一种珊瑚砂地基中灌注桩的成桩方法与流程

本发明涉及一种桩基施工方法，特别涉及一种在珊瑚礁砂地基中的成桩方法。

背景技术：

珊瑚礁是造礁石珊瑚群体死亡后的遗骸经过漫长的地质作用形成的岩土体，主要成分为碳酸钙。我国现代珊瑚礁主要分布在南海诸岛以及北部沿岸，南海的岛礁基本上由珊瑚礁构成。珊瑚礁几乎是我国在南海唯一的陆地国土类型，我国目前在南海所有的军事、渔政设施无一不例外地都建在珊瑚礁上。

桩基是指由桩和连接桩顶的桩承台(简称承台)组成的深基础或由柱与桩基连接的单桩基础。桉施工方法分类主要包括预制桩和现浇桩。预制桩是在工厂或施工现场制成的各种材料、各种形式的桩(如木桩、混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢桩等)，用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中。现浇桩又叫灌注桩，是指直接在设计桩位的地基上成孔，在孔内放置钢筋笼或不放钢筋，后在孔内灌注混凝土而成桩。

灌注桩具有承载力高、沉降量小且较均匀及防腐性能好的特点，可以应用于各种工程地质条件和各种类型的工程。灌注桩桩长、桩距可灵活调整，造价较钢桩、预制桩低。然而，大量的试验和工程实例证明：珊瑚礁砂具有易破碎、多空隙、高压缩等特性，结构破坏后不易恢复，加上海水介质的影响，导致桩侧摩阻力和桩端阻力降低甚至消失，承载力可能丧失。人们首次对钙质砂的工程性质产生重视是在1968年，在伊朗Lavan石油平台建设过程中，直径约1m的桩在穿过约8m的胶结程度良好的地层后，自由下落约15m。在钙质砂地基中成桩，由于钙质砂在很小的应力小就会发生颗粒破碎，因此不论是打入桩还是灌注桩，由于对钙质砂地基土的扰动，桩周钙质砂颗粒破碎、应力松弛，成桩后桩侧摩阻力和桩端阻力都会弱化，使桩基承载力降低。因此，基于常规地基材料的桩基础在珊瑚礁砂中是不适用的。

在珊瑚岛礁上施工灌注桩还有一个难题，就是岛礁上地下水位较高，且珊瑚礁砂渗透性大，在珊瑚砂中钻孔时地下水很快渗入桩孔，不仅使桩孔坍塌，还影响混凝土的浇筑质量。珊瑚岛礁地区的地下水为海水，具有腐蚀性，对桩身质量不利。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决珊瑚礁砂场地上由于钻孔造成的珊瑚礁砂破碎的技术问题，以及由于珊瑚礁砂破碎造成灌注桩的侧摩阻力和桩端阻力降低的技术问题以及地下水问题，提供一种在珊瑚礁砂中钻孔灌注桩的成桩方法。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种珊瑚礁上超前灌注桩的施工方法，包括以下步骤：

1)预先钻孔：在珊瑚礁上预设钻孔灌注桩的桩位；在预设的桩位上钻进1个或多个超前钻孔；所述超前钻孔的直径为10～20cm；所述超前钻孔的深度超过设计桩长1～2m；

2)下放注浆管：将注浆管放入所述超前钻孔中，注浆管下端注浆管的管壁预设注浆孔，注浆管底部距离钻孔底部10～30cm。

3)注浆施工：安装注浆管具，向注浆管内泵送浆液；边注浆边上拔注浆管，直至注浆管完全取出；注入的浆液选自普通水泥浆液、膨胀水泥砂浆或高聚物材料；浆液渗透到超前钻孔周围的钙质砂土中，浆液凝固后，形成浆液加固区；

4)成孔钻进：

在所述的浆液加固区钻孔，即在所述的预设桩位的中心位置形成桩孔；桩孔深度达到钻孔灌注桩的设计桩长；由于浆液已形成浆固区，且浆固区范围大于桩孔范围，因此钻桩孔过程中不需要采用护壁措施，桩孔中也不会有地下水渗入；

5)钢筋笼放置及导管安放：向桩孔中放入预制钢筋笼，在桩孔中放置1～2根混凝土导管；

6)混凝土灌注：通过所述混凝土导管向桩孔中灌注混凝土，形成钻孔灌注桩。

本发明的优点和效果在于：珊瑚礁砂地基采用预处理，通过高聚物或膨胀砂浆先形成一定范围的加固区，然后在该加固区再钻孔成桩，防止了因钙质砂颗粒破损导致桩基侧阻力和端阻力的损失，桩体承载力高。

注入高聚物或者膨胀砂浆，形成的加固区完全与周围海水隔绝，可在浆液加固区安全施工桩孔，地下海水不会渗入，成桩质量好。

本发明原理简单易懂，操作简便，成本低廉，能有效的提高桩侧摩阻力和桩底承载力，是一种珊瑚礁上钻孔灌注桩的经济高效实用的方法。

附图说明

图1超前钻灌注桩施工示意图

图2注浆管位置示意图

图中：1—浆液泵送设备；2—地下水位；3—注浆管；4—注浆孔；5—浆固区；6—钢筋笼；7—灌注桩。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

本实施例公开一种珊瑚礁上超前灌注桩的施工方法，包括以下步骤：

1)预先钻孔：在珊瑚礁上预设钻孔灌注桩的桩位；参见图1的a部分，在预设的桩位上钻进1个或多个超前钻孔；若只有1个超前钻孔，该孔位于预设的桩位中心(参见图2的g部分)。当所需浆固区横截面积较大时，可考虑多根注浆管注浆加固，即需要多个超前钻孔，这些孔包围预设的桩位中心(参见图2的h和i部分)。

所述超前钻孔的直径为10～20cm；所述超前钻孔的深度超过设计桩长(钻孔灌注桩的桩长)1～2m；

优选地，钻孔时，把开孔直径设置为110mm，钻至设计孔深。

2)下放注浆管：将注浆管放入所述超前钻孔中，注浆管下端注浆管管壁预设注浆孔，注浆孔呈梅花形交错排列，注浆管底部距离钻孔底部10～30cm。

3)注浆施工：安装注浆管具，向注浆管内泵送浆液；边注浆边上拔注浆管，直至注浆管完全取出；

实施例中，如图1(a)所示，注浆管插入预先钻孔，注浆设备(1)通过注浆孔(4)泵送浆液

直至在0.1～2MPa注浆压力下，注浆流量≤0.4L/min，继续灌注一小时；

或≤1L/min时，继续灌注90min；

如图1(b)，将注浆管道提升一定距离，再次重复上面步骤，直至注浆管被完全提出。注浆完毕后应立即清洗浆液输送管路，防止剩余浆液堵塞。

注入的浆液选自普通水泥浆液、膨胀水泥砂浆或高聚物材料；浆液渗透到超前钻孔周围的钙质砂土中，浆液凝固后，形成浆液加固区，如图1(c)所示；

4)成孔钻进：

在所述的浆液加固区钻孔，即在所述的预设桩位的中心位置形成桩孔；如图1(d)所示,桩孔深度达到钻孔灌注桩的设计桩长；由于浆液已形成浆固区，且浆固区范围大于桩孔范围，因此钻桩孔过程中不需要采用护壁措施，桩孔中也不会有地下水渗入；实施例中，可以采用正循环成孔钻进，不需钢筒护壁。上部可选用三翼笼式钻头，下部可采用牙轮钻头。采用分层钻进技术确保成孔质量，开孔时轻压慢转以保持钻具的导向性和稳定性，按不同地层泵送适量的浆液。钻至孔深后将钻具提离孔底0.2m左右，上下活动，低速回转，全泵量冲孔，充分研磨孔底较大颗粒，待孔内排出浆液中无较大颗粒可视为一次清空完毕，时间≥20min,用测锤测得孔深符合设计要求为止。

5)钢筋笼放置及导管安放：如图1(e)所示,向桩孔中放入预制钢筋笼，在桩孔中放置1～2根混凝土导管；

6)混凝土灌注：通过所述混凝土导管向桩孔中灌注混凝土，形成钻孔灌注桩。如图1(f)所示,施工砼配置要求粗骨料粒径5～20mm，含砂率≥38％，塌落度18～22cm,和易性良好。导管底部一次埋入砼面>12m，开灌后要连续施工，灌注过程中保证导管埋深控制在2～6m范围内，最终灌注混凝土面高于设计桩顶标高1m之上。