CN114875894B - 一种基于卵石地层的灌注桩结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及灌注桩施工技术领域，尤其涉及一种基于卵石地层的灌注桩结构及其施工方法。其技术方案包括：方形坑以及设置于方形坑底部的机械钻孔，方形坑的底部设置有分布钢筋骨架，机械钻孔的内部设置有延伸至方形坑内部的钢网格隔离管，钢网格隔离管上套设与用于将钢网格隔离管轴向固定的分布钢筋骨架，机械钻孔的底部浇筑有用于掩埋分布钢筋骨架的平台混凝土。本发明通过分步浇筑灌注桩，避免了目前施工方案中，高深度钻孔容易导致的孔壁塌方现象，同时提供了增加承载面积，来提高稳定性，并且在二次灌注时，采用注浆管来降低二次灌注所致空隙问题，来提高一体性，并且可进行挖土回填，降低混凝土使用量。

Description

一种基于卵石地层的灌注桩结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及灌注桩施工技术领域，尤其涉及一种基于卵石地层的灌注桩结构及其施工方法。

背景技术

卵石主要由颗粒大小不一、形状不规则、风化程度各异的岩石碎屑或石英、长石等原生矿物组成，成单粒结构及块状和假斑状构造，具有孔隙性大、压缩性低、透水性强、抗剪强度大的特点。正是由于卵石土颗粒结构松散，粒径不均匀，胶结性差，钻进时冲击力强、摩阻力较大，在这地层中钻进时钻具极容易出现磨损和断裂，还可能出现卡钻、埋钻、孔壁坍塌、漏浆，个别地还有钻进困难的问题。

目前的传统施工方式仍然采用直接钻孔方式进行施工，这种施工方式的主要缺点如下：①在钻进的过程中，由于卵石地层结构松散，胶结性差，卵石的比重远超过泥浆的比重，泥浆漏失严重，发生掉块塌孔。或者是由于钻斗旋转速度太快，带动孔内泥浆高速冲刷孔壁，破坏孔壁泥皮，导致孔壁坍塌。②在提放钻具的过程中，钻头刮碰孔壁，破坏泥皮导致孔壁塌方。③在下放钢筋笼的过程中没有保持好垂直度或钢筋笼发生变形，使钢筋笼与孔壁发生刮碰导致塌孔。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种可二次施工降低碰壁致使的塌方以及提高注桩稳定性的卵石地层的灌注桩结构及其施工方法。

本发明的技术方案：一种基于卵石地层的灌注桩结构，包括方形坑以及设置于方形坑底部的机械钻孔，所述方形坑的底部设置有分布钢筋骨架，所述机械钻孔的内部设置有延伸至方形坑内部的钢网格隔离管，所述钢网格隔离管上套设与用于将钢网格隔离管轴向固定的分布钢筋骨架，所述机械钻孔的底部浇筑有用于掩埋分布钢筋骨架的平台混凝土，所述钢网格隔离管的内部插接有钢筋笼柱一，所述平台混凝土上设置有一个与将钢筋笼柱一轴向固定的方体钢筋骨架，所述机械钻孔内以及方形坑的底部均通过灌浆柱桩一一体浇筑成型且高于方体钢筋骨架的顶部，所述灌浆柱桩一的顶部设置有套设在钢筋笼柱一上的钢筋笼柱二，所述灌浆柱桩一的上侧设置有套设在钢筋笼柱二上的护壁钢管，所述护壁钢管与方形坑之间设置有与地面平行的回填土，所述护壁钢管内浇筑有与护壁钢管顶部齐平的灌浆柱桩二。

优选的，所述分布钢筋骨架包括十字交错等间距设置且相互固定的纵布钢筋与横布钢筋，所述纵布钢筋与横布钢筋所构成的框架中部开设有环形通窗，所述环形通窗内固定有套设在钢网格隔离管上用于阻挡平台混凝土流入机械钻孔内的封堵挡环，所述封堵挡环的内直径大于机械钻孔的直径，且封堵挡环的下端延伸至纵布钢筋下侧。

优选的，所述钢筋笼柱一包括多个环形等间距设置的多个纵向笼筋一，多个所述纵向笼筋一上套设有多个与纵向笼筋一相固定的环形笼筋一，每个所述环形笼筋一的下端部均向轴心折弯且均焊接固定有氧化金属块。

优选的，所述方体钢筋骨架包括多个均匀阵列分布的竖向布筋，多个所述竖向布筋上纵向等间距固定有多个十字交错固定的基台横筋和基台纵筋。

优选的，所述钢筋笼柱二包括多个圆周等距设置且与多个纵向笼筋一相固定的纵向笼筋二，所述纵向笼筋二上等间距固定有多个环形笼筋二。

优选的，所述灌浆柱桩一的顶部开设有多个插槽，每个所述插槽的内部均插接有注浆管，所述注浆管的顶部延伸至护壁钢管的上侧且与钢筋笼柱二通过连接杆固定。

优选的，所述注浆管的下端部外侧圆周方向开设有多个阵列分布的注浆孔。

一种基于卵石地层的灌注桩结构的施工方法，包括如下步骤：

步骤一：根据施工所在位置采用机械挖掘方式形成方形坑，然后再通过工程机械转孔的方式形成机械钻孔；

步骤二：吊挂钢网格隔离管送入至机械钻孔内，方形坑的上侧铺设分布钢筋骨架，且分布钢筋骨架中的封堵挡环与机械钻孔同轴心，经过人工按压方式将封堵挡环与机械钻孔底部封合，浇筑平台混凝土直至没过分布钢筋骨架形成稳定平台；

步骤三：输送方体钢筋骨架中各个部件送至平台混凝土上侧，方体钢筋骨架中的各个部件采用矩形框架方式固定成型，且与钢筋笼柱一相交错固定，然后向方形坑内浇筑灌浆柱桩一直至没过方体钢筋骨架顶部形成底桩；

步骤四：灌浆柱桩一顶部开孔并插接多个定位插柱，将钢筋笼柱二吊挂送至方形坑内，将纵向笼筋二与纵向笼筋一相固定，再将护壁钢管吊挂套设在钢筋笼柱二上，然后向护壁钢管内浇筑灌浆柱桩二直至与护壁钢管顶部齐平；

步骤五：方形坑与护壁钢管所形成空腔回填回填土直至与底面齐平。

优选的，在步骤二中可通过人工挖掘将方形坑的顶部整平，并将多余泥土从方形坑底部清理送出；在步骤二中待平台混凝土完全凝结硬化后再实施后续步骤；在步骤三中待灌浆柱桩一完全凝结硬化后再实施后续步骤。。

优选的，在步骤四之前采用工具转孔方式开设插槽，护壁钢管插接在插槽内；在步骤四中，吊挂钢筋笼柱二且待纵向笼筋二与纵向笼筋一固定后，护壁钢管通过连接杆与纵向笼筋二焊接固定；在步骤五后，通过外部注浆设备将护壁钢管内注浆，用于填充灌浆柱桩一与灌浆柱桩二缝隙。

基于上述方案，本发明具有如下有益的技术效果：

通过设置方形坑以及机械钻孔的配合，可实现分步施工，避免单次挖孔过深导致的钻机头碰壁导致的塌方，同时增设的钢网格隔离管来降低塌方对方形坑的影响；

经过分布钢筋骨架的网状结构，配合平台混凝土在完全凝固后所形成的平台设计，可提供良好的施工平台，利于将方体钢筋骨架与钢筋笼柱一进行组合固定，形成方体钢筋骨架的主体架构，并且保证了钢筋笼柱一的轴向处于竖直固定状态，进而避免灌注时导致钢筋笼柱一的摆动影响施工质量，并且通过浇筑灌浆柱桩一来实现增加灌注体的直径，来提高灌注后的基桩稳定，并在灌浆柱桩一完全凝固后可提供稳定的施工基准台；

再通过钢筋笼柱二与钢筋笼柱一的连接，提高灌注桩骨架的一体性，通过经过护壁钢管的增设，而通过外部高压注浆来提高凝固后的灌浆柱桩一与灌浆柱桩二实现分次灌注后的一体性，并且通过护壁钢管与灌浆柱桩一的插接设计，可保证钢筋笼柱二灌注时的稳定，并且通过回填回填土可降低混凝土的使用；

在本施工方法中，在实现分次施工时，可最大程度上利于多个工人同时进行施工，提高施工的空间，来提高施工效率。

附图说明

图1给出本发明一种实施例的结构示意图；

图2为图1中分布钢筋骨架的结构示意图；

图3为图1中注浆管的结构示意图；

图4为本发明的施工步骤流程图。

附图标记：1、方形坑；2、机械钻孔；3、分布钢筋骨架；31、纵布钢筋；32、横布钢筋；33、封堵挡环；4、平台混凝土；5、钢网格隔离管；6、钢筋笼柱一；61、纵向笼筋一；62、环形笼筋一；63、氧化金属块；7、灌浆柱桩一；8、方体钢筋骨架；81、竖向布筋；82、基台横筋；83、基台纵筋；9、定位插柱；10、插槽；11、注浆管；12、护壁钢管；13、钢筋笼柱二；131、纵向笼筋二；132、环形笼筋二；14、回填土；15、连接杆；16、灌浆柱桩二。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例一

如图1-3所示，本发明提出的一种基于卵石地层的灌注桩结构，包括方形坑1以及设置于方形坑1底部的机械钻孔2，采用工程机械进行挖掘成型方形坑1，并通过机械钻孔设备实现机械钻孔2的钻孔成型，方形坑1的底基面为正方形，且方形坑1的宽度大小可为机械钻孔2的直径的1.5-2.5倍。方形坑1的底部设置有分布钢筋骨架3，机械钻孔2的内部设置有延伸至方形坑1内部的钢网格隔离管5，钢网格隔离管5的下端与机械钻孔2的底部稳定放置，并且机械钻孔2的孔径与钢网格隔离管5之间存在一定的间隙，该间隙大小可为40-70㎜。钢网格隔离管5上套设与用于将钢网格隔离管5轴向固定的分布钢筋骨架3，机械钻孔2的底部浇筑有用于掩埋分布钢筋骨架3的平台混凝土4，分布钢筋骨架3包括十字交错等间距设置且相互固定的纵布钢筋31与横布钢筋32，纵布钢筋31与横布钢筋32之间可采用扎丝固定。纵布钢筋31与横布钢筋32所构成的框架中部开设有环形通窗，环形通窗内固定有套设在钢网格隔离管5上用于阻挡平台混凝土4流入机械钻孔2内的封堵挡环33，封堵挡环33与纵布钢筋31以及横布钢筋32通过焊接固定。封堵挡环33的内直径大于机械钻孔2的直径，且封堵挡环33的下端延伸至纵布钢筋31下侧；钢网格隔离管5的内部插接有钢筋笼柱一6，钢网格隔离管5的内直径长度与钢筋笼柱一6的外直径差应大于等于200㎜。钢筋笼柱一6包括多个环形等间距设置的多个纵向笼筋一61，多个纵向笼筋一61上套设有多个与纵向笼筋一61相固定的环形笼筋一62，纵向笼筋一61与环形笼筋一62之间通过扎丝固定。每个环形笼筋一62的下端部均向轴心折弯且均焊接固定有氧化金属块63，氧化金属块63为大于纵向笼筋一61金属活性的单质金属。平台混凝土4上设置有一个与将钢筋笼柱一6轴向固定的方体钢筋骨架8，方体钢筋骨架8包括多个均匀阵列分布的竖向布筋81，多个竖向布筋81上纵向等间距固定有多个十字交错固定的基台横筋82和基台纵筋83，竖向布筋81、基台横筋82和基台纵筋83之间均采用扎丝固定；机械钻孔2内以及方形坑1的底部均通过灌浆柱桩一7一体浇筑成型且高于方体钢筋骨架8的顶部，灌浆柱桩一7的顶部设置有套设在钢筋笼柱一6上的钢筋笼柱二13，钢筋笼柱二13包括多个圆周等距设置且与多个纵向笼筋一61相固定的纵向笼筋二131，纵向笼筋二131上等间距固定有多个环形笼筋二132，纵向笼筋二131与环形笼筋二132之间采用扎丝固定；灌浆柱桩一7的顶部开设有多个插槽10，多个插槽10所形成的轴心位置与钢筋笼柱二13的轴心位置重合。每个插槽10的内部均插接有注浆管11，注浆管11的下端部外侧圆周方向开设有多个阵列分布的注浆孔；注浆管11的顶部延伸至护壁钢管12的上侧且与钢筋笼柱二13通过连接杆15固定；灌浆柱桩一7的上侧设置有套设在钢筋笼柱二13上的护壁钢管12，护壁钢管12与方形坑1之间设置有与地面平行的回填土14，护壁钢管12内浇筑有与护壁钢管12顶部齐平的灌浆柱桩二16。

本实施例中，为了方便进行机械钻孔2的钻孔，将方形坑1的宽度设置倍于机械钻孔2，方便钻机在钻探过程中碰孔壁导致塌方，并且在机械钻孔2内设置了钢网格隔离管5来降低在后续灌注施工过程中发生的坍塌现象，在分布钢筋骨架3配合上平台混凝土4的作业台，能方便工人对方体钢筋骨架8的构建施工，在方体钢筋骨架8进行构建时，经过预先打孔使得竖向布筋81与平台混凝土4的插接定位，组建后的方体钢筋骨架8同时可将钢筋笼柱一6的位置进行稳定固定，在浇筑时可保证钢筋笼柱一6的稳定性，钢筋笼柱一6上设置的氧化金属块63来降低纵向笼筋一61和环形笼筋一62在潮湿环境下的氧化反应带来的锈蚀，来牺牲氧化金属块63延长纵向笼筋一61的环形笼筋一62的使用寿命，并且通过纵向笼筋一61的下端折弯，降低纵向笼筋一61端部插入钢网格隔离管5内部时降低剐蹭，方便顺利进入钢网格隔离管5的内部；而在灌浆柱桩一7实现凝固后，灌浆柱桩一7上钻孔再将定位插柱9与灌浆柱桩一7插接，对护壁钢管12具有定位效果，提高护壁钢管12与钢筋笼柱二13的同轴心率，提高施工的效果，并且在钢筋笼柱二13与钢筋笼柱一6固定前，灌浆柱桩一7上进行钻孔将注浆管11插接，注浆管11的插接后，可与钢筋笼柱二13通过连接杆15固定，对钢筋笼柱二13有一定的稳定支撑效果，在灌注完成后，灌浆柱桩二16经过凝结固定，再经过护壁钢管12进行高压注浆，来降低灌浆柱桩一7与凝固后的灌浆柱桩二16之间的空隙将进行填充，提高一体性，通过回填土14的回填可降低混凝土的使用量。

实施例二

如图4所示，本发明提出的一种基于卵石地层的灌注桩结构的施工方法，包括如下步骤：

步骤一：根据施工所在位置采用机械挖掘方式形成方形坑1，然后再通过工程机械转孔的方式形成机械钻孔2；

步骤二：可通过人工挖掘将方形坑1的顶部整平，并将多余泥土从方形坑1底部清理送出；吊挂钢网格隔离管5送入至机械钻孔2内，方形坑1的上侧铺设分布钢筋骨架3，且分布钢筋骨架3中的封堵挡环33与机械钻孔2同轴心，经过人工按压方式将封堵挡环33与机械钻孔2底部封合，浇筑平台混凝土4直至没过分布钢筋骨架3形成稳定平台，待平台混凝土4完全凝结硬化后再实施后续步骤；

步骤三：输送方体钢筋骨架8中各个部件送至平台混凝土4上侧，方体钢筋骨架8中的各个部件采用矩形框架方式固定成型，且与钢筋笼柱一6相交错固定，然后向方形坑1内浇筑灌浆柱桩一7直至没过方体钢筋骨架8顶部形成底桩，待灌浆柱桩一7完全凝结硬化后再实施后续步骤；

步骤四：采用工具转孔方式开设插槽10，护壁钢管12插接在插槽10内，灌浆柱桩一7顶部开孔并插接多个定位插柱9，将钢筋笼柱二13吊挂送至方形坑1内，将纵向笼筋二131与纵向笼筋一61相固定，再将护壁钢管12吊挂套设在钢筋笼柱二13上，护壁钢管12通过连接杆15与纵向笼筋二131焊接固定；然后向护壁钢管12内浇筑灌浆柱桩二16直至与护壁钢管12顶部齐平；

步骤五：方形坑1与护壁钢管12所形成空腔回填回填土14直至与底面齐平，待灌浆柱桩二16凝结硬化后，通过外部注浆设备将护壁钢管12内注浆，用于填充灌浆柱桩一7与灌浆柱桩二16缝隙。

本实施例中，经过工程机械挖孔形成较大的基坑，在通过机械钻孔的方式来挖掘较小直径且深度较浅的机械钻孔2，降低施工难度，并且在平台混凝土4进行浇筑凝固后，利于多个同步工人搭建方体钢筋骨架8，并且将方体钢筋骨架8与钢筋笼柱一6形成一体浇筑，后通过增加钢筋笼柱二13以护壁钢管12形成上层孔洞，并且进行二次浇筑，通过护壁钢管12提高两次浇筑体之间的连接性。

上述具体实施例仅仅是本发明的几种优选的实施例，基于本发明的技术方案和上述实施例的相关启示，本领域技术人员可以对上述具体实施例做出多种替代性的改进和组合。

Claims (9)

1.一种基于卵石地层的灌注桩结构，其特征在于：包括方形坑(1)以及设置于方形坑(1)底部的机械钻孔(2)，所述方形坑(1)的底部设置有分布钢筋骨架(3)，所述机械钻孔(2)的内部设置有延伸至方形坑(1)内部的钢网格隔离管(5)，所述钢网格隔离管(5)上套设与用于将钢网格隔离管(5)轴向固定的分布钢筋骨架(3)，所述机械钻孔(2)的底部浇筑有用于掩埋分布钢筋骨架(3)的平台混凝土(4)，所述钢网格隔离管(5)的内部插接有钢筋笼柱一(6)，所述平台混凝土(4)上设置有一个与将钢筋笼柱一(6)轴向固定的方体钢筋骨架(8)，所述机械钻孔(2)内以及方形坑(1)的底部均通过灌浆柱桩一(7)一体浇筑成型且高于方体钢筋骨架(8)的顶部，所述灌浆柱桩一(7)的顶部设置有套设在钢筋笼柱一(6)上的钢筋笼柱二(13)，所述灌浆柱桩一(7)的上侧设置有套设在钢筋笼柱二(13)上的护壁钢管(12)，所述护壁钢管(12)与方形坑(1)之间设置有与地面平行的回填土(14)，所述护壁钢管(12)内浇筑有与护壁钢管(12)顶部齐平的灌浆柱桩二(16)；

所述分布钢筋骨架(3)包括十字交错等间距设置且相互固定的纵布钢筋(31)与横布钢筋(32)，所述纵布钢筋(31)与横布钢筋(32)所构成的框架中部开设有环形通窗，所述环形通窗内固定有套设在钢网格隔离管(5)上用于阻挡平台混凝土(4)流入机械钻孔(2)内的封堵挡环(33)，所述封堵挡环(33)的内直径大于机械钻孔(2)的直径，且封堵挡环(33)的下端延伸至纵布钢筋(31)下侧。

2.根据权利要求1所述的一种基于卵石地层的灌注桩结构，其特征在于：所述钢筋笼柱一(6)包括多个环形等间距设置的多个纵向笼筋一(61)，多个所述纵向笼筋一(61)上套设有多个与纵向笼筋一(61)相固定的环形笼筋一(62)，每个所述环形笼筋一(62)的下端部均向轴心折弯且均焊接固定有氧化金属块(63)。

3.根据权利要求1所述的一种基于卵石地层的灌注桩结构，其特征在于：所述方体钢筋骨架(8)包括多个均匀阵列分布的竖向布筋(81)，多个所述竖向布筋(81)上纵向等间距固定有多个十字交错固定的基台横筋(82)和基台纵筋(83)。

4.根据权利要求2所述的一种基于卵石地层的灌注桩结构，其特征在于：所述钢筋笼柱二(13)包括多个圆周等距设置且与多个纵向笼筋一(61)相固定的纵向笼筋二(131)，所述纵向笼筋二(131)上等间距固定有多个环形笼筋二(132)。

5.根据权利要求1所述的一种基于卵石地层的灌注桩结构，其特征在于：所述灌浆柱桩一(7)的顶部开设有多个插槽(10)，每个所述插槽(10)的内部均插接有注浆管(11)，所述注浆管(11)的顶部延伸至护壁钢管(12)的上侧且与钢筋笼柱二(13)通过连接杆(15)固定。

6.根据权利要求5所述的一种基于卵石地层的灌注桩结构，其特征在于：所述注浆管(11)的下端部外侧圆周方向开设有多个阵列分布的注浆孔。

7.根据权利要求1所述的一种基于卵石地层的灌注桩结构的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：根据施工所在位置采用机械挖掘方式形成方形坑(1)，然后再通过工程机械转孔的方式形成机械钻孔(2)；

步骤二：吊挂钢网格隔离管(5)送入至机械钻孔(2)内，方形坑(1)的上侧铺设分布钢筋骨架(3)，且分布钢筋骨架(3)中的封堵挡环(33)与机械钻孔(2)同轴心，经过人工按压方式将封堵挡环(33)与机械钻孔(2)底部封合，浇筑平台混凝土(4)直至没过分布钢筋骨架(3)形成稳定平台；

步骤三：输送方体钢筋骨架(8)中各个部件送至平台混凝土(4)上侧，方体钢筋骨架(8)中的各个部件采用矩形框架方式固定成型，且与钢筋笼柱一(6)相交错固定，然后向方形坑(1)内浇筑灌浆柱桩一(7)直至没过方体钢筋骨架(8)顶部形成底桩；

步骤四：灌浆柱桩一(7)顶部开孔并插接多个定位插柱(9)，将钢筋笼柱二(13)吊挂送至方形坑(1)内，将纵向笼筋二(131)与纵向笼筋一(61)相固定，再将护壁钢管(12)吊挂套设在钢筋笼柱二(13)上，然后向护壁钢管(12)内浇筑灌浆柱桩二(16)直至与护壁钢管(12)顶部齐平；

步骤五：方形坑(1)与护壁钢管(12)所形成空腔回填回填土(14)直至与底面齐平。

8.根据权利要求7所述的一种基于卵石地层的灌注桩结构的施工方法，其特征在于：在步骤二中可通过人工挖掘将方形坑(1)的顶部整平，并将多余泥土从方形坑(1)底部清理送出；在步骤二中待平台混凝土(4)完全凝结硬化后再实施后续步骤；在步骤三中待灌浆柱桩一(7)完全凝结硬化后再实施后续步骤。

9.根据权利要求7所述的一种基于卵石地层的灌注桩结构的施工方法，其特征在于：在步骤四之前采用工具转孔方式开设插槽(10)，护壁钢管(12)插接在插槽(10)内；在步骤四中，吊挂钢筋笼柱二(13)且待纵向笼筋二(131)与纵向笼筋一(61)固定后，护壁钢管(12)通过连接杆(15)与纵向笼筋二(131)焊接固定；在步骤五后，通过外部注浆设备将护壁钢管(12)内注浆，用于填充灌浆柱桩一(7)与灌浆柱桩二(16)缝隙。

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