CN1986975A - 全套管大直径振动取土灌注桩施工方法 - Google Patents

全套管大直径振动取土灌注桩施工方法 Download PDF

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本发明公开了一种全套管大直径振动取土灌注桩施工方法，该方法以内、外套管为取土成孔设施，依托大激振力中、高频振动锤和加压及水润滑措施实现最大幅度增加沉管和取土器穿透地基土的能力，可使强风化岩以外的绝大部分地基土顺利进入管腔，避免沉管过程中造成挤土或形成土塞使套管难以沉入的现象，可确保长大于20米，直径800～2000的外套管一次性沉入地基中，大幅度提高了施工效率。取土可一次或分多次进行，待满足设计要求后放入钢筋笼并灌注混凝土，再通过振动锤拔出外管，从而实现大直径取土灌注桩。该工艺避免了挤土对周边建、构筑物及道路管线影响和泥浆对周边环境的污染，结合振动拔管可大幅度提高桩身混凝土的质量。

Description

全套管大直径振动取土灌注桩施工方法
一、技术领域
本发明涉及一种桩基施工方法，尤其是取土振动灌注桩施工方法。
二、背景技术
目前，各类工程中使用的桩基达数十种，根据施工工艺的不同，我国目前的主导桩型分为钻孔灌注桩、振动灌注桩、夯扩桩、人工挖孔桩、预应力管桩、预制方桩以及用于软基处理的各种柔性半柔性桩(如水泥搅拌桩与粉喷桩、砂石桩或碎石桩)等。就目前使用的各类主导桩型而言，存在如下问题：
(1)钻孔灌注桩常出现诸如断桩、缩颈、离析夹泥等质量问题，造成工程隐患；施工工艺复杂，施工时间较长，劳动力投入大；固体废弃物量大，环境污染严重；孔底沉渣不易排出与泥浆护壁留下了桩侧泥皮，由此大大降低了桩基的桩底反力与侧壁摩擦力，降低了桩基的承载力。
(2)预制方桩施工尽管质量较好控制，但必须在工厂预制，设备要求高；水泥标号与混凝土强度要求高，运输工作量大；静力压桩式施工设备笨重，场地要求高，设备运进运出难度大，移位困难，成本高；采用锤击式施工则振动大，桩头易打裂。
(3)振动灌注桩和夯扩桩均属于挤土施工，对前后桩和周边建筑物的安全性与稳定性影响大，而夯扩桩施工时因其振动与噪音还对周围环境有很大影响。
(4)人工挖孔桩由于存在安全隐患，和难以解决流泥、流砂问题在不少地区受到限制。
总之，以上各类桩基在桩基质量、对周围环境与建筑物的影响、施工安全性和工程造价等方面总存在这样或那样的问题。近年来，通过引进国外技术推出了全套管旋挖灌注桩和搓管冲抓取土灌注桩等，虽然解决了挤土和泥浆污染等问题，但这些设备价格高贵，施工成本高，功效也不高。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种桩基质量好、施工时对周围环境与建筑物无影响、施工高效安全和工程造价低的全套管大直径振动取土灌注桩施工方法。
为了实现以上目的，本发明全套管大直径振动取土灌注桩施工方法包括成孔和混凝土灌注两部分工序，该成孔工序以内、外套管为取土成孔设施，作为取土器的内套管其直径略小于外套管，内、外套管均采用全长钢套管；外套管和内套管在1000kN以上大激振力的中、高频振动锤作用下沉入地基土中；在内套管入土下沉过程中，通过安装在内套管内壁的水管对土体注水，以软化土体并减小土体与管壁摩擦阻力，使内套管的下沉阻力大幅度降低；成孔和混凝土桩的灌注施工步骤如下：
①高频振动打入外套管、内套管，土进入内套管；
②内套管沉至设计标高；
③高频振动拔出内套管，土与管一起提出；
④振动排土，清理孔内沉渣；
⑤吊放钢筋笼；
⑥浇注混凝土；
⑦高频振动拔出外套管；
⑧成桩。
上述全套管大直径振动取土灌注桩施工方法在地基土较松时，其施工步骤第一步为外套管和内套管同时通过高频振动打入，土进入内套管。
上述全套管大直径振动取土灌注桩施工方法在地基土较硬时，其施工步骤第一步为先高频振动打入外套管至设计标高，再高频振动打入内套管，土进入内套管。
上述全套管大直径振动取土灌注桩施工方法当地基土较硬时，在振动锤振动时对振动锤进行加压以增加内、外套管穿透地基土的能力。
当桩端土层较松散时，为防止砂、卵石、碎石和流泥状土从桩管内流出，利用内套管桩端的取土活叶，取土时关闭，卸土时打开。
以上技术方法由于采用大激振力中、高频振动锤和振动锤加压及水润滑技术措施，具有以下有益效果：
1、实现最大幅度地增加沉管和取土器穿透地基土的能力，可使强风化岩以外的绝大部分地基土顺利进入管腔，避免沉管过程中造成挤土或形成土塞使套管难以沉入的现象，可确保长大于20米，直径800～2000的外套管一次性沉入地基中。该工艺仅需一套设备就可完成沉入套管和取土等工序，设备效率高；根据桩架高度和桩径大小，该取土器一般可一次性取出20m左右的土柱，由于振动加水润滑大幅度减少了土体与管壁摩擦阻力，通过振动可轻松地将取土器中土柱排出，取土效率极高。因而采用该施工方法的工效比现有各类桩基施工方法均有成倍以上提高。
2、一方面内套管实现振动快速取土，避免了挤土；另一方面，中、高频振动锤又属于环保型振动设备，因而对周边建、构筑物及道路管线影响小，并避免了泥浆对周边环境的污染。
3、由于采用全长钢套管可避免出现流泥、流砂等问题，并基本上可以保证绝大部分地基土层实现干作业灌注混凝土，结合振动拔管可大幅度提高桩身混凝土的质量。
4、取土器结构简单，其它设备均为现有设备，施工操作非常方便。
四、附图说明
图1是本发明全套管大直径振动取土灌注桩施工方法内、外套管同时下沉的施工流程图；
图2是本发明全套管大直径振动取土灌注桩施工方法外套管先于内套管下沉的施工流程图；
五、具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：本发明全套管大直径振动取土灌注桩施工方法包括成孔和混凝土灌注两部分工序，该成孔工序以内、外套管为取土成孔设施，作为取土器的内套管4与外套管3之间的间隙为5-15mm，内、外套管均采用全长钢套管；外套管3和内套管4通过夹持器2在1000kN以上大激振力的中、高频振动锤1作用下沉入地基土中；在内套管4入土下沉过程中，通过安装在内套管内壁的水管对土体注水，以软化土体并减小土体与管壁摩擦阻力，使内套管的下沉阻力大幅度降低。如图1所示，成孔和混凝土桩的灌注施工步骤如下：
①因地基土较松，外套管3和内套管4同时通过高频振动打入，土进入内套管4；
②内套管4沉至设计标高；
③高频振动拔出内套管4，土与管一起提出；
④振动排土，清理孔内沉渣；
⑤吊放钢筋笼；
⑥浇注混凝土；
⑦高频振动拔出外套管3；
⑧成桩。
因桩端土层较松散，为防止砂、卵石、碎石和流泥状土从桩管内流出，利用在内套管桩端加装的取土活叶，取土时关闭，卸土时打开。
实施例2：本发明全套管大直径振动取土灌注桩施工方法包括成孔和混凝土灌注两部分工序，该成孔工序以内、外套管为取土成孔设施，作为取土器的内套管4与外套管3之间的间隙为5-15mm，内、外套管均采用全长钢套管；外套管3和内套管4通过夹持器2在1000kN以上大激振力的中、高频振动锤1作用下沉入地基土中；在振动锤振动时对振动锤1进行加压以增加内、外套管穿透地基土的能力；在内套管4入土下沉过程中，通过安装在内套管内壁的水管对土体注水，以软化土体并减小土体与管壁摩擦阻力，使内套管4的下沉阻力大幅度降低。如图2所示，成孔和混凝土桩的灌注施工步骤如下：
①-1：因地基土较硬，先高频振动打入外套管3至设计标高，
①-2：再高频振动打入内套管4，土进入内套管4；
②内套管4沉至设计标高；
③高频振动拔出内套管4，土与管一起提出；
④振动排土，清理孔内沉渣；
⑤吊放钢筋笼；
⑥浇注混凝土；
⑦高频振动拔出外套管；
⑧成桩。
在实际作业时，可根据具体情况作如下选择：
1、地基土较硬时，先高频振动打入外套管3至设计标高，再高频振动打入内套管4；地基土较松时，外套管3和内套管4同时通过高频振动打入。
2、若因桩端土层较松散，为防止砂、卵石、碎石和流泥状土从桩管内流出，可利用在内套管桩端加装的取土活叶，取土时关闭，卸土时打开。
3、取土可一次或分多次进行。
4、如果需要嵌岩则可选用潜孔锤或冲孔锤等工具实施嵌岩，待满足设计要求后放入钢筋笼。
5、根据地下水情况确定是否采用水下灌注混凝土或抽水后干作业灌注混凝土，最后通过振动锤拔出外套管3，从而实现大直径取土灌注桩。

Claims (5)

1、一种全套管大直径振动取土灌注桩施工方法，它包括成孔和混凝土灌注两部分工序，其特征是：该成孔工序以内、外套管为取土成孔设施，作为取土器的内套管(4)其直径略小于外套管(3)，内、外套管均采用全长钢套管；外套管(3)和内套管(4)通过夹持器(2)在1000kN以上大激振力的中、高频振动锤(1)作用下沉入地基土中；在内套管(4)入土下沉过程中，通过安装在内套管内壁的水管对土体注水，以软化土体并减小土体与管壁摩擦阻力，使内套管(4)的下沉阻力大幅度降低；成孔和混凝土桩的灌注施工步骤如下：
①高频振动打入外套管(3)、内套管(4)，土进入内套管(4)；
②内套管(4)沉至设计标高；
③高频振动拔出内套管(4)，土与管一起提出；
④振动排土，清理孔内沉渣；
⑤吊放钢筋笼；
⑥浇注混凝土；
⑦高频振动拔出外套管(3)；
⑧成桩。
2、根据权利要求1所述全套管大直径振动取土灌注桩施工方法，其特征是：当地基土较松时，所述施工步骤①为外套管(3)和内套管(4)同时通过高频振动打入，土进入内套管(4)。
3、根据权利要求1所述全套管大直径振动取土灌注桩施工方法，其特征是：当地基土较硬时，所述施工步骤①为先高频振动打入外套管(3)至设计标高，再高频振动打入内套管(4)，土进入内套管(4)。
4、根据权利要求1或3所述全套管大直径振动取土灌注桩施工方法，其特征是：当地基土较硬时，在振动锤振动时对振动锤(1)进行加压以增加内、外套管穿透地基土的能力。
5、根据权利要求1或2或3所述全套管大直径振动取土灌注桩施工方法，其特征是：当桩端土层较松散时，利用内套管桩端的取土活叶，取土时关闭，卸土时打开，以防止砂、卵石、碎石和流泥状土从桩管内流出。
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