专利名称：前端振动钢护筒处理桩基超厚流沙层施工方法
技术领域：
本发明属于桥梁桩基施工领域，涉及一种桩基挖孔方法，尤其涉及一种在具有超厚流沙层地质条件下的挖孔方法。
背景技术：
流沙层是桩基施工过程中经常遇到的不良地质，一旦挖孔过程中处理不当，容易发生透水、孔壁坍塌等情况，不仅影响施工进度，还很可能造成重大安全事故。针对含流沙层流沙层，尤其是超厚流沙层的施工，目前广泛采用的是高压灌浆处理、井点降水等方法。高压注浆法是在桩孔的四周从地面钻孔穿过流沙层，然后从钻孔中下钢花管(钢 管的四周钻有一些小孔)进行注浆，使得桩孔周围的流沙层固结成一个密实的整体，从而保证挖孔工作正常安全作业。高压注浆法，高压灌浆施工处理时间长，对设备和施工质量要求较高，不仅影响施工现场，而且不易大面积施工，影响施工进度，成本也较高。井点降水法是人工降低地下水位的一种方法。在桩孔流沙层开挖前，在桩孔四周埋设一定数量的滤水管(井)，利用抽水设备抽水使所挖的流沙层始终保持干燥状态的方法。井点降水法，容易破坏地层结构，而且施工效率较低。
发明内容
本发明的目的在于，针对目前流沙层尤其是超厚流沙层的挖孔施工方法所存在的问题，提供一种费用低、效率高且不破坏底层结构的挖孔施工方法。本发明的技术方案如下前端振动钢护筒处理桩基超厚流沙层施工方法，其特征在于，包括以下步骤(I)制作振沉钢护筒选择内径比设计桩径大6cm以上的钢护筒，在钢护筒内沿钢护筒轴向焊接一块钢隔板，钢隔板的平面与钢护筒的轴线平行；(2)按通常的人工挖孔桩施工方法开挖流沙层以上的非流沙层，每下挖一定深度，在桩孔内壁浇筑一节护壁，浇筑护壁后的桩孔内径比设计桩孔内径大7cm以上；(3)开挖到流沙层后，向桩孔内安装并振沉所述钢护筒；(4)在钢护筒内的钢隔板上安装振动锤，并调整振动锤的中线使其与钢隔板的中心偏差小于2cm ；(5)通过振动锤振沉钢护筒，每振沉一定深度，采用人工挖孔方式将钢护筒内的流沙层挖掘清除；(6)钢护筒振沉到流沙层下的泥岩层后，人工挖孔到距钢护筒底部30cm时先停止掘进，沿护筒边沿向余下的流沙层及流沙层下部的泥岩层植入一圈单根长IOOcm钢筋，所述钢筋以一定倾角向桩孔壁外侧倾斜植入；(7)然后继续向下掘进，清除余下的流沙层并掘进到流沙层下的泥岩层30cm，使植入的钢筋有部分裸露在外，部分保留在下部泥岩层内，然后浇筑60cm高4cm厚的钢筋混凝土防水护壁，防水护壁将裸露在外的钢筋浇筑在内。
本发明采用钢护筒振沉法，振动点设在钢护筒前端，减少激振力的损失，增加了每次振动的进尺，减少了振动次数，降低了振动锤对钢护筒厚度的要求，减小了钢护筒加工钢板厚度，降低了成本。本发明施工效率高。钢护筒安装拆除方便，钢隔板在加工钢护筒时就焊接到位，振动锤与钢隔板连接仅需5分钟；钢护筒一次振动仅需5 10分钟即可下沉4m ;由于采用钢护筒而减少了流沙层的护壁施工，单个挖孔桩进尺可由原先的每天Im增加到每天2m。本发明封闭效果好。一次下沉即可封闭地下水，挖孔桩可进行无水施工。本发明与传统的高压灌浆处理相比，可大面积施工且见效快，不影响现场施工，且费用低；与井点降水法相比，效率高，不破坏地层结构，费用低。本发明质量有保证，安全性好，对超过3m的超厚流沙层桩基施工具有较为广泛的应用价值。
图I是本发明的施工流程2是含有流沙层的地质结构示意3是钢护筒的横向剖视4是钢护筒的纵向剖视5是流沙层上部土层开挖的状态示意图
图6是桩孔内安装钢护筒的状态示意7是振沉钢护筒的状态示意8是流沙层掘进的状态示意9是向流沙层底部岩层植筋的状态示意10是植筋处的桩孔平面剖视11是浇筑防水护壁后的桩孔状态示意图
具体实施例方式图I是本发明前端振动钢护筒处理桩基超厚流沙层施工方法的施工流程图，包括以下步骤(I)制作振沉钢护筒选择内径比设计桩径大6cm以上的钢护筒，在钢护筒内沿钢护筒轴向焊接一块钢隔板，钢隔板的平面与钢护筒的轴线平行；钢隔板的中心位于钢护筒的轴线上；(2)按通常的人工挖孔桩施工方法开挖流沙层以上的非流沙层，每下挖一定深度，在桩孔内壁浇筑一节护壁，浇筑护壁后的桩孔内径比设计桩孔内径大7cm以上；(3)开挖到流沙层后，向桩孔内安装并振沉所述钢护筒；(4)在钢护筒内的钢隔板上安装振动锤，并调整振动锤的中线使其与钢隔板的中心偏差小于2cm ；(5)通过振动锤振沉钢护筒，每振沉一定深度，采用人工挖孔方式将钢护筒内的流沙层挖掘清除；(6)钢护筒振沉到流沙层下的泥岩层后，人工挖孔到距钢护筒底部30cm时先停止掘进，沿护筒边沿向余下的流沙层及流沙层下部的泥岩层植入一圈单根长IOOcm钢筋，所述钢筋以一定倾角向桩孔壁外侧倾斜植入；(7)然后继续向下掘进，清除余下的流沙层并掘进到流沙层下的泥岩层30cm，使植入的钢筋有部分裸露在外，部分仍保留在下部泥岩层内，然后浇筑60cm高4cm厚的钢筋混凝土防水护壁，防水护壁将裸露在外的钢筋浇筑在内。以下通过一个具体的实施例，并结合附图，对本发明的方法进一步详细说明。图2所示为某大桥在桩基施工过程前，根据地质勘查资料得到的地质结构示意图，设计桩地面下16 19m为土层I，土层I下7. 5 8. 5m为流沙层2，流沙层2下为微风化泥岩层3。采用短护壁吊模、机械钻孔都无法穿过如此厚的流沙层。如采用井点降水施工，则耗时长，且降水效果在靠近微风化层2米的位置效果得不到保证，给施工带来安全隐患；如采用高压灌浆施工处理，不仅对设备和施工质量要求较高，且需要时间长。采用高压注浆法、井点降水法都会影响工期，决定采用本发明前端振动钢护筒处理桩基超厚流沙层施工方法。 施工前，先制作前端振沉钢护筒。前端振沉钢护筒的结构见图3、图4所示。选择内径比设计桩径大6cm以上的钢护筒4，在钢护筒内沿钢护筒轴向焊接一块钢隔板5，钢隔板5的平面与钢护筒4的轴线O平行，且钢隔板的中心位于钢护筒的轴线O上。钢护筒设计时直径比设计桩径大6cm以上，可为防透水护壁预留空间，防止在封水位置桩径人为缩颈。所述钢护筒的长度大于流沙层的厚度lm，在本实施例中，流沙层最厚处8. 5m，则钢护筒长度为9. 5m。如此确定钢护筒长度，在振沉后钢护筒不用割除，可减少穿过流沙层后的多余钢护筒割除造成的浪费。钢护筒为单节，即不采用接长焊接，在施工过程中可减少焊接缝摩擦力对激振力的消耗。钢护筒内焊接的钢隔板位于距钢护筒的前端4m处。此处所述的前端，是指钢护筒安装到桩孔后的钢护筒下端。如此设计可使振动点靠近钢护筒前端，减少激振力的损失，增加了每次振动的进尺，减少了振动次数，降低了振动锤对钢护筒厚度的要求，减小了钢护筒加工钢板厚度，节约成本。钢护筒内部设置钓耳，便于钢护筒吊装。如图5所示，按通常的人工挖孔桩施工方法开挖流沙层2以上的土层1，每下挖一定深度，在桩孔内壁浇筑一节护壁6，浇筑护壁6后的桩孔内径比设计桩孔内径大7cm以上，便于钢护筒的安装。开挖到流沙层2后，向桩孔内安装振沉钢护筒4。钢护筒4的安装状态如图6所
/Jn o在安装钢护筒前，先采用探孔器进行检查桩孔径和竖直度，对突起位置进行人工修整。钢护筒的起吊采用25t汽车吊，通过2根等长的钢丝绳连接桶内吊耳进行起吊，保证钢护筒的竖直度，人工配合吊车进行定位，中心偏差满足规范要求。在钢护筒内的钢隔板5上安装振动锤7，如图7所示。振动锤7安装前，先在钢隔板上标出中心线,保证振动锤的中线与横隔板的中心偏差小于2cm。通过振动锤振7沉钢护筒4，每振沉一定深度，采用人工挖孔方式将钢护筒内的流沙层挖掘清除，如图8所示。钢护筒按标高计算已振沉到微风化泥岩位置，且钢护筒已不再下沉后，振动锤应多振60秒，尽量使钢护筒与微风化泥岩接触，减少透水。钢护筒振沉到流沙层下的泥岩层后，人工挖孔到距钢护筒底部30cm时先停止掘进，沿护筒4的底部边沿向余下的30cm厚流沙层及流沙层2下部的泥岩层3植入一圈钢筋8，钢筋8可采用O 25mm的螺纹钢，钢筋单根长100cm，以一定倾角向桩孔壁外侧倾斜植入；所述向外倾斜的角度为3°到8°，优选采用5°倾角。图9所示的是向流沙层及其下部岩层植筋的状态示意图。当护筒振4沉到位后，可割除钢隔板5。钢隔板5的割除可采用气割，整块割除，便于重复利用。
图10是植筋后的桩孔平面剖视图，可看到植入的钢筋8绕桩孔密集排列。植筋完成后，继续向下人工挖孔掘进，清除余下的流沙层，并掘进到流沙层下的泥岩层30cm，使植入的钢筋8部分裸露在外，部分仍保留在下部泥岩层内，然后浇筑60cm高4cm厚的钢筋混凝土防水护壁9，防水护壁9将裸露在外的钢筋浇筑在内。防水护壁采用与桩基同标号的钢筋混凝土。浇筑防水护壁9后的桩孔状态见图11所示。钢护筒保留在桩孔内，起流沙层护壁和防水作用。通过上述方法，挖孔施工即安全通过流沙层，然后采用通常的人工挖孔方法继续向下开挖泥岩层，直至桩孔成孔。
权利要求
1.前端振动钢护筒处理桩基超厚流沙层施工方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)制作振沉钢护筒选择内径比设计桩径大6cm以上的钢护筒，在钢护筒内沿钢护筒轴向焊接一块钢隔板，钢隔板的平面与钢护筒的轴线平行； (2)按通常的人工挖孔桩施工方法开挖流沙层以上的非流沙层，每下挖一定深度，在桩孔内壁浇筑一节护壁，浇筑护壁后的桩孔内径比设计桩孔内径大7cm以上； (3)开挖到流沙层后，向桩孔内安装并振沉所述钢护筒； (4)在钢护筒内的钢隔板上安装振动锤，并调整振动锤的中线使其与钢隔板的中心偏差小于2cm ； (5)通过振动锤振沉钢护筒，每振沉一定深度，采用人工挖孔方式将钢护筒内的流沙层挖掘清除； (6)钢护筒振沉到流沙层下的泥岩层后，人工挖孔到距钢护筒底部30cm时先停止掘进，沿护筒边沿向余下的流沙层及流沙层下部的泥岩层植入一圈单根长IOOcm钢筋，所述钢筋以一定倾角向桩孔壁外侧倾斜植入； (7)然后继续向下掘进，清除余下的流沙层并掘进到流沙层下的泥岩层30cm，使植入的钢筋有部分裸露在外，部分保留在下部泥岩层内，然后浇筑60cm高4cm厚的钢筋混凝土防水护壁，防水护壁将裸露在外的钢筋浇筑在内。
2.根据权利要求I所述的前端振动钢护筒处理桩基超厚流沙层施工方法，其特征在于所述钢护筒内焊接的钢隔板位于距钢护筒的前端4m处。
3.根据权利要求I所述的前端振动钢护筒处理桩基超厚流沙层施工方法，其特征在于所述钢护筒的长度比流沙层的厚度大lm。
4.根据权利要求I所述的前端振动钢护筒处理桩基超厚流沙层施工方法，其特征在于所述步骤(6)中，植入的钢筋向外倾斜的角度为3°到8°。
5.根据权利要求I所述的前端振动钢护筒处理桩基超厚流沙层施工方法，其特征在于所述步骤(6)中，植入的钢筋向外倾斜的角度为5°。
6.根据权利要求I所述的前端振动钢护筒处理桩基超厚流沙层施工方法，其特征在于所述植入的钢筋为0 25_的螺纹钢。
全文摘要
本发明公开一种前端振动钢护筒处理桩基超厚流沙层施工方法，预先制作一种前端振沉钢护筒，在钢护筒内沿钢护筒轴向焊接一块钢隔板，钢隔板的平面与钢护筒的轴线平行；在人工挖孔开挖到流沙层后，向桩孔内安装并振沉钢护筒；钢护筒振沉到流沙层下的泥岩层后，人工挖孔到距钢护筒底部30cm时先停止掘进，沿护筒边沿向余下的流沙层及流沙层下部的泥岩层植入一圈单根长100cm钢筋，然后继续向下掘进到流沙层下的泥岩层30cm，并浇筑60cm高4cm厚的钢筋混凝土防水护壁。本发明能在不影响地面施工现场、不破坏地层结构的情况下，快速高效通过流沙层，且成本低，安全性高。
文档编号E02D7/18GK102704480SQ20121018043
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月3日 优先权日2012年6月3日
发明者张占国, 王志强, 王昕 , 王海平, 郝明 申请人:中交第四公路工程局有限公司