螺纹桩施工工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种螺纹桩施工工艺，以解决现有技术中易发生成桩坍塌的问题。其包括下述步骤：桩机就位，对准桩芯双向控制垂直度；下钻时对准桩位，在桩孔螺纹段钻进过程中，桩机控制钻杆轴向移动速度与旋转速度；完成桩孔后提钻时，桩机控制钻杆顺着土体的螺纹轨迹反向旋转提升，采用同步技术即提升速度与反向旋转速度同步，形成螺纹混凝土桩体；采用后置方式将钢筋笼置入桩身混凝土中，形成螺纹桩。上述技术方案的优势在于：直接利用螺杆作为成孔时的护壁，避免一般机械成桩坍塌的风险，有效避免混凝土浇筑过程中夹渣、缩颈、断桩等质量缺陷。螺纹桩的钢筋笼避免了钢筋与泥浆的接触，使钢筋能被混凝土充分握裹，提高了桩的使用年限。
【专利说明】螺纹粧施工工艺【技术领域】
[0001]本发明涉及一种建筑领域中的基础施工技术。
【背景技术】
[0002]螺纹桩是采用了变截面的构造形状，成孔过程中桩侧土体受到挤压，加密作用，成桩后部分土体形成螺纹，而桩侧土体形成螺母，桩体螺纹与桩侧土螺母紧密咬合。然后完全提升钻杆，将钢筋笼放入桩孔后进行混凝土灌注。
[0003]螺纹桩施工与打入式预制桩相比，施工噪音低，无振动，对已施工的桩无影响；与全螺旋钻，普通泥浆护壁成孔的灌注桩相比，无泥浆污染和弃土问题。螺纹桩是一种具有很高实用价值的新型桩。
[0004]在现有技术中，螺纹桩施工工艺还存在一些不足之处:由于在钻孔完成后钻杆需提升后再浇注混凝土，在钻杆提升的过程中会产生桩孔壁无支撑的状况，易发生成桩坍塌。为促进螺纹桩施工技术的应用，提高施工效率、保证施工质量、避免施工事故，加强螺纹桩施工技术的系统研究势在必行。
【发明内容】
[0005]本发明意在提供一种螺纹桩施工工艺，以解决现有技术中易发生成桩坍塌的问题。
[0006]专利方案:本方案中的螺纹桩施工工艺，其特征在于包括下述步骤:
a)桩机就位，对准桩芯双向控制垂直度；
b)下钻时对准桩位，在桩孔螺纹段钻进过程中，桩机控制钻杆轴向移动速度与旋转速度，每旋转一周，钻杆轴向移动一个螺距，挤压土体形成螺纹段直至设计深度；
c)完成桩孔后提钻时，桩机控制钻杆顺着土体的螺纹轨迹反向旋转提升，采用同步技术即提升速度与反向旋转速度同步，在提钻的同时泵机利用钻杆管芯为通道泵入混凝土至桩孔螺纹段顶标高，形成螺纹混凝土桩体；
d)采用后置方式将钢筋笼置入桩身混凝土中，形成螺纹桩。
[0007]上述工艺中，所述的同步技术即单位时间内钻杆的轴向位移等于螺纹旋转后的轴向位移；非同步技术即单位时间内钻杆的轴向位移不等于螺纹旋转后的轴向位移。采用同步技术钻进时可以形成螺纹与钻杆同步协调前进，可以在桩孔壁上形成与钻杆螺纹一致的螺纹；而采用非同步技术时，螺纹与钻杆的前进不匹配，钻杆后部的螺纹段在前进中会逐步破坏钻杆前部螺纹段形成的螺纹，最终形成的桩孔为非螺纹的圆柱形。上文所述的正向即地表向下。
[0008]在步骤b中，形成整体带有螺纹的桩孔。
[0009]在步骤c中，钻杆以不破坏桩孔螺纹的方式进行提升，同时进行混凝土的灌注，钻杆在此过程中具有护壁的作用，最终形成螺纹桩的螺纹状桩体段，如需使桩身全部带有螺牙，则需钻杆的提升过程中全部 采用同步技术，以避免钻杆对土体螺纹段的破坏。。[0010]最后在步骤d中将钢筋笼沉入未凝固的混凝土，形成完整的的螺纹桩。
[0011]上述技术方案的优势在于:直接利用螺杆作为成孔时的护壁，避免一般机械成桩坍塌的风险，有效避免混凝土浇筑过程中夹渣、缩颈、断桩等质量缺陷。
[0012]螺纹桩的钢筋笼采用后置方式安入桩心混凝土，避免了钢筋与泥浆的接触，使钢筋能被混凝土充分握裹，提高了桩的使用年限。
[0013]螺纹桩桩芯混凝土通过钻杆中心从钻头活门直接泵送压入桩底，桩端无虚土，避免一般机械成桩清底不干净的质量缺陷。
[0014]进一步，在步骤b中进行桩孔螺纹段钻进之前，钻杆以非同步技术向下钻进直至达到桩孔螺纹段，然后再以同步技术完成桩孔螺纹段钻进。
[0015]钻孔时可采用两步操作，对桩孔上部操作时桩孔壁为非螺纹的圆柱面，下部操作桩孔壁为带螺纹的桩孔，步骤完成后即形成上部为圆柱形、下部为带螺纹的桩孔，以满足特殊情况下施工的需要。
[0016]进一步，在步骤c中，在形成螺纹混凝土桩体后，钻杆继续正向旋转或直接提升产生圆柱土体空间，形成非螺纹混凝土桩体。
[0017]螺纹桩是采用特定的设备和成孔方法形成的桩身全部或部分带有螺牙的混凝土灌注桩，如需使桩身部分带有螺牙，则需钻杆的提升过程中结合采用同步技术和非同步技术。
[0018]在步骤c中钻杆无论是正向旋转或直接提升，都可以起到形成圆柱形桩孔的效果，通过灌注混凝土，最终形成螺纹桩的上半部分，即上部圆柱状桩体段。
[0019]进一步，在步骤d中，通过振动杆将钢筋笼顶入混凝土，然后在使振动杆振动工作的同时提升振动杆。
[0020]上述技术方案的特点是:由于桩径小，边浇筑混凝土边提钻，然后再加入钢筋笼进行振捣，避免一般机械成桩振捣不密实的质量缺陷，桩身质量可靠。
[0021]进一步，在步骤c中，钻杆使用非同步技术工作时，形成非螺纹桩体；使用同步技术工作时，形成螺纹桩体。钻杆使用非同步技术工作时，钻杆旋转一圈，可同时下降两个以上螺距，可以使产生的桩孔的圆柱面更为光滑。螺纹桩是全部或部分带有螺牙的混凝土灌注桩。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明实施例的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0023]本发明实施例的主要工艺流程如图1所示，具体来说，本实施包括以下内容。
[0024]一、钻机就位
将螺纹钻机开到施工位置，根据加压需要、孔深确定钻机的变幅所在位置、底盘的前倾或后倾，调好桅杆竖直保证动力头中心、钻杆中心、钻孔中心在同一竖直线上。来回回转钻机，检查施工过程有无干涉，起吊钢筋笼是否方便。根据地质判断施工中可能会遇到的事故，如果有事故，处理是否方便。充分考虑施工有效性、施工方便性、事故处理可行性等问题。[0025]二、钻进成孔
1、螺纹桩机就位后必须调直、调平并稳固，确保成孔垂直度。桩位偏差小于50mm，可以使用两台经纬仪成90角来双向控制垂直度，垂直度允许偏差不大于1%，在钻机对正桩位下钻前必须进行桩位复核，保证桩基的垂直度和桩位的准确度。
[0026]2、确认桩位无误后，启动桩机，钻孔开始时，关闭钻头阀门，在钻孔过程中采用先慢后快，其目的是减少钻杆摇晃。钻杆正向非同步技术钻进直到钻头到达桩孔的螺纹段设计深度，即钻杆旋转一圈，同时下降超过一个以上螺距；然后下钻过程中保持匀速下钻，桩机自控系统严格控制钻杆下降速度和旋转速度符合同步技术要求，使二者匹配，要求钻杆旋转一圈，同时下降一个螺距，在土体中形成螺纹，当钻至预定的桩底设计深度后停钻，桩孔形成。施工在螺纹段时，钻机下钻速度、提钻速度应分别和旋转速度同步，保证螺纹的完整性。
[0027]三、螺纹桩混凝土灌注
1、成孔后，用混凝土泵机将混凝土拌合物通过高压管输送到空心钻杆内并压到钻头，开启钻头阀门，由钻头泵出，持续泵送混凝土。此时，桩机反向旋转提升螺纹钻杆，提钻过程中桩机自控系统严格控制钻杆提升速度和旋转速度保持同步和匹配，要求螺杆钻杆旋转一圈钻杆上升一个螺距，钻杆上升一个螺距，混凝土不断填充空间，螺纹桩身形成。当钻杆提到螺纹段顶面的设计高度时，螺杆钻杆再次正旋转或直接提升(扫除螺纹)所产生的带圆柱空间，直至设计桩顶标高，即形成桩身部分带有螺牙的螺纹桩。
[0028]2、提钻过程中应严格控制钻杆提升速度和旋转速度，直至浇筑到桩顶设计深度500mm以上。
[0029]3、混凝土的浇筑必须保证提钻速度和混凝土泵送量相匹配，按水下混凝土的浇筑方式进行浇筑，充盈系数应大于1，保证混凝土的成型质量。
[0030]4、混凝土拌合物扩展度应大于500_，坍落度应控制在160?220_，不得离析或泌水。
[0031]5、每根螺纹桩的混凝土应连续浇筑，并一次性浇筑完成，如遇特殊情况不能连续浇筑，必须重新钻孔、重新浇筑混凝土。
[0032]6、螺纹桩混凝土细骨料宜采用中砂，粗骨料采用连续级配，最大公称直径不应大于 20mm。
[0033]7、混凝土试件留置每桩必须不少于2组。
[0034]四、桩钢筋笼的加工与验收
1、进入现场的钢筋应有出厂合格证及检验报告，进入现场后应组织进行重量偏差和力学性能等检测，合格后方能进场。
[0035]2、根据设计要求，结合实际桩身长度，计算纵筋及箍筋用料长度，精确下料。
[0036]3、加工完成的钢筋笼应分区堆放，并做好标识工作。根据施工情况能快捷辨别和有效使用。
[0037]4、加劲箍筋与纵筋电焊牢固，并在吊点处加强。
[0038]5、为便于钢筋笼后置能顺利进入桩身，钢筋笼的下部应做成锥形，锥形部位应焊接牢固，并且锥形尖头居于钢筋笼中心。
[0039]6、钢筋笼的纵筋若需接长，根据现行国家规范《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002) (2011年版)及设计要求，确认接长方式，若需焊接连接，则应做好焊接试件，并检验合格。
[0040]五、安置钢筋笼
1、在钻孔完成前，将钢筋笼运至桩机附近，并将一端连接振动装置的振动杆穿入钢筋笼的内腔，钢筋笼与振动杆采用钢丝绳柔性连接。而振动装置与振动管采用插销式连接。振动杆的头部与钢筋笼的锥形部位尽量抵紧。
[0041]2、在浇筑混凝土的同时提升钢筋笼，使钢筋笼的锥形底部略高于混凝土顶标高即可，将提升起来的钢筋笼对正桩芯，然后利用振动杆和振动设备的自重将钢筋笼垂直插入已经浇筑完成的混凝土中，待钢筋笼下至设计深度后，开动振动装置，边提升振动杆边振动，使桩芯混凝土密实。
[0042]六、移位、施工下个桩
1、拔出振动杆后，移动桩机至下一桩位，重复以上步骤进行下一根桩的施工
2、移动桩机过程中，应合理选择路径，避免对成型桩和下一待施工桩位的破坏。
[0043]七、凿打桩头
所有螺纹桩桩芯混凝土达到一定强度后，用风镐凿出桩头浮渣，比设计桩顶标高略高20?50mm左右，然后用人工凿平。
[0044]以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的【具体实施方式】及附图可以用于解释权利要求的内容。
【权利要求】
1.螺纹桩施工工艺，其特征在于包括下述步骤: a)桩机就位，对准桩芯双向控制垂直度； b)下钻时对准桩位，在桩孔螺纹段钻进过程中，桩机控制钻杆轴向移动速度与旋转速度，每旋转一周，钻杆轴向移动一个螺距，挤压土体形成螺纹段直至设计深度； c)完成桩孔后提钻时，桩机控制钻杆顺着土体的螺纹轨迹反向旋转提升，采用同步技术即提升速度与反向旋转速度同步，在提钻的同时泵机利用钻杆管芯为通道泵入混凝土至桩孔螺纹段顶标高，形成螺纹混凝土桩体； d)采用后置方式将钢筋笼置入桩身混凝土中，形成螺纹桩。
2.根据权利要求1所述的螺纹桩施工工艺，其特征是:在步骤b中进行桩孔螺纹段钻进之前，钻杆以非同步技术向下钻进直至达到桩孔螺纹段，然后再以同步技术完成桩孔螺纹段钻进。
3.根据权利要求1所述的螺纹桩施工工艺，其特征是:在步骤c中，在形成螺纹混凝土桩体后，钻杆继续正向旋转或直接提升产生圆柱土体空间，形成非螺纹混凝土桩体。
4.根据权利要求1所述的螺纹桩施工工艺，其特征是:在步骤d中，通过振动杆将钢筋笼顶入混凝土，然后在使振动杆振动工作的同时提升振动杆。
5.根据权利要求1所述的螺纹桩施工工艺，其特征是:在步骤c中，钻杆使用非同步技术工作时，形成非螺纹桩体；使用同步技术工作时，形成螺纹桩体。
【文档编号】E02D5/56GK103821141SQ201410080247
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月6日 优先权日:2014年3月6日
【发明者】陈怡宏, 张纯洁, 李海涛, 刘强, 张意, 陈松 申请人:重庆建工住宅建设有限公司