CN115110561A - 一种小直径桩基础施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小直径桩基础施工方法，包括步骤S1，采用人工造浆作泥浆护壁；S2，先采用旋挖机第一直径的钻头挖至设定深度之后埋设护筒；然后使用原钻杆，将第一直径的钻头更换为直径小于第一直径的钻头，旋挖至桩顶设计标高处；最后采用直径小于第二直径的长螺旋钻头挖至桩底，且旋挖机的施工过程采用隔一桩挖一桩的施工方法，以将施工时桩心间距设定为设计时的桩心间距的两倍；S3、换浆法进行清孔；S4，将多段导管依次连接之后安装在钻孔内；S5，灌注水下混凝土；S6，泥浆排放至泥浆池内处理后循环利用或清退出场；S7，拆除护筒。本发明的小直径桩基础施工方法能够桩产生挤压应力造成断桩的现象，并且避免产生桩位偏移。

Description

一种小直径桩基础施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，特别是涉及一种小直径桩基础施工方法。

背景技术

在施工用地面积较小的地基施工过程中，由于场地小，在建设例如172米超 高层建筑时，塔楼重量大，墙柱下压应力达到1600Pka的特点，需从承受荷载能 力、经济性、施工工期等角度研究出采用合理的地基与基础形式。

现有技术中桩基础约为379根素混凝土桩，浇混凝土桩桩径小于30cm，桩 心间距为1.8m，因场地较小，且地上有1m厚度的杂填土，桩基间距过小会改变 土的侧向压应力，从而对在一定的范围内的桩产生挤压应力，容易造成断桩的 现象。并且刚性桩复合地基利用强风化岩层的地基承载力，以强风化岩为桩端 持力层，桩长最大为15m，在施工过程中，容易因岩层而产生桩位偏移。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种小直径桩基础施工方法， 解决技术问题：现有技术中的桩基础易出现断桩以及桩位便宜的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种小直径桩基础施工方法，包括以下步 骤：

S1，采用人工造浆作泥浆护壁；

S2，先采用旋挖机第一直径的钻头挖至设定深度之后埋设护筒；然后使用 原钻杆，将第一直径的钻头更换为直径小于第一直径的钻头，旋挖至桩顶设计 标高处；最后采用直径小于第二直径的长螺旋钻头挖至桩底，且旋挖机的施工 过程采用隔一桩挖一桩的施工方法，以将施工时桩心间距设定为设计时的桩心 间距的两倍；

S3、换浆法进行清孔，且清孔后的泥浆指标满足：泥浆比重1.10～1.25， 粘度18～28Pa.s，含沙率＜2％，胶体率不小于98％；

S4，将多段导管依次连接之后安装在钻孔内；

S5，灌注水下混凝土，灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋设深度和填 充导管底部的需要；

S6，泥浆排放至泥浆池内处理后循环利用或清退出场；

S7，拆除护筒。

作为优选方案，所述步骤S1之前还包括依次的场地平整和测量定位的步 骤。

作为优选方案，所述步骤S2中，埋设护筒时，先挖去桩孔处杂填土，再将 护筒埋入土中；以桩中心为圆心，定位出护筒位置，施加压力将护筒埋入，其 中，护筒中心与桩位中心线偏差不应大于50mm。

作为优选方案，所述步骤S2中，埋设护筒呈之后还包括钻机就位的步骤， 钻机就位时，应使钻头中心、护筒中心和桩中心在同一铅垂线上，三心共线。

作为优选方案，所述步骤S4中，安装导管之前需对导管进行导管的水密试 验和接头抗拉试验。

作为优选方案，所述步骤S5中，混凝土灌注包括：

(1)采用测深锤检测砼的灌注高度；

(2)及时测量孔内和导管内混凝土面的高度，桩顶混凝土浇筑高度需高出桩顶 不超过500mm；

(3)混凝土灌注过程中要随机抽检坍落度，及时按规定制作试块；

(4)观察护筒内泥浆外溢情况；

(5)需保证孔内有足够的水头高度；

(6)当孔内混凝土面接近设计标高时，要及时估算运输车内或输送管内搅拌待 出的混凝土量，以及导管内超高部分和砼量与灌注所需砼量的差额；

(7)在混凝土灌注完毕前，适当增加砼灌注高度的测量次数；

(8)灌注完毕后，应缓慢提升最后一节导管，当其将要离开砼面时，振动导管。

作为优选方案，所述步骤S3中，清孔取样时分别自桩孔的顶、中、底分别 取样，以平均值为准。

作为优选方案，所述步骤S5中，第一次罐注所需混凝土量为：

V≥πD²/4(H₁+H₂)+πd²/4*h₁

式中：V---灌注首批砼所需数量；D---桩孔直径；H1---桩孔底至导管底端距离，一般为0.4M；H2---导管初次埋设深度；d---导管内径；h1---桩孔内砼达到埋设 深度H2时，导管内径柱平衡导管外(或泥浆)压力所需的高度。

作为优选方案，还包括步骤S8破桩头：承台或系梁基坑开挖后，将桩头多 余部分混凝土破除，破除的标准为一直至混凝土新鲜面为止，将桩头的松散层 清理干净，准备下一道工序的施工；

步骤S9，混凝土桩身强度达到设计的80％时，开挖基坑，凿除多余部分， 露出新鲜混凝土面，进行桩身检测，桩身检测利用无破损检测方法；检测合格 后，对桩基验收。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明实施例的小直径桩基础施工方法包括以下步骤：S1，采用人工造浆 作泥浆护壁；S2，先采用第一直径的钻头的旋挖机挖至设定深度之后埋设护筒； 然后使用原钻杆，将第一直径的钻头更换为直径小于第一直径的钻头，旋挖至 桩顶设计标高处；最后采用直径小于第二直径的长螺旋钻头挖至桩底，且旋挖 机的施工过程采用隔一桩挖一桩的施工方法，以将施工时桩心间距设定为设计 时的桩心间距的两倍；

S3、换浆法进行清孔，且清孔后的泥浆指标满足：泥浆比重1.10～1.25，粘度 18～28Pa.s，含沙率＜2％，胶体率不小于98％；S4，将多段导管依次连接之后 安装在钻孔内；S5，灌注水下混凝土，灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋 设深度和填充导管底部的需要；S6，泥浆排放至泥浆池内处理后循环利用或清 退出场；S7，拆除护筒。本申请依次采用第一直径的钻头的旋挖机、直径小于 第一直径的钻头、直径小于第二直径的长螺旋钻头的旋挖机挖至桩底，避免钻 机钻进过程中钻杆偏位及撞击桩孔的问题；且旋挖机的施工过程采用隔一桩挖 一桩的施工方法，以将施工时桩心间距设定为设计时的桩心间距的两倍，避免 桩基间距过小会改变土的侧向压应力，从而对在一定的范围内的桩产生挤压应 力，容易造成断桩的现象。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以 下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、 “底”等指示的方位或位置关系为基于所示的方位或位置关系，仅是为了便 于描述本发明和简化描述，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的限制。应当理 解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不 应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不 脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第 二”信息也可以被称为“第一”信息。

本申请的刚性桩基础采用旋挖钻机钻进成孔水下导管灌注法施工。施工工 艺流程：场地平整→测量定位→埋设护筒→钻机就位→钻孔和清孔→导管安装 →砼搅拌→运输→灌注水下混凝土→泥浆排放→拆除护筒及钻机移位→破桩头 →验收。

本发明优选实施例的一种小直径桩基础施工方法，其包括以下步骤：

首先，场地平整，因施工场地为杂填土，大部分较软，需提前准备钢板，路基板铺设行机路线，混凝土搅拌车的行车路线。

首先，场地平整，因施工场地为杂填土，大部分较软，需提前准备钢板， 路基板铺设行机路线，混凝土搅拌车的行车路线。

其次，测量定位，桩位测放要求误差控制在2cm以内。

具体的：

S1，采用人工造浆作泥浆护壁。

S2，先采用第一直径的钻头的旋挖机挖至设定深度之后埋设护筒；然后使 用原钻杆，将第一直径的钻头更换为直径小于第一直径的钻头，旋挖至桩顶设 计标高处；最后采用直径小于第二直径的长螺旋钻头挖至桩底，且旋挖机的施 工过程采用隔一桩挖一桩的施工方法，以将施工时桩心间距设定为设计时的桩 心间距的两倍；

钻孔过程采用人工造浆作泥浆护壁，用旋挖钻进。当钻至不同底层时，选 用不同的钻压。钻头、和钻速，保证成孔质量。钻机就位后进行调平，保证底 座和顶端平稳，保持在钻进过程中不产生位移和沉陷，钻机作业班分班连续作 业，做好钻进记录，记录与图纸提供的地质资料相对照记录。钻孔过程中注意 钻孔垂直度及钻孔的倾斜率，确保钻孔的质量达到设计和规范要求。钻孔过程 中，每台钻机均配备2名钻机机长，2名副手，确保桩基的钻孔施工能连续进 行。施工前和施工过程中，经常检查钻头直径，避免产生磨损严重以及坍孔现 象发生

以具体施工实施为例：护筒壁厚10mm，因空桩桩径扩大至800mm，且护 筒内径要比钻头直径大200—300mm，所以旋挖机先采用直径1000mm的钻头 下挖3-4m埋设护筒，顶面高出地面200mm。埋设护筒时，先挖去桩孔处杂填 土，再将护筒埋入土中。以桩为中心为圆心，定位出护筒位置，施加压力将护 筒埋入。护筒中心与桩位中心线偏差不应大于50mm。过程中检查是否垂直， 若发现偏斜及时纠正，就位后将护筒外侧用粘土回填压实，以防止护筒四周出 现漏水现象。

进一步的，先挖去桩孔处杂填土，再将护筒埋入土中；以桩中心为圆心， 定位出护筒位置，施加压力将护筒埋入，其中，护筒中心与桩位中心线偏差不 应大于50mm。埋设护筒时采用十字定位法埋设，即在距桩中心1.0--1.2m处， 呈垂直方向埋设四个控制桩，控制桩埋深不少于0.5m。用十字交叉等距定量的 方法避免桩位偏移。

步骤S2中，埋设护筒呈之后还包括钻机就位的步骤，钻机就位时，应使钻 头中心、护筒中心和桩中心在同一铅垂线上，三心共线；采用铅垂线检测，保 证护筒中心与桩中心在垂直方向上，钻机就位时，应使钻头中心，护筒中心和 桩中心在同一铅垂线上，三心共线，作为成孔的保证。就位好钻机，要充分固 定，防止位移造成孔位的偏移，孔的倾斜率<1％，孔位偏移≤5cm；保证成孔 满足规范要求，随时检查钻机支腿是否稳固，若发现位移，可用十字交叉等距 定量控制法快速进行校正。

进一步的，还包括钻机就位。就位时，钻头尖对准桩位，对位误差≤2.0cm 调整钻机平整稳固，保证主动钻杆垂直地面，即主杆垂直度偏差＜1％。

S3、换浆法进行清孔，且清孔后的泥浆指标满足：泥浆比重1.10～1.25， 粘度18～28Pa.s，含沙率＜2％，胶体率不小于98％。

清孔取样时分别自桩孔的顶、中、底分别取样，以平均值为准。桩底清孔， 清孔后需保证孔底的沉淀层厚度不大于设计或规范要求，摩擦桩桩底沉淀层厚 度不大于15㎝，嵌岩桩桩底沉渣厚度不大于5㎝。

S4，将多段导管依次连接之后安装在钻孔内；

在安装导管之前，需对灌注混凝土所需的导管提前进行各种检测试验。导 管的具体检测包括：导管的水密试验，接头抗拉试验。进行水密试验的水压不 应小于孔内水深1.3倍的压力。导管检测试验必须提前做，一是在成孔后可及 时进行混凝土的灌注，同时可防止灌注混凝土的过程中出现质量问题。

进一步的，导管采用Φ30cm导管，相邻导管之间采用丝扣连接，接头处加 设橡胶“O”型垫圈，导管下放必须居中，导管下口距离孔底300—500mm。导 管安装过程中，一定要将导管接口的螺旋接口旋紧，防止导管在混凝土中脱落； 同时记录导管安装的顺序，以便于控制导管的拆除。

S5，灌注水下混凝土，灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋设深度和填 充导管底部的需要；

其中，在灌注水下混凝土需进行混凝土的搅拌，具体搅拌站上料严格按配 合比进行，搅拌时间≥90S，确保混凝土和易性，坍落度控制在180—220mm， 并每根桩留置两组混凝土试块。标养试块由搅拌站留取，同条件试块在工地制 作。同条件试块制作完成放置在一个挖至地面下1.5m的深坑中，并在坑顶放置 草苫子进行保温，并按时浇水养护。搅拌完成混凝土输送车将混凝土运至现场 由泵车灌注。

进一步的，在混凝土灌注前，再次检测孔内沉淀厚度，如大于设计要求时， 须进行二次清孔，直到沉渣厚度≤10cm为止。二次清孔后，应立即进行水下砼 灌注工作，灌注水下砼采用提升导管法。

具体的，灌注水下混凝土的步骤还包括：砂浆要在混凝土之前，防止导管 口被骨料卡住，贮料斗的容积要等于或大于计算首批混凝土体积，混凝土吊斗 的贮量除了满足首批砼的数量要求外，还要求吊装方便，开启灵活，操作简单， 不漏浆。吊斗放料口距离漏斗的距离应以0.3-0.5m为宜。灌注砼前应对隔水栓 进行全面检查，检查内容有球式隔水栓距浆表面高度是否在30㎝左右，过球是 否方便，铁丝固定端是否牢靠，导线装置是否稳定。检查合格后，可进行首批 砼的灌注。

具体的，第一次批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋设深度(≥1.0M) 和填充导管底部的需要。

灌所需混凝土量为：

V≥πD²/4(H₁+H₂)+πd²/4*h₁

式中：V---灌注首批砼所需数量；D---桩孔直径；H1---桩孔底至导管底端距 离，一般为0.4M；H2---导管初次埋设深度；d---导管内径；h1---桩孔内砼达到 埋设深度H2时，导管内径柱平衡导管外(或泥浆)压力所需的高度，待贮料 斗内砼数量满足要求后，即可剪球使所有砼下落。

其中，为准确判断首批砼灌注的成败，须做到“看”、“听”、“测”相结合。 “看”是指观察孔内水头是否泛起和外溢，导管内砼下降是否顺畅，导管内砼 面是否低于孔内泥浆面(如果低于孔内泥浆面，说明导管下部已被埋住)，“听” 是指听导管内是否有漏水的声响，导管内砼下落时是否发出落差很大的隆隆声， 用手锤敲击导管时，是否发出空音，如果是则说明砼已顺利落下，并排除了导 管内的泥浆。“测”则是指用测绳量测孔内砼面和导管内砼面距孔口水面的距离， 以判断导管埋深和压力平衡情况。

更进一步的，步骤S5中，混凝土灌注还包括：

(1)采用测深锤检测砼的灌注高度；测锤应有适当的质量、容重和形状， 一般采用圆锥体，锤外壳可用钢板焊接或锌铁皮制成，锤内装砂或铅来调整其 容重(25KN/m3)。容重过大，测锤进入砼太深；容重过小，测锤接触不好完整 砼面，因此容重以稍大于砼容重为宜。测绳选用质轻、抗拉强度高及遇水不伸 缩的材料，需常对测绳进行校正，保证测试结果的准确性，检测方法主要依靠 手感和经验来判定测锤在砼内的位置，要使测锤位置在扰动砼和表面砼接触面 附近时读书，并效验读数的准确性，以防止误测，检测时宜靠近导管放锤，防 止测锤刮碰钢筋笼，致使检测失败。检测次数视灌注情况而定，在接近装桩顶 时，必须增加检测的次数。

(2)及时测量孔内和导管内混凝土面的高度，桩顶混凝土浇筑高度需高出 桩顶不超过500mm；现场需认真填写砼灌注记录表。根据导管在孔内的随机长 度，计算导管在砼中的埋深，并将埋深控制在2-6m之间。导管埋深超过上限 值或导管内砼外溢下降困难时，要提起导管并满足埋深的限制要求，卸下超过 需要高度的导管，将其刷洗干净后存放于备用处。

(3)混凝土灌注过程中要随机抽检坍落度，及时按规定制作试块。

(4)观察护筒内泥浆外溢情况；灌注时，泥浆应源源不断地流出孔外，否 则，应查明原因，及时采取相应的措施，防止通堵塞导管。

(5)需保证孔内有足够的水头高度(和成孔时要求相同)。灌注中，严禁 散落砼落入孔内，避免增加通面上的压力，给砼灌注带来不必要的困难。提升 导管时，应避免导管倾斜或刮碰钢筋笼。

(6)当孔内混凝土面接近设计标高时，要及时估算运输车内或输送管内搅 拌待出的混凝土量，以及导管内超高部分和砼量与灌注所需砼量的差额；以便 搅拌站提前做好供应计划，减少浪费。

(7)在混凝土灌注完毕前，适当增加砼灌注高度的测量次数；要防止因导 管提动过快造成夹泥。灌注末期，导管内砼压力减小，为保证桩头质量，应将 导管和漏斗提升3-4m增加压力差，确保桩头密度，且超灌不超过500mm。

(8)灌注完毕后，应缓慢提升最后一节导管，当其将要离开砼面时，振动 导管。以防砼上面的泥浆和沉淀物挤入导管所遗留的小孔内，造成桩心不密实 或夹泥，影响桩的质量。导管提出后，根据实际灌注的砼总量，反算扩孔率和 平均桩径，并记录原始记录。

S6，泥浆排放至泥浆池内处理后循环利用或清退出场。

S7，拆除护筒及钻机移位。在桩基混凝土灌注临近结束时，一定要控制好 灌注混凝土顶面距离护筒顶面的尺寸，以确保桩头混凝土的质量。灌注混凝土 结束后，在桩基混凝土未初凝前将护筒拔出。拆除护筒可采用钻机拔出，也可 采用吊车将护筒拔出。拆除护筒有两点要求：应将护筒垂直拔出，不可采用单 根钢丝绳将护筒倾斜着拔出；护筒要缓缓拔出，不可速度太快。桩基灌注混凝 土结束后，及时将钻机移到下一根桩基的桩位处，为桩基施工节省时间，尽可 能加快施工进度。

还包括步骤S8破桩头：承台或系梁基坑开挖后，将桩头多余部分混凝土破 除，破除的标准为一直至混凝土新鲜面为止，将桩头的松散层清理干净，准备 下一道工序的施工；破桩头时，控制桩顶标高，将桩头凿成凸面，方便桩顶冲 洗及与后浇混凝土的连接质量。

步骤S9，混凝土桩身强度达到设计的80％时，开挖基坑，凿除多余部分， 露出新鲜混凝土面，进行桩身检测，桩身检测利用无破损检测方法；检测合格 后，对桩基验收，检测合格后，请监理工程师对桩基验收，然后进行下部承台 的施工。

本申请依次采用第一直径的钻头的旋挖机、直径小于第一直径的钻头、直 径小于第二直径的长螺旋钻头的旋挖机挖至桩底，避免钻机钻进过程中钻杆偏 位及撞击桩孔的问题；且旋挖机的施工过程采用隔一桩挖一桩的施工方法，以 将施工时桩心间距设定为设计时的桩心间距的两倍，避免桩基间距过小会改变 土的侧向压应力，从而对在一定的范围内的桩产生挤压应力，容易造成断桩的 现象。旋挖机采用800mm，1000mm直径钻头以及600mm长螺旋钻头穿插施 工工艺，先采用1000mm直径钻头挖至3-4m安装护筒，使用原钻杆，更换直 径800mm钻头，扩大空桩直径，旋挖22-23m至桩顶设计标高处，最后采用直 径600mm长螺旋钻头挖至桩底。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替 换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种小直径桩基础施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，采用人工造浆作泥浆护壁；

S2，先采用旋挖机第一直径的钻头挖至设定深度之后埋设护筒；然后使用原钻杆，将第一直径的钻头更换为直径小于第一直径的钻头，旋挖至桩顶设计标高处；最后采用直径小于第二直径的长螺旋钻头挖至桩底，且旋挖机的施工过程采用隔一桩挖一桩的施工方法，以将施工时桩心间距设定为设计时的桩心间距的两倍；

S3、换浆法进行清孔，且清孔后的泥浆指标满足：泥浆比重1.10～1.25，粘度18～28Pa.s，含沙率＜2％，胶体率不小于98％；

S4，将多段导管依次连接之后安装在钻孔内；

S5，灌注水下混凝土，灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋设深度和填充导管底部的需要；

S6，泥浆排放至泥浆池内处理后循环利用或清退出场；

S7，拆除护筒。

2.如权利要求1所述的小直径桩基础施工方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括依次的场地平整和测量定位的步骤。

3.如权利要求1所述的小直径桩基础施工方法，其特征在于，所述步骤S2中，埋设护筒时，先挖去桩孔处杂填土，再将护筒埋入土中；以桩中心为圆心，定位出护筒位置，施加压力将护筒埋入，其中，护筒中心与桩位中心线偏差不应大于50mm。

4.如权利要求1所述的小直径桩基础施工方法，其特征在于，所述步骤S2中，埋设护筒呈之后还包括钻机就位的步骤，钻机就位时，应使钻头中心、护筒中心和桩中心在同一铅垂线上，三心共线。

5.如权利要求1所述的小直径桩基础施工方法，其特征在于，所述步骤S4中，安装导管之前需对导管进行导管的水密试验和接头抗拉试验。

6.如权利要求1所述的小直径桩基础施工方法，其特征在于，所述步骤S5中，混凝土灌注包括：

(1)采用测深锤检测砼的灌注高度；

(2)及时测量孔内和导管内混凝土面的高度，桩顶混凝土浇筑高度需高出桩顶不超过500mm；

(3)混凝土灌注过程中要随机抽检坍落度，及时按规定制作试块；

(4)观察护筒内泥浆外溢情况；

(5)需保证孔内有足够的水头高度；

(6)当孔内混凝土面接近设计标高时，要及时估算运输车内或输送管内搅拌待出的混凝土量，以及导管内超高部分和砼量与灌注所需砼量的差额；

(7)在混凝土灌注完毕前，适当增加砼灌注高度的测量次数；

(8)灌注完毕后，应缓慢提升最后一节导管，当其将要离开砼面时，振动导管。

7.如权利要求1所述的小直径桩基础施工方法，其特征在于，所述步骤S3中，清孔取样时分别自桩孔的顶、中、底分别取样，以平均值为准。

8.如权利要求1所述的小直径桩基础施工方法，其特征在于，所述步骤S5中，第一次罐注所需混凝土量为：

V≥πD²/4(H₁+H₂)+πd²/4*h₁

式中：V---灌注首批砼所需数量；D---桩孔直径；H1---桩孔底至导管底端距离，一般为0.4M；H2---导管初次埋设深度；d---导管内径；h1---桩孔内砼达到埋设深度H2时，导管内径柱平衡导管外(或泥浆)压力所需的高度。

9.如权利要求1所述的小直径桩基础施工方法，其特征在于，还包括步骤S8破桩头：承台或系梁基坑开挖后，将桩头多余部分混凝土破除，破除的标准为一直至混凝土新鲜面为止，将桩头的松散层清理干净，准备下一道工序的施工；

步骤S9，混凝土桩身强度达到设计的80％时，开挖基坑，凿除多余部分，露出新鲜混凝土面，进行桩身检测，桩身检测利用无破损检测方法；检测合格后，对桩基验收。