CN114855777A - 一种反循环成孔超长大直径水中灌注桩施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反循环成孔超长大直径水中灌注桩施工工艺，包括以下步骤：桩位测量放样后埋设护桩；通过精确定位装置下放钢护筒并检测垂直度；钻机就位；制备泥浆；通过反循环工艺进行钻孔，在钻孔过程中实时检查孔径和孔的垂直度，钻孔完成后通过反循环工艺进行清孔，并利用泥沙分离器净化泥浆；清孔后下放钢筋笼和导管；制备好混凝土后进行水下灌注；桩基检测。本发明通过通过精确定位装置提高了钢护筒下放的垂直度，保证了后续施工的便捷和施工质量。

Description

一种反循环成孔超长大直径水中灌注桩施工工艺

技术领域

本发明属于建筑施工工艺技术领域，具体涉及一种反循环成孔超长大直径水中灌注桩施工工艺。

背景技术

在超长大直径的灌注桩施工中，由于桩基础深度较深，面临的施工难度也随之加大，原有施工工艺难以满足超长大直径中的桩位垂直度，成孔质量难以满足超长大直径水中灌注桩的质量要求，因此，需要一种反循环成孔超长大直径水中灌注桩施工工艺，适用于超长大直径水中灌注桩，有效确保桩基成孔质量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种反循环成孔超长大直径水中灌注桩施工工艺，用于解决现有技术中桩位垂直度不够、成孔质量不理想，难以满足难以满足超长大直径水中灌注桩的质量要求。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种反循环成孔超长大直径水中灌注桩施工工艺，包括以下步骤：S1：桩位测量放样后埋设护桩；通过精确定位装置下放钢护筒并检测垂直度；钻机就位；利用膨润土制备泥浆，通过泥浆循环装置以形成不断的循环沉淀净化；并实时监测泥浆性能指标；

S2：移动钻机以使安装在所述钻机上的导向机构与所述精确定位装置轴向重合，通过反循环工艺进行钻孔，在钻孔过程中实时检查孔径和孔的垂直度、在泥浆循环过程中检查泥浆指标，并与终止钻孔前检查孔底标高、孔径及垂直度；

S3：钻孔完成后通过反循环工艺进行清孔，并利用泥沙分离器净化泥浆；

S4：清孔后下放安装了声测管和保护层垫块的钢筋笼，下放导管水密性试验及抗拉试验合格的导管；制备好混凝土后进行水下灌注；

S5：采用超声波法进行桩身砼质量检测。

进一步，所述精确定位装置包括：安装板，所述安装板安装在桩位周侧，所述安装板上滑动安装有导向架，所述导向架上并排转动安装有多个转动环，多个转动环固定连接，所述转动环上以所述转动环轴向周向开设有多个曲形槽，所述导向架上以所述转动环轴向周向限位滑动连接有多个支撑板，所述支撑板与所述曲形槽一一对应滑动连接，转动所述转动环以使多个所述支撑板靠拢支撑钢护筒，所述导向架上安装有锁止机构，所述锁止机构用于使所述转动环转动后锁止。

进一步，所述安装板上滑动安装有剪叉式伸缩架，所述剪叉式伸缩架上转动安装有调节机构，所述调节机构用于调节所述导向架以使所述导向架的轴线与桩位轴线重合，所述调节机构包括：底座，所述底座安装在所述剪叉式伸缩架上，所述底座上转动连接有齿轮，所述齿轮两侧啮合连接有齿条，两个所述齿条关于所述齿轮轴线中心对称，所述齿条滑动连接在所述底座上，所述齿条远离所述齿轮端固定连接有抵接板，所述抵接板用于与所述导向架内侧壁和桩位内壁抵接。

进一步，所述安装板通过调平机构安装在桩位周侧，所述调平机构用于调节所述安装板的平整度，所述调平机构包括：支撑座，所述支撑座固定安装在桩位周侧，所述支撑座内设有球形通孔，所述球形通孔内球铰有球形座，所述球形座上设有通孔。

进一步，在步骤S1中，钢护筒下放工艺流程包括以下步骤：

A1：安装精确定位装置，通过吊机将首节钢护筒吊至导向架内侧，转动转动环以使并排设置的支撑板同时靠拢对钢护筒实现夹持定位；

A2：测量钢护筒垂直度，若垂直度符合设计要求，则通过锁止机构使转动环转动后锁止，若垂直度不符合设计要求，则继续转动转动环直至垂直度符合设计要求；

A3：通过振动锤带动钢护筒振动下沉，首节钢护筒下沉至预设位置后进行钢护筒接长；在振动下沉过程中通过全站仪监控钢护筒下沉垂直度；下沉到位后固定。

进一步，在步骤S1中，下放钢护筒时，钢护筒需在水流较缓的期间下放，钢护筒下放过程中，采用两台全站仪从两垂直方向对护筒进行动态监控，首节自重沉入河床1m时即微调，通过复测后才允许再次下放，钢护筒的下沉精度需满足：平面位置偏差＜±50mm，倾斜度＜0.5％。

进一步，在步骤S2中，采用反循环工艺钻孔包括以下步骤：

A1：当钻头接近钢护筒底口预设位置后，降低钻进速度，置换孔内泥浆，以形成稳定孔壁；

A2：钻孔达到预设深度后，进行第一次清孔，清孔采用反循环法进行，并利用泥沙分离器净化泥浆；其中，第一次清孔完成后，要求泥浆相对密度＜1.06，黏度为22～24Pa·s，含砂率＜0.3％。

进一步，在步骤S4中，导管下放完成后，需再次进行孔底沉渣厚度的测量，若沉渣厚度大于15cm，则进行第二次清孔，第二次清孔是利用灌注混凝土导管采用正循环工艺进行，第二次清孔完成后，要求泥浆相对密度＜1.06，黏度为22～24Pa·s，含砂率＜0.3％。

进一步，在步骤S4中，灌注混凝土时，当混凝土上升到接近钢筋笼下端时，应放慢灌注速度，减小混凝土面上升的动能作用，以免钢筋笼上浮；当混凝土上升到钢筋笼的预设深度时，提升导管，减少导管埋入深度，当导管下端高出钢筋笼下端预设距离时提高灌注速度。

本发明的有益效果在于：

本发明通过反循环成孔，使较小的流量获得较大的携带沉渣的泥浆的上返流速，从而能有效地排除大粒径沉渣，减少沉渣滞留孔底时的重复破碎，提高排渣效率和钻进效率；且反循环工艺的泥浆护壁密度小、黏度小、向孔壁地层渗透也小，故孔壁泥皮易于清除，有利于提高成孔的质量；有效保证了在超长大直径的灌注桩基础的稳定性；保证了超长大直径灌注桩的水密封性；通过精确定位装置提高了钢护筒下放的垂直度，保证了后续施工的便捷和施工质量。

本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明实施例的施工原理图；

图2为本发明实施例的导向架的安装结构图；

图3为本发明实施例的转动环的安装结构图；

图4为本发明实施例的调节机构的安装结构图；

图5为本发明实施例的流程图。

图中：1、安装板；2、导向架；201、转动环；202、曲形槽；3、支撑板；4、剪叉式伸缩架；401、底座；402、齿轮；403、齿条；404、抵接板；5、钻机；501、导向机构；6、钢护筒；7、调平机构；701、支撑座；702、球形通孔；703、球形座；704、通孔。

具体实施方式

如图1-5所示，本发明提供一种反循环成孔超长大直径水中灌注桩施工工艺，包括以下步骤：S1：桩位测量放样后埋设护桩；通过精确定位装置下放钢护筒并检测垂直度；钻机(5)就位；利用膨润土制备泥浆，通过泥浆循环装置以形成不断的循环沉淀净化；并实时监测泥浆性能指标；

S2：移动钻机(5)以使安装在所述钻机(5)上的导向机构(501)与所述精确定位装置(1)轴向重合，通过反循环工艺进行钻孔，在钻孔过程中实时检查孔径和孔的垂直度、在泥浆循环过程中检查泥浆指标，并与终止钻孔前检查孔底标高、孔径及垂直度；

S3：钻孔完成后通过反循环工艺进行清孔，并利用泥沙分离器净化泥浆；

S4：清孔后下放安装了声测管和保护层垫块的钢筋笼，下放导管水密性试验及抗拉试验合格的导管；制备好混凝土后进行水下灌注；

S5：采用超声波法进行桩身砼质量检测。

上述技术方案的工作原理：第一步，施工准备：在控制网复测完成后，施工前进行桩位测量放样，并于放样完毕后，埋设护桩，安装精确定位装置，通过精确定位装置插打钢护筒，并在插打钢护筒前后进行复测；拉通施工便道，搭设水上作业平台，满足钢筋骨架运输车、混凝土罐车及起重设备通行需要；钻机就位后，需要准备好施工原材料并做好导管水密性试验及抗拉试验；其中，钢护筒的加工需满足：椭圆度小于23mm，直径偏差Δφ＜±10mm，筒体端面的倾斜度最大允许偏差为3mm，钢护筒对接时的错边量不大于2.8mm，长度偏差ΔL＜±15mm，平面位置偏差<±5cm，倾斜度控制在0.5％以内；第二步，钻孔灌注桩施工：开钻时应先在孔内灌入泥浆，若孔内有水，可采用孔内造浆，钻机就位后，开始造浆，应先将膨润土加水浸透后，按预设材料配合比向孔内投放膨润土及外加剂，开动钻机，利用钻机在孔内搅拌混合物进行造浆，泥浆泵将孔内的泥浆抽出，经泥沙分离器净化泥浆后，流入储浆护筒内，经连通管流入钻孔的孔内；在泥浆制配过程中，对孔内以及泥浆池出口处的泥浆进行检测，根据检测结果对泥浆进行调整，为保证施工各阶段的泥浆性能指标，开钻施工期间每1小时检测一次，等泥浆性能稳定后每4小时检测一次，并根据钻进过程中地层变化情况增加检测频率；施工时利用临近桩位钢护筒作为递浆池，配备泥浆泵，作为泥浆循环装置；施工中钻渣随泥浆从孔内排出，经泥沙分离器分离后，排出钻渣采用运输车运输至指定地点存放，分离后的泥浆经造浆池返回钻进的孔内，形成不断的循环沉淀净化；第三步，开始钻孔：钻机就位后通过钻机5上的导向机构501与精确定位装置配合实现钻杆与桩位的精准定位，再进行钢护筒内的钻进，钢护筒内钻进选用刮刀钻头，由于有钢护筒的防护，钢护筒内地层采取高转速进行钻进施工，当钻头接近钢护筒底口预设位置后，降低钻进速度，置换孔内泥浆，以形成稳定孔壁；钻孔达到预设深度后，立即进行清孔，清孔采用反循环法进行，并利用泥沙分离器净化泥浆；自平台向桩孔内接入泥浆泵管，直至孔底，插入风管，开动空压机，使沉渣悬浮，用泥浆泵经泥浆导管从孔底抽出泥浆，吸出孔底沉渣，经泥沙分离器分离后，流至泥浆池内，在经连通管流入孔内，钻孔灌注桩桩底沉渣厚度不得大于15cm；一次清孔完成后，要求泥浆相对密度＜1.06，黏度22～24Pa·s，含砂率＜0.3％；在钻孔过程中实时检查孔径和孔的垂直度、在泥浆循环过程中检查泥浆指标，并与终止钻孔前检查孔底标高、孔径及垂直度；第四步，清空后下放钢筋笼，下放钢筋笼前，需进行钢筋笼的制作、检查及运输，钢筋笼采取每12m一节加工制作，考虑到主筋的长度和布置位置，钢筋接头需错开1.12m的距离；钢筋笼制作之前，先进行主筋剥肋直螺纹加工和钢筋骨架加强箍筋制作，钻孔灌注桩钢筋连接采用直螺纹套筒连接；在钢筋笼制作好之后，进行声测管与保护层垫块的安装，每根钻孔灌注桩设置4根声测管；钢筋笼在运输之前，用塑料套帽保护滚轧直螺纹丝头，防止在运输过程中破坏丝牙；第五步，下放导管：导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，水密试验的水压不小于孔内水深1.3倍压力，且不小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土试最大内压力p的1.3倍；在进行水密承压试验时，先对每节导管外观检查，确保无明显孔洞，然后将需用导管于场地平整对接，丝头涂抹适当黄油并安装密封圈；然后于导管两端安装封闭端头，并将端头进水孔位于管道上端，注入水时另一端排出空气，安装水管向导管内注水，直至另一端出水时停止；进水孔与空压机连接，另一端封闭，当压力表压力达到导管须承受的计算压力时，稳压15分钟后接头及接缝处不渗漏即为合格。导管安装前要检查其内壁光滑度，然后依次安装导管标准管节；导管接口法兰面须平整，两法兰盘间须垫合适的橡皮胶垫，并在胶垫两面均匀的涂上一层黄油，以利密封；导管应放在孔中心；导管下放工作应尽量缩短时间，减少孔底沉桩厚度；导管安装完成后，需进行第二次清孔，二次清孔是利用灌注混凝土导管采用正循环工艺进行，需满足泥浆相对密度＜1.06，黏度22～24Pa·s，含砂率＜0.3％；第六步，灌注混凝土：混凝土灌注采用拔塞法施工，完成首批混凝土的灌注；首批混凝土灌注成功后，随即转入正常灌注阶段；首批混凝土完成灌注后进行剩余混凝土灌注；为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋笼底部1m左右时，降低混凝土的灌注速度，待混凝土顶面上升到钢筋笼底部4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上后恢复正常灌注速度，直至完成整根桩的灌注；第七步，钻孔灌注桩质量检测，当混凝土灌注龄期不小于7天时，采用超声波法进行桩身砼质量检测。

上述技术方案的有益效果：通过反循环成孔，使较小的流量获得较大的携带沉渣的泥浆的上返流速，从而能有效地排除大粒径沉渣，减少沉渣滞留孔底时的重复破碎，提高排渣效率和钻进效率；且反循环工艺的泥浆护壁密度小、黏度小、向孔壁地层渗透也小，故孔壁泥皮易于清除，有利于提高成孔的质量；有效保证了在超长大直径的灌注桩基础的稳定性；保证了超长大直径灌注桩的水密封性；通过精确定位装置提高了钢护筒下放的垂直度，保证了后续施工的便捷和施工质量。

在本发明的一个实施例中，所述精确定位装置包括：安装板1，所述安装板1安装在桩位周侧，所述安装板1上滑动安装有导向架2，所述导向架2上并排转动安装有多个转动环201，多个转动环201固定连接，所述转动环201上以所述转动环201轴向周向开设有多个曲形槽202，所述导向架2上以所述转动环201轴向周向限位滑动连接有多个支撑板3，所述支撑板3与所述曲形槽202一一对应滑动连接，转动所述转动环201以使多个所述支撑板3靠拢支撑钢护筒，所述导向架2上安装有锁止机构，所述锁止机构用于使所述转动环201转动后锁止。

上述技术方案的工作原理：如图1-2，在下放钢护筒6时，通过吊机将钢护筒6沿导向架2内侧放置在多个转动环201内侧，转动转动环201，使支撑板3在曲形槽202内滑动，支撑板3在导向架2的限位作用下，使多个支撑板3同时靠拢，以对钢护筒6抵接实现定位，并排设置的支撑板3通过同时靠拢，对位于转动环201内侧的钢护筒6实现抵接，以调整钢护筒6的垂直度。

上述技术方案的有益效果：转动其中一个转动环201，使并排设置的多个转动环201同时转动，从而保证并排设置的支撑板3移动距离相等以实现对钢护筒的精确行为，保证了下放钢护筒时的垂直度；导向架2滑动安装在安装板1上，可以调节导向架2以使导向架2的轴线与桩位的轴线重合，且多个支撑板3同时靠拢，保证下放钢护筒时钢护筒的轴线与桩位的轴线重合，减少了钢护筒下放时的平面位置偏差；转动转动环201以使支撑板3靠拢或脱离，提高了对钢护筒直径的适用性。

在本发明的一个实施例中，所述安装板1上滑动安装有剪叉式伸缩架4，所述剪叉式伸缩架4上转动安装有调节机构，所述调节机构用于调节所述导向架2以使所述导向架2的轴线与桩位轴线重合，所述调节机构包括：底座401，所述底座401转动安装在所述剪叉式伸缩架4上，所述底座401上转动连接有齿轮402，所述齿轮402两侧啮合连接有齿条403，两个所述齿条403关于所述齿轮402轴线中心对称，所述齿条403滑动连接在所述底座401上，所述齿条403远离所述齿轮402端固定连接有抵接板404，所述抵接板404用于与所述导向架2内侧壁和桩位内壁抵接。

上述技术方案的工作原理：如图4，将安装板1安装在桩位周侧后，通过剪叉式伸缩架4拉动调节机构，使底座401移动至导向架2的轴心附近，通过拉动一侧的齿条403，从而带动齿轮402转动，从而带动另一个的齿条403滑动，从而使两侧的抵接板404抵住导向架2内侧壁，通过滑动导向架2使两侧的抵接板404与导向架2内侧壁和桩位内壁均抵接时，则齿轮402的轴心、导向架2的轴心、桩位的轴心重合，此时将导向架2固定在安装板1上，然后通过剪叉式伸缩架4将调节机构带回原位；齿轮402上并排设置有两组齿条403，其中一组齿条403用于与导向架2内侧抵接，另一组齿条403用于与桩位内壁抵接，使得桩位直径与导向架2内侧直径不一致时，通过两组齿条403分别与导向架2内侧抵接和桩位内壁抵接，以使齿轮402的轴心、导向架2的轴心、桩位的轴心重合。

上述技术方案的有益效果：通过设置调节机构，保证了导向架2的轴心和桩位的轴心重合，减少了平面位置偏差，保证了钢护筒下放的精准性；调节机构通过剪叉式伸缩架4安装在安装板1上，方便在使用后收回；剪叉式伸缩架4滑动安装在安装板1上，便于移动剪叉式伸缩架4以使调节机构能够移动至导向架2轴心；调节机构转动安装在剪叉式伸缩架4上，通过转动底座401可多方向调节，以保证齿轮402的轴心、导向架2的轴心、桩位的轴心重合，减少平面位置偏差。

在本发明的一个实施例中，所述安装板1通过调平机构7安装在桩位周侧，所述调平机构7用于调节所述安装板1的平整度，所述调平机构7包括：支撑座701，所述支撑座701固定安装在桩位周侧，所述安装板1安装在所述支撑座701上，所述支撑座701内设有球形通孔702，所述球形通孔702内球铰有球形座703，所述球形座703上设有通孔704。

上述技术方案的工作原理：如图1，将支撑座701固定安装在桩位周侧后，球形做703与球形通孔702球铰连接，使球形座703在自身重力作用下保持表面平整，从而使安装在支撑座701上的安装板1保持平整，钢护筒下放时沿通孔704内侧下放。

上述技术方案的有益效果：通过设置球形座703，保证了安装板1和导向架2的平整度，从而保证了钢护筒垂直下放时，提高了钢护筒下放的垂直度。

在本发明的一个实施例中，在步骤S1中，钢护筒下放工艺流程包括以下步骤：

A1：安装精确定位装置，通过吊机将首节钢护筒吊至导向架2内侧，转动转动环201以使并排设置的支撑板3同时靠拢对钢护筒实现夹持定位；

A2：测量钢护筒垂直度，若垂直度符合设计要求，则通过锁止机构使转动环201转动后锁止，若垂直度不符合设计要求，则继续转动转动环201直至垂直度符合设计要求；

A3：通过振动锤带动钢护筒振动下沉，首节钢护筒下沉至预设位置后进行钢护筒接长；在振动下沉过程中通过全站仪监控钢护筒下沉垂直度；下沉到位后固定。

上述技术方案的工作原理：安装精确定位装置，用履带吊将钢护筒采用两点起吊，履带吊两个钩于钢护筒顶面吊起钢护筒，逐渐使钢护筒竖直，然后缓慢吊入导向架2内，待钢护筒下沉稳定后通过转动转动环201使支撑板3夹持住钢护筒6才能脱钩；通过振动锤带动钢护筒缓慢提升，使钢护筒脱离河床面，然后用全站仪交汇调整钢护筒垂直度，在钢护筒垂直度满足要求后，将钢护筒缓缓垂直下沉至河床面，深入河床至预设位置后重新测量确认垂直度，符合要求后慢速震动下沉，下沉过程中保证钢护筒垂直，如沉入1m左右后垂直度不符合要求，则微调到符合要求后慢速震动下沉，下沉到稳定后，焊好限位准备对接；钢护筒对接时先同样用全站仪监控对接的垂直度，垂直度满足要求后先点焊固定，定型后再正式焊接；焊接须在两端开V形坡口，焊接完成后在焊缝外加4块钢板；对接完成经检验合格后，由履带吊提吊钢护筒，然后再次振动下沉直到设计标高；钢护筒在振动过程中，对钢护筒垂直度全过程连续监控，确保其平面位置及垂直度在规范允许偏差内，否则须提起护筒重新下放定位直至达到要求。

上述技术方案的有益效果：在超长大直径的灌注桩施工中，保证了钢护筒的垂直度，为钻机钻孔和清孔提供了条件。

在本发明的一个实施例中，在步骤S1中，钢护筒加工精度要求需满足：椭圆度小于23mm；直径偏差Δφ＜±10mm；筒体端面的倾斜度最大允许偏差为3mm；钢护筒对接时的错边量不大于2.8mm；长度偏差ΔL＜±15mm；平面位置偏差<±5cm，倾斜度控制在0.5％以内。

上述技术方案的工作原理和有益效果：保证钢护筒的垂直度，提高了基础稳定性，保证成孔质量。

在本发明的一个实施例中，在步骤S1中，下放钢护筒时，钢护筒需在水流较缓的期间下放，护筒下放过程中，采用两台全站仪从两垂直方向对护筒进行动态监控，首节自重沉入河床1m时即微调，通过复测后才允许再次下放，钢护筒的下沉精度需满足：平面位置偏差＜±50mm，倾斜度＜0.5％。

上述技术方案的工作原理和有益效果：钢护筒可以确定桩位和施钻时进行导向，并隔断地下水保持孔内水头以及满足不漏浆要求；通过有效控制钢护筒下沉的平面位置偏差和倾斜度，保证超长大直径的灌注桩的垂直度，提高基础稳定性，保证成孔质量。

在本发明的一个实施例中，在步骤S2中，采用反循环工艺钻孔包括以下步骤：

A1：当钻头接近钢护筒底口预设位置后，降低钻进速度，置换孔内泥浆，以形成稳定孔壁；

A2：钻孔达到预设深度后，进行第一次清孔，清孔采用反循环法进行，并利用泥沙分离器净化泥浆；其中，第一次清孔完成后，要求泥浆相对密度＜1.06，黏度为22～24Pa·s，含砂率＜0.3％。

上述技术方案的工作原理：钻孔达到设计深度，进行清孔，清孔采用反循环法进行，并利用泥沙分离器净化泥浆，自平台向桩孔内接入泥浆泵管，直至孔底，插入风管，开动空压机，使沉渣悬浮，用泥浆泵经泥浆导管从孔底抽出泥浆，吸出孔底沉渣，经泥沙分离器分离后，流至泥浆池内，在经连通管流入孔内，钻孔灌注桩桩底沉渣厚度不得大于15cm，一次清孔完成后，用泥浆三件套检测泥浆指标，要求泥浆相对密度＜1.06，黏度为22～24Pa·s，含砂率＜0.3％，不得用加深钻孔深度的方式来代替清孔。

上述技术方案的有益效果：保证了孔内清洁，避免灌注混凝土时粘结；以免水泥砂浆附着凝固后下次灌注时造成堵管；保证了钻孔灌注桩成孔质量。

在本发明的一个实施例中，在步骤S4中，导管下放完成后，需再次进行孔底沉渣厚度的测量，若沉渣厚度大于15cm，则进行第二次清孔，第二次清孔是利用灌注混凝土导管采用正循环工艺进行，第二次清孔完成后，要求泥浆相对密度＜1.06，黏度为22～24Pa·s，含砂率＜0.3％。

上述技术方案的工作原理和有益效果：第二次清孔采用正循环工艺进行，通过第二次正循环清孔与第一次反循环清孔结合，提高了孔内清洁度，确保钻孔灌注桩成孔质量。

在本发明的一个实施例中，在步骤S4中，灌注混凝土时，当混凝土上升到接近钢筋笼下端时，应放慢灌注速度，减小混凝土面上升的动能作用，以免钢筋笼上浮；当混凝土上升到钢筋笼的预设深度时，提升导管，减少导管埋入深度，当导管下端高出钢筋笼下端预设距离时提高灌注速度。

上述技术方案的工作原理：当混凝土上升到接近钢筋笼下端时，应放慢灌注速度，减小混凝土面上升的动能作用，以免钢筋笼上浮，当钢筋笼被埋入混凝土中的预设深度时，再提升导管，减少导管埋入深度，使导管下端高出钢筋笼下端有相当距离时再按正常速度灌注；直至完成整根桩的灌注；每次拆除导管后，导管底口的埋置深度不得小于2.0m；在混凝土灌注的过程中应经常测量混凝土面标高，以确定导管埋深、拆除导管的时机。

上述技术方案的有益效果：有效避免在超长直径的灌注桩中，由于水的浮力作用导致钢筋笼上浮；保证成孔质量。

在本发明的一个实施例中，灌注的混凝土的坍落度控制在180～220mm。

上述技术方案的工作原理：坍落度太小，混凝土流动性差，易造成堵管；坍落度太大，混凝土容易泌水离析，也会造成堵管。

上述技术方案的有益效果：避免灌注时产生离析，造成桩身级配和强度不均匀，有效提升了桩身混凝土质量，防止断桩。

在本发明的一个实施例中，灌注混凝土的方量应满足：

其中，V为首批混凝土所需方量，d为导管直径，D为桩孔直径，H₂为导管初次埋置深度，H₁为桩孔底至导管底端间距；H_w为桩孔内泥浆的深度；Y_w为桩孔内泥浆的重度；Y_c为混凝土拌和物的重度。

上述技术方案的工作原理和有益效果：通过上述公式的设计，考虑了拔塞法对灌注混凝土方量的影响，保证了灌注混凝土的方量，提高了灌注连续性，避免混凝土方量不够导致的断灌影响灌注质量，避免混凝土方量过多导致材料浪费。

在本发明的一个实施例中，施工中各阶段泥浆指标控制：钻孔灌注桩施工前，泥浆相对密度＜1.05，黏度20～22Pa·s，含砂率＜0.3％，胶体率＞98％；钻孔灌注桩施工过程中，泥浆相对密度＜1.2，黏度25～28Pa·s，含砂率＜4％，胶体率96％；清孔阶段，泥浆相对密度＜1.06，黏度22～24Pa·s，含砂率＜0.3％，胶体率100％。

上述技术方案的工作原理：在泥浆制配过程中，对孔内以及泥浆池出口处的泥浆进行检测，根据检测结果对泥浆进行调整。为保证施工各阶段的泥浆性能指标，开钻施工期间每1小时检测一次，等泥浆性能稳定后每4小时检测一次，并根据钻进过程中地层变化情况增加检测频率。

上述技术方案的有益效果：通过控制施工中各阶段泥浆的指标，保证施工过程的顺利进行，提高了成孔质量。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种反循环成孔超长大直径水中灌注桩施工工艺，其特征在于，包括：

S1：桩位测量放样后埋设护桩；通过精确定位装置下放钢护筒并检测垂直度；钻机就位；利用膨润土制备泥浆，通过泥浆循环装置以形成不断的循环沉淀净化；并实时监测泥浆性能指标；

S2：移动钻机以使安装在所述钻机上的导向机构与所述精确定位装置轴向重合，通过反循环工艺进行钻孔，在钻孔过程中实时检查孔径和孔的垂直度、在泥浆循环过程中检查泥浆指标，并与终止钻孔前检查孔底标高、孔径及垂直度；

S3：钻孔完成后通过反循环工艺进行清孔，并利用泥沙分离器净化泥浆；

S4：清孔后下放安装了声测管和保护层垫块的钢筋笼，下放导管水密性试验及抗拉试验合格的导管；制备好混凝土后进行水下灌注；

S5：采用超声波法进行桩身砼质量检测。

2.根据权利要求1所述的一种反循环成孔超长大直径水中灌注桩施工工艺，其特征在于，所述精确定位装置包括：安装板，所述安装板安装在桩位周侧，所述安装板上滑动安装有导向架，所述导向架上并排转动安装有多个转动环，多个转动环固定连接，所述转动环上以所述转动环轴向周向开设有多个曲形槽，所述导向架上以所述转动环轴向周向限位滑动连接有多个支撑板，所述支撑板与所述曲形槽一一对应滑动连接，转动所述转动环以使多个所述支撑板靠拢支撑钢护筒，所述导向架上安装有锁止机构，所述锁止机构用于使所述转动环转动后锁止。

3.根据权利要求2所述的一种反循环成孔超长大直径水中灌注桩施工工艺，其特征在于，所述安装板上滑动安装有剪叉式伸缩架，所述剪叉式伸缩架上转动安装有调节机构，所述调节机构用于调节所述导向架以使所述导向架的轴线与桩位轴线重合，所述调节机构包括：底座，所述底座安装在所述剪叉式伸缩架上，所述底座上转动连接有齿轮，所述齿轮两侧啮合连接有齿条，两个所述齿条关于所述齿轮轴线中心对称，所述齿条滑动连接在所述底座上，所述齿条远离所述齿轮端固定连接有抵接板，所述抵接板用于与所述导向架内侧壁和桩位内壁抵接。

4.根据权利要求2所述的一种反循环成孔超长大直径水中灌注桩施工工艺，其特征在于，所述安装板通过调平机构安装在桩位周侧，所述调平机构用于调节所述安装板的平整度，所述调平机构包括：支撑座，所述支撑座固定安装在桩位周侧，所述支撑座内设有球形通孔，所述球形通孔内球铰有球形座，所述球形座上设有通孔。

5.根据权利要求3所述的一种反循环成孔超长大直径水中灌注桩施工工艺，其特征在于，在步骤S1中，钢护筒下放工艺流程包括以下步骤：

A1：安装精确定位装置，通过吊机将首节钢护筒吊至导向架内侧，转动转动环以使并排设置的支撑板同时靠拢对钢护筒实现夹持定位；

A2：测量钢护筒垂直度，若垂直度符合设计要求，则通过锁止机构使转动环转动后锁止，若垂直度不符合设计要求，则继续转动转动环直至垂直度符合设计要求；

A3：通过振动锤带动钢护筒振动下沉，首节钢护筒下沉至预设位置后进行钢护筒接长；在振动下沉过程中通过全站仪监控钢护筒下沉垂直度；下沉到位后固定。

6.根据权利要求1所述的一种反循环成孔超长大直径水中灌注桩施工工艺，其特征在于，在步骤S1中，下放钢护筒时，钢护筒需在水流较缓的期间下放，钢护筒下放过程中，采用两台全站仪从两垂直方向对护筒进行动态监控，首节自重沉入河床1m时即微调，通过复测后才允许再次下放，钢护筒的下沉精度需满足：平面位置偏差＜±50mm，倾斜度＜0.5％。

7.根据权利要求1所述的一种反循环成孔超长大直径水中灌注桩施工工艺，其特征在于，在步骤S2中，采用反循环工艺钻孔包括以下步骤：

A1：当钻头接近钢护筒底口预设位置后，降低钻进速度，置换孔内泥浆，以形成稳定孔壁；

A2：钻孔达到预设深度后，进行第一次清孔，清孔采用反循环法进行，并利用泥沙分离器净化泥浆；其中，第一次清孔完成后，要求泥浆相对密度＜1.06，黏度为22～24Pa·s，含砂率＜0.3％。

8.根据权利要求1所述的一种反循环成孔超长大直径水中灌注桩施工工艺，其特征在于，在步骤S4中，导管下放完成后，需再次进行孔底沉渣厚度的测量，若沉渣厚度大于15cm，则进行第二次清孔，第二次清孔是利用灌注混凝土导管采用正循环工艺进行，第二次清孔完成后，要求泥浆相对密度＜1.06，黏度为22～24Pa·s，含砂率＜0.3％。

9.根据权利要求1所述的一种反循环成孔超长大直径水中灌注桩施工工艺，其特征在于，在步骤S4中，灌注混凝土时，当混凝土上升到接近钢筋笼下端时，应放慢灌注速度，减小混凝土面上升的动能作用，以免钢筋笼上浮；当混凝土上升到钢筋笼的预设深度时，提升导管，减少导管埋入深度，当导管下端高出钢筋笼下端预设距离时提高灌注速度。

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