桩具体包括钢管桩的初步送桩以及钢管桩的送桩。
本实施例中，沉桩通过多个步骤进行实现，相比于直接通过振动锤振锤或者通过冲击锤直接捶打，其能够穿过的地基更硬一些，更适合复杂的地质环境。
进一步地，所述钢管桩的初步送桩具体为：通过振动锤将钢管桩打设至第一高度，所述第一高度处的硬度低于岩石层的硬度。
本实施例中，先配合振动锤，将地质较为软的地区，通过振动锤的方式，进行初步的沉桩，为后期复杂环境的沉桩，做好初步的基础准备工作。
具体地在进行施工时，所述钢管桩的送桩具体为：将位于第一高度处的钢管桩，利用液压冲击锤打设至钢管桩沉桩的设计高度。
本实施例中，先用振动锤，后用液压冲击锤，液压冲击锤的冲击力比较大，进而能够用于强度更大的复杂地质环境下，进而用在后面的步骤中。
为了确保较好的施工垂直度等，所述监测装置包括至少两台分别架设在导向装置两个方向上的经纬仪，分别用于钢管桩沉桩中垂直度的控制。
本实施例中，至少两个方向设置经纬仪，进而在沉桩中，至少有两个方向是能够实时进行测量对比的，进而能够确保沉桩的强度。
实施例4
本实施例，结合具体施工进行介绍。
本实施例介绍了一种在硬质岩层中施工钢管桩的方法，即增加硬质岩层中钻机预先钻孔工序，来解决了在硬质岩层中振沉钢管桩的难题。施工流程为：
钻机预钻孔→孔内回填砂→钢管桩插桩(振动锤)→钢管桩送桩(冲击锤)→桩芯取砂(循环利用)→孔底浇筑水下混凝土并养护→管桩腔内回填砂。
具体地，本实施例中的施工主要包括以下几个部分：
1、钻机预成孔
本工程钢管桩(920*14mm)为嵌岩桩，钢管桩底部需要进入第⑨或第⑩岩层，直接打入岩层较困难，且功效较低，因此考虑进行预成孔钻岩施工，采用“SANY”SR360RC10型钻机进行钻岩施工，钻孔直径为1290mm，两个孔之间搭接20cm。
参照附图3所示，本实施例中，可以搭接若干个钻孔200，在相邻的钻孔200之间，设置有钻孔边线210以及钢管桩边线220。
施工流程
钻机钻岩采用全护筒跟进，钻至设计底标高后对孔内进行填砂，逐段拔出护筒，然后移位至下一桩位继续钻岩施工。全护筒跟进钻岩施工流程如下：
第一步：场地平整及设备就位。
第二步：安放第一节护管并用旋挖钻钻头取土。
第三步：第二节护管安装后继续钻岩，然后继续进行下节套管安放及钻岩，施工至岩层后停止套管安装，钻头继续钻岩直到设计标高。
第四步：护管内回填砂；
第五步：起拔护管，移动设备就位下一桩位。
2、钢管桩沉桩
1)导架的安装：为了确保钢管桩的垂直度和保证轴线偏差在允许误差范围内，打桩过程中必须安装导向装置(夹具)(如下图)，导架使用H形槽钢(400×400mm)制作而成。
(2)180t履带吊+APE200-6液压振动锤：用180t履带吊将直径920mm 的钢管桩吊至导架内，应同时配合液压振动锤将成品钢管桩振沉至预留孔标高
(3)根据波罗的海高程以及业主指定审核通过的测量控制点对桩位采用前方任意角交会法定位，由3台经纬仪控制、一台全站仪经常观测。
(4)施工区附近设若干个以上不受打桩影响的水准点，以便控制桩顶标高，每根桩完成后均须作标高记录。
(5)钢管桩插桩
(6)振动锤打设钢管桩
(7)液压冲击锤打设钢管桩
(8)钢管桩内取砂
(9)导管法浇筑水下混凝土
钢管桩桩底混凝土浇筑完成后，养护5天后，混凝土具备70％以上的强度，可将管桩内海水抽出，然后对管桩内回填砂。
施工要点
(1)搬运和存放
搬运钢管桩时严禁桩体撞击，吊桩点要布置合理。存储钢管桩的地方应平整、坚实、排水通畅。
(2)施工准备
施工前，要平整和清理场地；测量定位放线；标出桩心位置并标出桩径大小和位置；检查桩身的有无浮锈、油污等赃物，保持干燥；检查钢管桩桩身有无裂纹或损伤，若有损伤在进行合理的处理前不得进行沉桩施工。
(3)垂直度控制
为保证垂直度，首先要确保场地密实、平整，打桩架也应有精确、灵便的垂直度控制系统。施工时，先用两台经纬仪，架设在桩架的正面及侧面，校正桩架导向杆及桩的垂直度，然后空打1～2m，再次校正垂直度后正式打桩。允许倾斜度按桩长的1/100来控制。施工中，则应使桩保持高度的垂直。插桩前，桩架的导杆调至垂直，桩进档后，要徐徐放下。锤击过程中，要确保桩锤尽量准确地击在桩的中心部位。若开始阶段发现桩位不正或者倾斜，应调正后将钢管桩拔出重新插打。
本发明提供了一种嵌岩钢管桩施工的方法，解决了在硬质岩层常规方法很难进行钢管桩沉桩的难题，结合本工程施工经验，该方法可以获得了较为理想的施工工效和较高的施工质量，可在类似工程中推广。
功效分析
1)钻机预成孔：综合地质层、天气影响、设备等多种影响，单台设备日完量1.5～2根。
2)钢管桩振沉：日沉桩量为6根左右。
数据分析
(1)通过对俄罗斯标准规范的搜集及翻译，并将现场实测数据与俄罗斯沉桩要求对比，合格率达98.2％，满足施工要求。
参照表1，可以看出本实施例中，对于钢管桩沉桩的质量要求。
表1钢管桩沉桩质量要求
参照表2，可以看出钢管桩实测的偏差值
表2钢管桩实测偏差值
通过表1-2可以看出，本实施例中，钢管桩的沉桩中，允许偏差较小，垂直度较好，而通过表2可以看出，采用本发明的方法，沉桩后的工艺，垂直度好，偏差小。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
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 (10)
1.一种复杂地质条件下钢管桩嵌岩施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
预成孔施工：通过钻机施工的方式，在复杂地质中，钻孔到达设计位置的若干的预成孔，并在预成孔内进行回填砂操作；
所述预成孔为若干个，若干个预成孔之间的预成孔相邻设置，且相邻预成孔之间的搭接距离为15-25cm；
钢管桩沉桩：将钢管桩置于导向装置中，并对预成孔内的钢管桩进行沉桩，根据监测装置，监测钢管桩的沉桩位置和垂直度；
钢管桩的浇筑：在钢管桩内，进行取砂后，利用导管法，对钢管桩进行混凝土浇筑；
钢管桩的取出：取出预成孔内的钢管桩，对预成孔进行填砂，完成钢管桩的施工。
2.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下钢管桩嵌岩施工工艺，其特征在于，所述预成孔施工中，具体是采用全护筒跟进的方式，直至钻岩到设计的预成孔的标高。
3.根据权利要求2所述的一种复杂地质条件下钢管桩嵌岩施工工艺，其特征在于，所述全护筒跟进的方式具体为：根据设计高度的预成孔，按照分节的方式，一节一节的进行预成孔的开挖和回填。
4.根据权利要求3所述的一种复杂地质条件下钢管桩嵌岩施工工艺，其特征在于，所述预成孔施工后还包括护筒的拔出，所述护筒的拔出具体为：钻机施工至设计高度的预成孔后，对预成孔内的护筒进行填砂，填砂后，逐段拔出护筒。
5.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下钢管桩嵌岩施工工艺，其特征在于，所述导向装置通过H型槽钢制作而成，所述导向装置，形成若干依次连接的孔导向架，每个所述孔导向架中，对应设置一个钢管桩。
6.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下钢管桩嵌岩施工工艺，其特征在于，所述钢管桩沉桩中，还包括钢管桩的插桩，具体为：所述钢管桩通过履带吊吊至所述导向装置内。
7.根据权利要求6所述的一种复杂地质条件下钢管桩嵌岩施工工艺，其特征在于，所述钢管桩的沉桩具体包括钢管桩的初步送桩以及钢管桩的送桩。
8.根据权利要求7所述的一种复杂地质条件下钢管桩嵌岩施工工艺，其特征在于，所述钢管桩的初步送桩具体为：通过振动锤将钢管桩打设至第一高度，所述第一高度处的硬度低于岩石层的硬度。
9.根据权利要求8所述的一种复杂地质条件下钢管桩嵌岩施工工艺，其特征在于，所述钢管桩的送桩具体为：将位于第一高度处的钢管桩，利用液压冲击锤打设至钢管桩沉桩的设计高度。
10.根据权利要求1所述的一种复杂地质条件下钢管桩嵌岩施工工艺，其特征在于，所述监测装置包括至少两台分别架设在导向装置两个方向上的经纬仪，分别用于钢管桩沉桩中垂直度的控制。
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| CN117569742A (zh) * | 2024-01-16 | 2024-02-20 | 浙江省第一水电建设集团股份有限公司 | 一种预冲孔气刀装置及钢管桩打设方法 |
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