CN115627777A - 基于大粒径矿渣回填层的pc组合桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种基于大粒径矿渣回填层的PC组合桩施工方法，在施工过程中，先对待施工区进行预处理，在场地满足施工要求后，将套管与潜孔钻机的潜孔锤对位安装，使用潜孔锤带动套管向下进行钻进成孔，套管跟随潜孔锤同步向下直至成孔的深度达到预设深度为止，此时将潜孔钻机移位，向套管内回填素土，待回填部位的素土结构稳定后拔除套管，进而在回填部位的素土区域打设PC组合桩，一直重复上述步骤直至待施工区均打设完成PC组合桩，进而形成围护结构。如此，先利用潜孔钻机带动套管成孔，回填素土后再进行PC组合桩的打设，无需对大粒径矿渣回填层整体开挖置换，缩短工程量，工期短，操作方便，施工工艺简单，对周边环境影响小，产生良好的经济效益。

Description

基于大粒径矿渣回填层的PC组合桩施工方法

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，特别涉及一种基于大粒径矿渣回填层的PC组合桩施工方法。

背景技术

对于沿海地区，较多项目会涉及到由填海造地形成的地质条件，在这种情况下，通常会涉及到采用大粒径矿渣回填形成的复杂回填层，这种地质结构松散，渗透性强，地下水位受大气降水和潮起潮落影响较大，而在水利工程建设中，为保护地下主体结构施工和基坑周边环境的安全，需要在基坑侧壁构建良好的止水结构，以保证基坑施工的安全性。

其中，PC组合桩是将无缝钢管与拉森钢板桩组合使用形成各种截面的围护结构，具有施工速度快、可回收利用、不产生泥浆、止水效果好、结构稳定、造价低等优点，适用于基坑工程的支护结构。现有的PC组合桩施工主要采用振动法，该种方法适用于粉土、砂土、黏性土、淤泥质土等地质条件，但对于超厚大粒径矿渣形成的回填区域，由于回填层内大粒径矿渣较多，无法进行直接打设或引孔难度大，同时形成的松散结构在引孔过程中易发生塌孔。

目前，针对大粒径矿渣形成的地质条件下的PC组合桩施工，主要的技术路线是对地下障碍物进行清除，常用的障碍物清除方法是整体开挖置换，在待施工区直接放坡开挖清除，但是整体开挖置换工程量大，工期长，设备投入多，工序繁琐，经济效益低。

发明内容

本申请提供了一种基于大粒径矿渣回填层的PC组合桩施工方法，用于在PC组合桩施工过程中，无需对大粒径矿渣回填层整体开挖置换，缩短工程量，施工工艺简单，对周边环境影响小，能够产生良好的经济效益。

本发明的技术方案如下：

一种基于大粒径矿渣回填层的PC组合桩施工方法，包括以下步骤：

预处理，根据施工要求对待施工区进行预处理，所述待施工区包括大粒径矿渣回填层；

套管跟进潜孔钻机成孔，将潜孔钻机的工作位置移动至待施工区，将潜孔钻机的潜孔锤与套管对位安装，使用潜孔锤带动套管向下进行成孔，套管向下成孔的深度至预设深度为止；

潜孔钻机移位，成孔完成后将潜孔钻机移位；

回填素土，向套管内回填素土；

拔除套管，待回填部位的素土稳定后，拔除套管；

打设PC组合桩，打设PC组合桩至素土内；

重复上述施工步骤直至待施工区域均打设PC组合桩，形成围护结构。

进一步地，所述预处理的步骤具体包括：

平整场地，将待施工区的场地进行整平压实；

桩位放样，使用全站仪对待施工区的转角位置的PC组合桩桩位中心进行放样，撒白灰连接各转角位置的桩位形成桩位线，以确定桩位走向。

进一步地，所述套管跟进潜孔钻机成孔的步骤具体包括：

将潜孔钻机的工作位置移动至待施工区，将潜孔钻机的潜孔锤与套管对位安装；

将潜孔钻机的潜孔锤的钻头对准桩位，调整潜孔锤的钻头与桩位中心重合，并调整潜孔锤及套管处于竖直状态；

使用潜孔锤带动套管向下进行成孔，套管成孔的深度至预设深度为止。

进一步地，所述潜孔钻机的潜孔锤为风动潜孔锤，所述潜孔钻机还包括螺旋杆及减振器，所述螺旋杆和所述减振器均与所述风动潜孔锤连接，所述套管位于所述风动潜孔锤与所述螺旋杆连接的一侧，以跟随所述风动潜孔锤同步运动。

进一步地，所述使用潜孔锤带动套管向下进行成孔的步骤具体包括：

当为潜孔锤提供风压的空压机气压达到预定压力时，潜孔锤上下振动并在螺旋杆旋转作用下冲击大粒径矿渣回填层；

套管跟随潜孔锤向下进入大粒径矿渣回填层至预设深度为止。

进一步地，所述潜孔锤上下振动的步骤具体包括：

所述潜孔锤向下匀速慢进，在匀速慢进过程中遇到的阻力超过预设阻力时向上提升，提升距离包括0.3-0.5米。

进一步地，所述套管跟随潜孔锤向下进入大粒径矿渣回填层至预设深度为止的步骤具体包括：

套管跟随潜孔锤向下钻进深度达到第一深度时，提升螺旋杆进行第一次排除孔内钻渣；

套管跟随潜孔锤向下钻进深度达到第二深度时，提升螺旋杆进行第二次排除孔内钻渣；

重复上述动作直至钻进深度达到预设深度为止，其中，所述第一深度小于第二深度。

进一步地，所述排除孔内钻渣的步骤具体包括：

当空压机气压达到12Mpa或24Mpa时，气压清孔预设时间，所述预设时间为1-2分钟。

进一步地，所述拔除套管的步骤具体包括：

使用起重机配合振动锤将套管拔出，其中，先开启振动锤振动至少1分钟后再起吊拔管，起拔速度控制在≤2米/分钟。

进一步地，所述打设PC组合桩的步骤具体包括：

定位放线，使用全站仪对回填部位的PC组合桩桩位中心进行放样，撒白灰确定桩位走向；

安装导架，在回填部位的预设位置安装导架，以对打桩路径进行引导；

打桩，使用振动打拔机将PC组合桩垂直下压打设至对应的桩位处。

本发明的有益效果如下：

本发明的一种基于大粒径矿渣回填层的PC组合桩施工方法，在施工过程中，先对待施工区进行预处理，在场地满足施工要求后，将套管与潜孔钻机的潜孔锤对位安装，使用潜孔锤带动套管向下进行钻进成孔，套管跟随潜孔锤同步向下直至成孔的深度达到预设深度为止，此时将潜孔钻机移位，向套管内回填素土，待回填部位的素土结构稳定后拔除套管，进而在回填部位的素土区域打设PC组合桩，一直重复上述步骤直至待施工区均打设完成PC组合桩，进而形成围护结构。如此，先利用潜孔钻机带动套管成孔，回填素土后再进行PC组合桩的打设，无需对大粒径矿渣回填层整体开挖置换，缩短工程量，工期短，操作方便，施工工艺简单，对周边环境影响小，施工灵活，缩短施工周期，能够产生良好的经济效益。

附图说明

图1是本发明的PC组合桩施工方法的潜孔钻机成孔的示意图；

图2是本发明的PC组合桩施工方法的回填素土的示意图；

图3是本发明的PC组合桩施工方法的潜孔钻机移位成孔的示意图；

图4是本发明的PC组合桩施工方法的待施工区回填素土完成的示意图；

图5是本发明的PC组合桩施工方法的打设PC组合桩的示意图；

图6是本发明的PC组合桩施工方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参考图1至图6，本实施例提供的一种基于大粒径矿渣回填层的PC组合桩施工方法，包括以下步骤：

S110预处理，根据施工要求对待施工区进行预处理，待施工区包括大粒径矿渣回填层。大粒径矿渣回填层指的是在填海造地时形成的地质结构，矿渣的尺寸偏大，且大部分矿渣的直径在1米以上，矿渣可以理解为石块之类的硬质结构。根据现场各设备施工要求对场地预处理，保证施工环境符合作业要求。

S120套管10跟进潜孔钻机20成孔，将潜孔钻机20的工作位置移动至待施工区，将潜孔钻机20的潜孔锤22与套管10对位安装，使用潜孔锤22带动套管10向下进行成孔，套管10向下成孔的深度至预设深度为止。潜孔锤22向下对大粒径矿渣回填层钻进开孔，位于潜孔锤22后侧的套管10则同步跟随潜孔锤22前进，进而套管10深入潜孔锤22所成的孔洞40内，防止孔发生坍塌。预设深度包括穿透大粒径矿渣回填层的深度或者潜孔锤22无法继续向下钻进为止，通常该预设深度不小于20米。

具体地，潜孔钻机20可包括螺旋杆24、减振器及潜孔锤22，潜孔锤22设有上动刀头及下动刀头，本实施例的潜孔锤22采用的是风动潜孔锤22，在空压机提供的气动压力作用下驱动风动潜孔锤22进行工作钻孔，螺旋杆24和减振器均与风动潜孔锤22连接，螺旋杆24旋转来带动风动潜孔锤22的上下移动，减振器则可减缓潜孔锤22的钻头工作过程中的所带来的振动，保持机器的正常运转及运行路径的精度，将套管10位于风动潜孔锤22与螺旋杆24连接的一侧，使得套管10套设于螺旋杆24周围，以跟随风动潜孔锤22同步运动。

S1310潜孔钻机20移位，成孔完成后将潜孔钻机20移位。所成的孔洞40由套管10护壁，待成孔完成后即可将潜孔钻机20移位至下一个施工位继续进行成孔作业，如图3所示。

S140回填素土30，向套管10内回填素土30。

S150拔除套管10，待回填部位的素土30稳定后，拔除套管10。

S160打设PC组合桩50，打设PC组合桩50至素土30内。其中，PC组合桩50包括钢管(钢板)桩52和拉森钢板桩54组合，可形成各种截面的围护结构。

S170重复上述施工步骤直至待施工区域均打设PC组合桩50，形成围护结构。其中，为便于PC组合桩50的打设以及各项高效进行，可先安排潜孔钻机20移位依次进行成孔作业，与此同时重复回填及拔除套管10，直至形成一定区域的素土30地质环境后，如图6所示，再完成打设PC组合桩50的动作。

如此，在施工过程中，先对待施工区进行预处理，在场地满足施工要求后，将套管10与潜孔钻机20的潜孔锤22对位安装，使用潜孔锤22带动套管10向下进行钻进成孔，套管10跟随潜孔锤22同步向下直至成孔的深度达到预设深度为止，此时将潜孔钻机20移位，向套管10内回填素土30，待回填部位的素土30结构稳定后拔除套管10，进而在回填部位的素土30区域打设PC组合桩50，一直重复上述步骤直至待施工区均打设完成PC组合桩50，进而形成围护结构。先利用潜孔钻机20带动套管10成孔，回填素土30后再进行PC组合桩50的打设，无需对大粒径矿渣回填层整体开挖置换，缩短施工周期，操作方便，仅需在场地上组装潜孔钻机20，施工工艺简单，能够产生良好的经济效益。相较整体清障，本施工方法是采用局部成孔打设PC组合桩50，对周边环境影响小，产生的扬尘小，对周边道路及管线影响小，具有良好的操作效益、经济效益以及社会效益。

作为较佳的实施方式，S110预处理的步骤具体包括：

平整场地，将待施工区的场地进行整平压实。大粒径矿渣回填层的场地表面存在不平整或松散区域，在施工前对待施工区进行整平压实，在机械设备操作区域铺设钢板，以保证设备就位，精准平稳操作。具体设备如下述的潜孔钻机、空压机等。

桩位放样，使用全站仪对待施工区的转角位置的PC组合桩桩位中心进行放样，撒白灰连接各转角位置的桩位形成桩位线，以确定桩位走向。全站仪，即全站型电子测距仪，是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。放样是将一个二维形体对象作为沿某个路径的剖面，而形成复杂的三维对象。同一路径上可在不同的段给予不同的形体。我们可以利用放样来实现很多复杂模型的构建。工程上用于把图纸上的方案“搬挪”到实际现场。

如此，在潜孔钻机施工之前，对待施工场地进行预处理，具体包括场地品质以及场地定位放线，一方面保证场地施工设备能够平稳操作，另一方面提前根据规划进行定位放线，保证施工点位的精准度，且有序进行，保证施工质量，提升施工效率。

作为较佳的实施方式，S120套管10跟进潜孔钻机20的步骤具体包括：

将潜孔钻机20的工作位置移动至待施工区，将潜孔钻机20的潜孔锤22与套管10对位安装。待潜孔钻机20设备检修合格就位后，方可进行下一步骤。其中，套管10的长度可根据现场PC组合桩50的埋深来配制。

将潜孔钻机20的潜孔锤22的钻头对准桩位，调整潜孔锤22的钻头与桩位中心重合，并调整潜孔锤22及套管10处于竖直状态。通过对潜孔锤22的钻头的垂直度进行校正，保证成孔的垂直度。

使用潜孔锤22带动套管10向下进行成孔，套管10成孔的深度至预设深度为止。

如此，对潜孔钻机20在工作前进行检修到位，并对潜孔锤22的垂直度校正，确保所成的孔洞40竖直，也避免在成孔中因偏移中心发生阻力增大或成孔失败的情况，保证施工质量。

作为较佳的实施方式，使用潜孔锤22带动套管10向下进行成孔的步骤具体包括：

当为潜孔锤22提供风压的空压机气压达到预定压力时，潜孔锤22上下振动并在螺旋杆24旋转作用下冲击大粒径矿渣回填层。该预定压力可以为12Mpa及以上，以确保提供足够的动力进行钻孔作业。

套管10跟随潜孔锤22向下进入大粒径矿渣回填层至预设深度为止。

如此，潜孔锤22通过上下振动的方式来成孔，有效减缓对大粒径矿渣施工的钻孔难度。

作为较佳的实施方式，为避免潜孔锤22在钻孔过程中发生损坏，也保证钻孔的顺利进行，潜孔锤22上下振动的步骤具体包括：

潜孔锤22向下匀速慢进，在匀速慢进过程中遇到的阻力超过预设阻力时向上提升，提升距离包括0.3-0.5米。

作为较佳的实施方式，套管10跟随潜孔锤22向下进入大粒径矿渣回填层至预设深度为止的步骤具体包括：

套管10跟随潜孔锤22向下钻进深度达到第一深度时，提升螺旋杆24进行第一次排除孔内钻渣。第一深度可以为10-12米。

套管10跟随潜孔锤22向下钻进深度达到第二深度时，提升螺旋杆24进行第二次排除孔内钻渣。第二深度可以为20米及以上。

重复上述动作直至钻进深度达到预设深度为止，其中，第一深度小于第二深度。

如此，在钻孔过程中，定期对套管10内的钻渣进行清理，可通过旋转螺旋杆24向上运动的方式，将套管10内的钻渣清理出来，施工便捷，也有助于在达到预设深度后，潜孔锤22不受钻渣阻力影响，能够从套管10内移除。

作为较佳的实施方式，排除孔内钻渣的步骤具体包括：

当空压机气压达到12Mpa或24Mpa时，气压清孔预设时间，预设时间为1-2分钟。利用空压机的气压将钻渣清理出来，无需新增额外清除设备，操作便利。

作为较佳的实施方式，拔除套管10的步骤具体包括：

使用起重机配合振动锤将套管10拔出，其中，先开启振动锤振动至少1分钟后再起吊拔管，起拔速度控制在≤2米/分钟。

如此，有效保证回填部位的素土30结构稳定，不受套管10拔出的影响而发生松散。在其他实施方式中，也可采用打拔机将套管10拔出。

作为较佳的实施方式，打设PC组合桩50的步骤具体包括：

定位放线，使用全站仪对回填部位的PC组合桩50桩位中心进行放样，撒白灰确定桩位走向。

安装导架，在回填部位的预设位置安装导架，以对打桩路径进行引导。有利于保证打桩轴线位置的正确和竖直度，控制桩的打入精度，防止PC组合桩50的屈曲变形，提高PC组合桩50的贯入能力。具体地，该导架具有一定的刚度和坚固性，满足施工强度。待PC组合桩50打桩完成后再拆除导架。

打桩，使用振动打拔机将PC组合桩50垂直下压打设至对应的桩位处。先用振动打拨机将所需的钢管(板)桩夹住吊运至桩位点，垂直下压打设。

如此，在回填素土30后，将大粒径矿渣回填层的局部置换成的适合PC组合桩施工的地质环境，在打桩之前再次进行定位放线，保证PC组合桩的桩位精准性，提高打桩的精度。

作为较佳的实施方式，打桩的步骤之前还包括：

检查PC组合桩50是否合格，如否，则需对该PC组合桩50进行修整或更换。

具体可包括检查PC组合桩50的连接锁扣位是否存在锈蚀；检查PC组合桩50的结构是否存在严重变形。

如此，对PC组合桩50的各钢管(板)桩52和拉森钢板桩54进行逐根检查，剔除连接锁扣位有锈蚀、变形严重的钢管(板)桩，待修正合格后方可使用，如修整不合格的则禁止使用，保证所形成的围护结构的稳固可靠。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.基于大粒径矿渣回填层的PC组合桩施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

预处理，根据施工要求对待施工区进行预处理，所述待施工区包括大粒径矿渣回填层；

套管跟进潜孔钻机成孔，将潜孔钻机的工作位置移动至待施工区，将潜孔钻机的潜孔锤与套管对位安装，使用潜孔锤带动套管向下进行成孔，套管向下成孔的深度至预设深度为止；

潜孔钻机移位，成孔完成后将潜孔钻机移位；

回填素土，向套管内回填素土；

拔除套管，待回填部位的素土稳定后，拔除套管；

打设PC组合桩，打设PC组合桩至素土内；

重复上述施工步骤直至待施工区域均打设PC组合桩，形成围护结构。

2.根据权利要求1所述的基于大粒径矿渣回填层的PC组合桩施工方法，其特征在于，所述预处理的步骤具体包括：

平整场地，将待施工区的场地进行整平压实；

桩位放样，使用全站仪对待施工区的转角位置的PC组合桩桩位中心进行放样，撒白灰连接各转角位置的桩位形成桩位线，以确定桩位走向。

3.根据权利要求2所述的基于大粒径矿渣回填层的PC组合桩施工方法，其特征在于，所述套管跟进潜孔钻机成孔的步骤具体包括：

将潜孔钻机的工作位置移动至待施工区，将潜孔钻机的潜孔锤与套管对位安装；

将潜孔钻机的潜孔锤的钻头对准桩位，调整潜孔锤的钻头与桩位中心重合，并调整潜孔锤及套管处于竖直状态；

使用潜孔锤带动套管向下进行成孔，套管成孔的深度至预设深度为止。

4.根据权利要求3所述的基于大粒径矿渣回填层的PC组合桩施工方法，其特征在于，所述潜孔钻机的潜孔锤为风动潜孔锤，所述潜孔钻机还包括螺旋杆及减振器，所述螺旋杆和所述减振器均与所述风动潜孔锤连接，所述套管位于所述风动潜孔锤与所述螺旋杆连接的一侧，以跟随所述风动潜孔锤同步运动。

5.根据权利要求4所述的基于大粒径矿渣回填层的PC组合桩施工方法，其特征在于，所述使用潜孔锤带动套管向下进行成孔的步骤具体包括：

当为潜孔锤提供风压的空压机气压达到预定压力时，潜孔锤上下振动并在螺旋杆旋转作用下冲击大粒径矿渣回填层；

套管跟随潜孔锤向下进入大粒径矿渣回填层至预设深度为止。

6.根据权利要求5所述的基于大粒径矿渣回填层的PC组合桩施工方法，其特征在于，所述潜孔锤上下振动的步骤具体包括：

所述潜孔锤向下匀速慢进，在匀速慢进过程中遇到的阻力超过预设阻力时向上提升，提升距离包括0.3-0.5米。

7.根据权利要求6所述的基于大粒径矿渣回填层的PC组合桩施工方法，其特征在于，所述套管跟随潜孔锤向下进入大粒径矿渣回填层至预设深度为止的步骤具体包括：

套管跟随潜孔锤向下钻进深度达到第一深度时，提升螺旋杆进行第一次排除孔内钻渣；

套管跟随潜孔锤向下钻进深度达到第二深度时，提升螺旋杆进行第二次排除孔内钻渣；

重复上述动作直至钻进深度达到预设深度为止，其中，所述第一深度小于第二深度。

8.根据权利要求7所述的基于大粒径矿渣回填层的PC组合桩施工方法，其特征在于，所述排除孔内钻渣的步骤具体包括：

当空压机气压达到12Mpa或24Mpa时，气压清孔预设时间，所述预设时间为1-2分钟。

9.根据权利要求6所述的基于大粒径石块回填层的PC组合桩施工方法，其特征在于，所述拔除套管的步骤具体包括：

使用起重机配合振动锤将套管拔出，其中，先开启振动锤振动至少1分钟后再起吊拔管，起拔速度控制在≤2米/分钟。

10.根据权利要求6所述的基于大粒径石块回填层的PC组合桩施工方法，其特征在于，所述打设PC组合桩的步骤具体包括：

定位放线，使用全站仪对回填部位的PC组合桩桩位中心进行放样，撒白灰确定桩位走向；

安装导架，在回填部位的预设位置安装导架，以对打桩路径进行引导；

打桩，使用振动打拔机将PC组合桩垂直下压打设至对应的桩位处。

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