一种溶蚀地质水下大直径钻孔桩的灌注方法与流程

本发明涉及桥梁建设领域，特别是一种溶蚀地质水下大直径钻孔桩的灌注方法。

背景技术：

钻孔桩通常是利用钻机在工程现场的地基中形成桩孔，并在桩孔内放置钢筋笼、灌注混凝土而制成。在桥梁主塔的桩基础施工中，为保证主塔的稳定性，往往需要采用承载力大的大直径的钻孔桩，即桩身直径大于2.5米的钻孔桩，在广西等地进行水下大直径钻孔桩施工，由于河道较宽，且需在具有溶洞、溶槽的岩层进行钻孔，采用现有的施工方法难以达到大直径钻孔桩的施工要求，则桥梁主塔的稳定性也难以进一步保证。

技术实现要素：

本发明提供了一种溶蚀地质水下大直径钻孔桩的灌注方法，可克服溶蚀地质和宽河道的施工困难，提高钻孔桩的质量，保证桥梁主塔的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种溶蚀地质水下大直径钻孔桩的灌注方法，包括以下步骤：

（1）开孔:在桩位处插打钢护筒；备足泥浆，开钻前用泥浆泵向钢护筒的孔内注入泥浆，然后加入粘土块，钻头对准桩孔中心，反复冲击桩位造浆；

（2）钻进成孔：钻进过程中及时捞渣；

（3）清孔：当钻孔到设计标高后，用探孔器应对孔深、孔位、孔形、孔径进行检查，检查完毕后用换浆法进行清孔，使终孔孔底沉渣厚度不超过5cm，孔内泥浆的比重为1.03～1.25；

（4）钢筋笼放置：拼装钢筋笼，并进行整体吊装入孔；

（5）导管下放：在钢护筒顶部安装导管平台，导管平台中心设有用于拆卸和固定导管的卡板，卡板中心与桩基中心在同一条线上，从卡板中心下放导管，并在卡板上完成导管之间进行的拼接，至导管下放完毕；

（6）首批混凝土灌注：制作容量大于16m³的大料斗，将大料斗吊装至导管平台上，料斗与导管连接；在岸边的安排2~4辆混凝土罐车和2~4台地泵，地泵的泵管通过临时浮桥接入大料斗中，混凝土罐车输送混凝土至地泵中，地泵将混凝土泵入大料斗中，大料斗灌满后进行拔球，同时采用2~4台地泵进行供料，保证首批混凝土灌注后的导管埋深大于1.5m；

（7）后续混凝土灌注：首批混凝土灌注完毕后，将大料斗替换成容量为2~5 m³的小料斗进行灌注，灌注至设计标高，拔出导管。

优选的，所述大料斗包括料斗本体，料斗本体包括方形段面板、锥形段面板和料斗导管，方形段面板和锥形段面板围成物料槽，物料槽与料斗导管连通，料斗导管底部外侧设有底座，底座的四个角设有立柱，立柱的上部与方形段面板固定连接，所述方形段面板和锥形段面板外围间隔设有若干层横向支撑，所述底座上还设有若干条斜撑，斜撑的上端支撑于锥形段面板的横向支撑上。大料斗通过立柱、横向支撑和斜撑充分保证其稳定性和承载能力，满足大直径钻孔桩首批混凝土的灌注需要。

更优选的，所述锥形段面板和立柱之间设有三角形的第一加劲板进行加固；所述立柱与底座的连接处两侧对称设有三角形的第二加劲板进行加固。所述导管与锥形段面板的连接处，设有加强板进行加固；所述加强板包括斜向连接的上加强板和下加强板，上加强板与锥形段面板固定连接，下加强板与导管固定连接。通过第一加劲板、第二加劲板和加强板，可充分保证料斗各部件连接的稳定性，以及料斗四脚点的支撑力。

优选的，所述导管平台包括下支撑、上支撑和卡板，下支撑和上支撑分别包括两排平行设置的双拼工字钢，上支撑垂直设置在下支撑的上面，上支撑的顶面设置有卡板，所述卡板包括第一卡板单元和第二卡板单元，第一卡板单元和第二卡板单元拼接在一起，且中间设有导管孔，导管孔与导管相配合。通过导管平台可以有效地控制导管的位置，使导管放置于桩基的中心，从而保证混凝土的灌注质量。

优选的，所述步骤（4）中，在拼装钢筋笼的过程中，同时安装声测管，在钢筋笼的底端、中间和顶端分别用固定件将声测管与钢筋固定在一起。通过声测管可对钻孔桩的质量情况进行超声波检测。

所述导管由若干段导管单元拼接组成，导管单元两端都设有导管接头，导管接头之间采用法兰连接，导管单元外壁距离顶端40~50cm处焊接φ8钢筋作为卡环。导管单元之间通过法兰形式连接，可有效防止导管进水现象发生。

优选的，所述步骤（6）中，所述地泵还设置有应急泵管，当泵管堵塞时，采用应急泵管替换泵管输送混凝土，如此可保证混凝土灌注施工的连续性。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：（1）本发明通过地泵将混凝土罐车中的混凝土输送至料斗中，实现了宽河道上远距离的混凝土输送，且输送均匀稳定，有效地保证了混凝土的灌注质量；（2）本发明设置有临时浮桥支撑地泵泵管，可提高地泵泵管的输送稳定性；（3）本发明对大料斗进行了加强设计，提高了料斗的承载能力和稳定性，在保证首批混凝土灌注后的导管埋深大于1.5m和填充导管底部间隙需要的同时，也增大了导管的埋深系数；（4）本发明采用导管平台引导导管的下放，使导管放置于桩基的中心，有效保证混凝土的灌注质量；（5）通过本发明可使钻孔桩桩身成型效果好，保证了钻孔桩的质量，提高了其上层建筑的稳定性。

附图说明

图1是发明的俯视结构示意图；

图2是图1的正视结构示意图；

图3是图1的左视结构示意图；

图4是加强板与导管连接的截面结构示意图；

图5是图2中加强板的左视结构示意图；

图6是导管平台的安装结构示意图；

图7是图6的俯视结构示意图。

图中，横向支撑1，底座2，料斗导管16，立柱4，方形段面板5，锥形段面板6，加强板7，上加强板7a，下加强板7b，斜撑8，第一加劲板9，第二加劲板10，预留孔11，吊环12，下支撑13，上支撑14，卡环15，导管16，卡板17。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于以下实施例。

一种溶蚀地质水下大直径钻孔桩的灌注方法，包括以下步骤：

（1）开孔:在桩位处插打钢护筒；备足泥浆，开钻前用泥浆泵向钢护筒的孔内注入泥浆，然后加入粘土块，用冲击十字形钻头以小冲程反复冲击桩位造浆，使得孔壁坚实；

（2）钻进成孔：钻进过程中及时捞渣；捞渣采用泥浆循环系统，泥浆调配好以后进入泥浆池，送入钻孔桩内，然后从钻孔内循环出来的带钻渣的泥浆，钻渣的泥浆通过泥浆分离器，使浆渣分离，钻渣排放在废渣池中，优质泥浆回流到钢护筒泥浆池内，循环往复；钻孔过程中如需换浆，废弃泥浆先用泥浆泵打入泥浆船中，然后用泥浆泵打入运浆车内。

（3）清孔：当钻孔到设计标高后，用探孔器应对孔深、孔位、孔形、孔径进行检查，防止钻孔过程中出现缩孔或斜孔以及下放钢筋笼时下放不下去的情况发生，检查完毕后，利用纯净的泥浆将留在孔底部分的和孔内泥浆中的岩层残渣运至沉淀池，确保多次测量孔底残渣厚度不大于5cm，同时回流到孔中的泥浆不含2～3mm的残渣，用换浆法进行清孔，使终孔孔底沉渣厚度不超过5cm，孔内泥浆的比重为1.03～1.25；

（4）钢筋笼放置：拼装钢筋笼，并进行整体吊装入孔；

（5）导管16下放：在钢护筒顶部安装导管平台，导管平台中心设有用于拆卸和固定导管16的卡板17，卡板中心与桩基中心在同一条线上，从卡板中心下放导管16，并在卡板17上完成导管16之间进行的拼接，至导管16下放完毕；

（6）首批混凝土灌注：制作容量大于16m³的大料斗，将大料斗吊装至导管平台上，料斗与导管16连接；在岸边的安排2~4辆混凝土罐车和2~4台地泵，地泵的泵管通过临时浮桥接入大料斗中，混凝土罐车输送混凝土至地泵中，地泵将混凝土泵入大料斗中，大料斗灌满后进行拔球，同时采用2~4台地泵进行供料，保证首批混凝土灌注后的导管16埋深大于1.5m；

（7）后续混凝土灌注：首批混凝土灌注完毕后，将大料斗替换成容量为2~5 m³的小料斗进行灌注，灌注至设计标高，拔出导管16，拔出导管16时需缓慢拔出，以免桩内夹入泥芯或形成空洞。

一种灌注钻孔桩用料斗，如图1~3所示，包括料斗本体，料斗本体包括方形段面板5、锥形段面板6和料斗导管3，方形段面板5和锥形段面板6围成物料槽，物料槽与料斗导管3连通，泵入物料槽的混凝土通过料斗导管3进入导管16中。为提高料斗的支撑力，在料斗导管3底部外侧设有底座2，在底座2的四个角安装立柱4，立柱4的上部与方形段面板5固定连接，在方形段面板5和锥形段面板6外围间隔设有若干层横向支撑1，其中，图中所示的横向支撑1，在方形段面板5上设置有2层，在锥形段面板6设置有1层；在底座2上还设有若干条斜撑8，斜撑8的上端支撑于锥形段面板6的横向支撑1上。

进一步的，为保证料斗的支撑力，在锥形段面板6和立柱4之间设有三角形的第一加劲板9进行加固，此第一加劲板9同时也可提高锥形段面板和立柱的连接稳定性，在立柱4与底座2的连接处两侧对称安装有三角形的第二加劲板10进行加固，三角形的支撑结构可减轻立柱4的支撑负担，将物料槽的重量均匀地分散至底座2上。

进一步的，为保证锥形段面板6和导管3连接的稳定性，增强锥形段面板6的承重力，在导管3与锥形段面板6的连接处，安装有加强板7，结合图4和图5所示，其中，加强板7包括斜向连接的上加强板7a和下加强板7b，上加强板7a与锥形段面板6固定连接，上加强板7a的内侧紧贴于锥形段面板6的外壁，下加强板7b与导管3固定连接，下加强板7b的内侧紧贴于导管3的外壁。

进一步的，为了方便对料斗进行吊装，在立柱4上设有用于吊装的预留孔11，预留孔11中穿入吊环，即可通过吊装设备将料斗吊装至合适的位置。

为使料斗能盛放大于16m³的混凝土，大料斗采用10mm厚钢板制作而成，大料斗的上口尺寸为4000×4000mm，下口尺寸为400×400mm，料斗方形段高为1000mm，锥体段高为1000mm，料口长度为300mm，底座2和立柱4均由I25a工字钢制成，斜撑8和横向支撑1均由［20槽钢制成。

本实施例采用如下的导管平台，包括下支撑13、上支撑14和卡板17，下支撑13和上支撑14分别包括两排平行设置的双拼工字钢，上支撑14垂直设置在下支撑13的上面，上支撑14的顶面安装有卡板17，其中，下支撑13采用2I40工字钢，上部支撑采用2I22工字钢；卡板17包括第一卡板单元和第二卡板单元，第一卡板单元和第二卡板单元拼接在一起，且中间设有导管孔，导管孔与导管16相配合。通过导管平台可以有效地控制导管16的位置，使导管16放置于桩基的中心，从而保证混凝土的灌注质量。导管16由若干段导管单元拼接组成，导管单元两端都设有导管接头，导管接头之间采用法兰连接，导管单元外壁距离顶端40~50cm处焊接φ8钢筋作为卡环17，卡环可使导管16的顶部卡在导管平台的上面。导管单元之间通过法兰形式连接，可有效防止导管进水现象发生。

为有效控制钻孔桩的质量情况，在步骤（4）中，拼装钢筋笼的过程中同时安装声测管，声测管沿钢筋笼的箍筋四周等间距布置，在钢筋笼的底端、中间和顶端分别用铁丝将声测管与钢筋绑扎在一起，防止灌注水下混凝土时声测管上浮，检测时孔深不够；钢筋笼下放定位后，在声测管封顶端前，管内灌满清水，防止混凝土水泥浆渗入管中。

为防止地泵泵管堵塞，在步骤（6）中，所述地泵还设置有应急泵管，当泵管堵塞时，采用应急泵管替换泵管输送混凝土，如此可保证混凝土灌注施工的连续性。